一、标准化设计方法

该标准化设计方法探索了一种可以减少构件种类、降低制造成本的设计方案，并配套设计对应的构件和模具标准化库，不同项目参考标准库中构件进行拆分与设计，配套模具设计可直接调用标准库中加工图纸进行，图1,2分别为构件和模具标准化库的部分节选。


图1 构件标准化库剪力墙部分


图2 模具标准化库节选

该标准化方法针对常见的装配式保障性住房进行标准化设计，并制定一系列标准化原则，如设计层高统一为2.8m，设计对象为内保温体系，并为提高不同项目同类构件的辨识度，对预制构件采用两级编号，一级编号表示构件类别和模数，不同项目不同楼栋的预制构件用一级编号进行区分，二级编号表示构件在单体内具体位置、编号等信息，用于具体构件的设计、生产、运输、吊装，编号遵循《上海市装配式混凝土建筑工程设计文件编制深度规定》中办法。

本文将以利用该标准化库设计的上海顾村某保障房项目为实际案例，对标准化库在模具配置方面的优势进行量化分析，在同一工程中制定不同量化原则，从所需模具套数(制作数量)、模具设计量(设计数量)等方面进行对比。

二、工程概况

该工程项目规划总用地面积74278㎡，总建筑面积约221889㎡，装配式建筑比例，单体预制装配率40%。PC构件设于标准层，主要预制构件为预制剪力墙、预制非承重墙、预制空调板、预制阳台、预制楼梯、预制叠合板。图3为标准化模具设计楼梯装配图示例。


图3 预制楼梯模具三维装配图

该地块在前期预制构件深化阶段，与甲方和设计院沟通，利用标准化构件库进行设计拆分，实现了构件的标准化、模数化，为后续施工和模具设计减少了大量工作，大大降低了模具设计工作量和费用，从而降低预制构件生产造价成本。该工程预制构件种类和数量统计如下表1：

表1 该工程预制构件种类和数据统计


三、模具配置量化对比原则

本文利用两种模具配置方式对该项目进行详细分析，分别基于传统的方法和标准化设计方法制定量化原则，获得项目所需模具套数(制作数量)、设计量(设计数量)等数据，对比两种配置方式的差异。

1.传统模具配置的量化原则首先假设该项目构件未标准化设计，构件相互存在差异，模具配置套数主要考虑因素为构件数量，即一般预制构件的模具标准使用次数为50次，使用次数在50次～100次的可增加25%的整修费用，每套模具皆需重新设计，设计系数为1。

2.基于标准化库模具配置方案的量化原则为：构件为未标准化拆分的库外构件，外形结构等皆不同，配套模具需重新设计，设计系数为1;

3.与标准库中构件外形尺寸相同，仅侧面出筋与埋件等存在差异，可调用边摸修改，设计系数为0.6;

4.与标准库中构件仅埋件不同，可从标准库直接调用边模修改工装，设计系数为0.3;与标准库完全相同，直接调用，设计系数为0。模具量化指标为该种类型构件模具套数与其设计系数的乘积。

四、详细量化指标对比

剪力墙

剪力墙作为装配式建筑主要组成部分，传统剪力墙根据不同房型进行拆分设计，配筋无规则可循，故一种构件少需配套设计制作一套模具。基于标准化设计的剪力墙高度相同，宽度间隔模数为300mm，本工程共用到外剪力墙AW-1500到AW-3000共6种，内剪力墙AN-10到AN-3000共5种，下面取外剪力墙AW-1800为例，详细阐述模具配置方法和量化指标统计过程。


表2中AW-1800表示宽度为1800mm的外剪力墙，该构件型号在此幢楼中构件编号为PCQ6,6’ ，PCQ,’，PCQ28,28’对称6 种，对应所需构件数量分别为32,32,32,64,96,96 榀。传统方案各种构件形状各异，每种构件需对应配置1套模具，故AW-1800构件模具套数为6套，设计量计算为6;基于标准化库配置，该6种构件在标准库中皆属于AW-1800类型，可整体考虑总构件数为352套，根据100榀以内构件配置1套模具原则，需配置4套，此类构件为库内构件且仅埋件部分不同，故设计系数简化为0.3，设计量计算可得为1.2。

其他类型构件模具配置和指标量化可用此方法依次获得，不再赘述。内外剪力墙量化指标详细对比如下表3,4所示。



围护墙

B类围护墙作为装配式预制构件重要组成部分，本项目中用到标准库中构件型号从B-10到B-2800共7种，但填充墙由于其自身特点，构件外形结构与标准库中相同，但侧面配筋差异、埋件和窗大小形状各异等因素，设计时可调取库中构件边模图纸进行修改出筋开槽和工装等，故设计系数较高为0.6，具体统计指标对比如下表5。


阳台、空调板、楼梯

阳台、空调板作为预制构件重要组成部分，可标准化性也较高，标准化库中统计了部分型号标准阳台、空调板，但由于房型结构和差异化的需要，部分构件属于库外构件需重新设计。楼梯型号较单一，且差异化需求较低，故对其标准化建造效果好，可直接调用库中加工图纸不需修改，故设计系数为0。具体的两种方案指标对比如下表6。


五、数据总结与分析

总结上述配置数据并分析可知，可看出基于标准化设计拆分的构件在降低模具配置数量和设计工作量方面皆有较大优势，但不同类型构件存在差异。


图4 模具配置套数对比


图5 设计量对比

A类内外剪力墙的配套模具数量分别降低15%和30%，设计量减少75%和79%;B填充墙模具配置与设计量分别降低25%和55%;C阳台板与E空调板模具配置数量分别减少0和10%，设计量分别减少%和38%;F楼梯标准化程度较高但构件数量较多，楼梯模具数量并未变化，但设计量降为0;D楼板类构件由于不同房型的差异，该类构件标准化较困难，模具通用性和重复利用率较低，故模具配置数量和设计量皆无变化。数据详细对比如图4,5所示。

本文通过工程实例量化对比后，分析了基于标准化设计的模具配置相较于传统方案的优势和特点。在减少模具配置数量和设计工作量上，新的配置方案皆有较大优势，可大幅降低模具制作成本，提高构件和模具利用率和周转率。

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