0 引言

　　大力推进预制装配式混凝土结构建筑产业化是社会发展的战略需求，既是实施节能减排战略、新型城镇化建设的需要，也是加快供给侧结构性改革和建筑企业转型升级的需要。工厂生产是装配式建筑建造过程中的重要环节，直接影响装配式建筑工程的质量安全、项目成本和进度。目前，我国预制装配式混凝土生产主要问题如下。

　　1)对构件生产认识不客观、不深入，忽略预制混凝土构件工艺设计的重要性。

　　2)工厂的建设、生产和管理未系统性考虑生产产品、技术体系与工艺设计的关系。

　　3)工厂生产未系统考虑设备、工艺、技术体系的协同。

　　4)盲目进口国外设备，未对国外引进的生产流水线进行本土化消化，未结合我国PC工厂生产工艺设计的实际，不适应我国装配式建筑的特点和需求。

　　5)工厂生产工艺水平提高缓慢。由于工艺设计不完备、标准化程度低，构件的生产工艺复杂，设计产能与实际产能相差巨大;制作工艺水平提高缓慢，从某种角度上说是简单地将现场搬进工厂。

　　1 生产方式选择

　　目前PC预制构件生产方式有固定模台生产方式、循环式流水线生产方式及兼具两种方式特点的中央移送台生产线作业方式。生产方式对设备、人员等方面的要求各有不同，具备不同特点。

　　循环式流水线生产方式可集中蒸养，节能降耗，工序设计紧凑，工艺布局科学合理，安全性强，生产效率高、劳动生产率高，机械化程度高，适合生产墙类及板类等几何形状比较规范的批量大的构件。

　　固定模台式生产方式受其他设备、设施的限制较小，对构件的几何尺寸限制宽松，因此适合生产批量小、几何形状复杂的构件。

　　根据产品不同，选择最适宜、最经济的生产方式。

　　1)尺寸符合一定规则且数量较大的平板类混凝土预制构件:预制外墙、预制内墙及叠合楼板、叠合墙、外挂墙等采用循环流水线方式进行生产。

　　2)楼梯、阳台、带飘窗外墙、空调板、梁、柱等异形构件采用固定模台方式生产(梁、柱数量多且尺寸合适，也可在循环式流水线上生产)。

　　3)构件尺寸复杂，人工作业工序多、工序作业时间又长的构件，尺寸又较规范，具有一定数量，此种构件可采用中央移送台式生产线的作业方式。

　　2 典型生产工艺流程设计

　　2.1 外墙板生产工艺流程

　　预制外墙板又叫复合式墙板或三明治墙板，由承重层、保温层和外饰面层构成，3层之间采用专用连接件连接成整体。根据国内技术体系的要求，承重层底部预埋钢筋套筒，两侧外露箍筋，顶部外伸钢筋与套筒实现竖向连接，混凝土断面为粗糙面或抗剪槽，以增加与现浇混凝土的结合力。

　　主要生产方法有“正打”及“反打”2种，主要区别仅在于在模台上先制作结构层还是先制作外饰面层，各工序要求无本质差别，如果外饰面需贴瓷砖或石材等装饰材料，这种情况下只能采用“反打”工艺，在其他情况下推荐采用“正打”工艺，有利于预埋件定位及外饰面抹光处理。预埋件主要包括钢筋套筒、吊装用吊点、安装时支撑点、现浇模板固定点、穿线管及电器盒、窗口专用木砖等;保温材料采用挤塑板，连接件采用玻纤连接件或不锈钢连接件。生产工艺流程设计如图1所示。

　　2.2 内墙板生产工艺流程

　　

　　图1 外墙板工艺流程设计  

　　 

　　内墙板生产线只需1次混凝土浇筑即可成型，工艺相比于外墙板生产线简单，生产工艺流程设计如图2所示。

　　

　　图2 内墙板工艺流程设计 

　　 

　　2.3 叠合板生产工艺流程

　　叠合板生产线同样只需1次混凝土浇筑即可成型，工艺相比于外墙板生产线简单，生产工艺流程设计如图3所示。

　　3 预制构件工厂工艺总体设计

　　3.1 总体要求

　　1)产能要求年产(5～15)万m³混凝土预制构件，产品包括内预制外墙、预制内墙、叠合楼板、预制梁柱及预制楼梯、阳台、空调板等异形构件。

　　

　　图3 叠合板工艺流程设计 

　　 

　　2)工作制度及年时基数三班两运转(两班两运转):12h/班;年时基数:7 200h。

　　3)工厂建设目标满足装配式建筑所有部件的生产制作，确保工艺先进，制造水平、生产效率、产品品质在国内领先。

　　3.2 工厂循环生产线总体设计

　　1)工作制度及年时基数年有效工作天数300d，日工作时数:24h(三班或两班连续运转)。有效日工作时数按20h计算。

　　2)根据现在的技术体系规范及拆分工艺要求，建筑项目各种构件所占比例及体积分配大致如下(采用装配式整体剪力墙体系的项目统计所得的基本数据，预制率均50%以上):(1)预制外墙为200 000×45%=90 000m³，日产能为300m³，小时产能需求为15m³/h;(2)预制内墙为200 000×37%=74 000m³，日产能为247m³，小时产能需求为11m³/h;(3)叠合楼板为200 000×14%=28 000m³，日产能为94m³，小时产能需求为4m³/h。

　　3)模台平面几何尺寸宜为10 000mm×(3 500～4 000)mm。根据现有装配式剪力墙体系的构件拆分结果所确定的构件尺寸，以及构件的种类及尺寸规格统计，同时也考虑模具的宽度限制，这种尺寸规格的模台确保模台面积利用效率的最大化，即保证每个模台同时生产2块墙板的概率最大(模台长度方向平均利用率)。

　　4)根据生产线整体规划布局，循环式生产线循环节拍如下:预制外墙生产线15min，预制内墙生产线15min，叠合楼板生产线12min。

　　4 循环生产线工艺设计

　　循环生产线主要具有模板清理、画线、钢筋网安装、埋件安装、边模安装、混凝土浇筑、保温板安装、抹平、养护、脱模、构件冲洗等工序。其主要设备为立体养护窑、喷油机、布料机、混凝土抹平机、起重机、电动运输平车等。工序相对复杂的外墙板工艺设计如表1所示。

　　  

　　表1 外墙板工艺设计 

　　 

　　 

　　min

　　

　　图4 外墙板工艺布局设计 

　　 

　　外墙板工艺布局设计如图4所示。

　　5 混凝土运输与布局

　　PC工厂生产混凝土运输基本要求:(1)混凝土运输装置无互相干扰现象;(2)混凝土输送车无泄漏、下料迅速干净，运输速度符合节拍时间要求;(3)混凝土输送车的下料口要与布料机的接料口相匹配;(4)确保运输路径最短、运输效率最高。

　　混凝土运输应根据生产规划布局浇筑点的位置及车间的具体情况确定设置。混凝土输送轨道依靠专用混凝土输送车将混凝土输运到各浇筑点，同时搅拌站主机宜开设2个下料口对应2条运输轨道。

　　安装1套搅拌站双轨道、双运输车系统可满足15min的生产线节拍时间。在资金及场地允许情况下，最佳方案为安装2套120型主机的搅拌系统，既可解决混凝土运输的效率问题，同时也避免设备故障造成生产系统停工。混凝土搅拌站布局如图5所示。

　　混凝土骨料存储布局设计根据场地规划布局的总体要求，为了减小场地的占用面积，更重要的是符合环保要求，同时也要保证现场作业人员的身心健康要求，砂石存储采用封闭仓储的方式，节约占地面积，减少砂石运输车进出噪声，避免了砂石裸露存储的环境污染，避免了砂石上料时噪声，保护了现场作业环境。

　　

　　图5 混凝土搅拌站工艺布局设计 

　　 

　　6 钢筋加工与运输工艺布局设计

　　钢筋加工区域分别与外、内墙板生产线衔接，钢筋运输主要包括2部分，即钢筋加工区域内部的运输及钢筋成品到外内墙板生产线、叠合楼板生产线、固定模台生产线的运输。

　　钢筋加工生产线区域设置中间物流通道，主要用于钢筋原材料、网片、桁架、半成品运输;钢筋生产线与外、内墙板生产线接驳分别采用KBK行车，为生产线提供成品钢筋;钢筋生产线与叠合板生产线和固定模台生产线接驳主要采用横向的轨道运输车将网片、桁架筋运送到叠合板线，将异形钢筋运送到固定模台生产线。钢筋加工生产线工艺布局设计如图6所示。

　　

　　图6 钢筋加工生产线工艺布局设计 

　　 

　　7 通道规划布局设计

　　PC构件生产车间通道布置应遵循“人流物流分开”“避免人流物流交叉”。但并不是在形式上设置2条各自独立、无交叉点的通道，而是要求工艺布局设计中采取相应措施，避免人对物料、外界环境对物料和物料之间产生交叉污染。

　　7.1 通道平面布局图

　　生产车间通道要根据需通行的类别进行划分。预制构件生产车间人流通道主要考虑产业工人或手推车、三轮车同行，宽度应>1.5m，使用黄色胶带或黄色油漆做地面标识，标识宽度至少10cm。

　　为了满足参观视察工作的开展，还应进行参观通道布局，参观通道宜结合展示区，选择自动化程度较高的生产线。基于5大生产线的自动化程度，建议选择叠合板生产线作为主要参观项。通道平面布局如图7所示。

　　

　　图7 通道平面布局设计 

　　 

　　7.2 车间内物流通道规划设计

　　车间内物流通道主要考虑运输钢筋原材料、加工过程半成品运输等大中型车辆的通行。其中，钢筋原材料运输通道布置在钢筋生产线中间，宽6m左右;其他用于电瓶车、铲车通道宽度>1.8m。车间物流通道平面布局如图8所示。

　　

　　图8 物流通道平面布局设计 

　　 

　　8 构件堆场规划设计

　　构件堆场是成品构件存放的场所，在通常情况下，在项目策划过程中，在现场构件装配前1个月左右时间进行构件生产，在这种情况下，便要求构件堆场至少应能保证1～2个月所生产构件的存储。构件堆场平面布局设计如图9所示。

　　

　　图9 堆场平面布局设计 

　　 

　　1)确定构件堆场面积，在土地面积允许的情况下尽量大一些(25 000～50 000m²)。

　　2)构件在堆场以搁置的方式规划，墙板、楼板、异形构件按不同方式、区域进行存储。

　　3)堆场设施、设备的规划:存储架、行车等。

　　工艺布局总平面设计:根据预制构件的生产线布局方案、生产线辅助功能区及相关设施的要求，确定构件生产线及各辅助功能区域的面积，如图10所示。

　　

　　图1 0 总平面布局设计 

　　 

　　9 结语

　　随着建筑工业化的发展及对构件生产的精益化、自动化、信息化的需求越来越高，最为基础的预制混凝土构件生产工艺设计研发与应用显得尤为重要。因此，针对预制混凝土工业化生产工艺设计技术向着精细化、合理化、智能化的方向发展，突破PC构件工业化生产的关键技术，使PC构件生产工艺充分吸收国外先进技术使其国产化，从而逐步取代传统现场浇筑建筑形式，引领我国建筑业工业化潮流。