新型裝配式內(nèi)裝體系關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)計研究與應(yīng)用

崔龍丹，張靜，任成傳，趙志剛，崔巖

（北京市燕通建筑構(gòu)件有限公司，北京 102202）

1 引言

隨著國家對建筑工業(yè)化的大力支持，工業(yè)化內(nèi)裝也逐漸成為一條相對獨立的產(chǎn)業(yè)鏈。

從全球裝配式內(nèi)裝發(fā)展來看，歐美、日本、新加坡等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入了相對成熟階段，而在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后的地區(qū)，裝配式內(nèi)裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展還尚未起步。發(fā)達(dá)國家的實踐證明，工業(yè)化的生產(chǎn)手段是實現(xiàn)裝配式內(nèi)裝低能耗、低污染，達(dá)到節(jié)約資源、提高品質(zhì)和效率的根本途徑。

目前，國內(nèi)對精裝修住宅建設(shè)的需求量大幅度增加，大力推廣高效、環(huán)保、綠色、節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展，裝配式內(nèi)裝必將提升到新的高度。我國內(nèi)裝工業(yè)化仍處于初級階段，內(nèi)裝部品也僅作為住宅部品的一部分，尚未結(jié)合自身特點做系統(tǒng)化的研究，存在內(nèi)裝部品標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的沖突、質(zhì)量與成本不協(xié)調(diào)、產(chǎn)業(yè)鏈組合零散等問題。

2 現(xiàn)存問題

現(xiàn)階段工業(yè)化內(nèi)裝已獲得初步發(fā)展，但設(shè)計、施工、安裝等方面依然存在著系列問題，且沒有相對成熟的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?，F(xiàn)有產(chǎn)品無法匹配用戶的居住需求，急需進(jìn)行針對性優(yōu)化升級，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)產(chǎn)能充足。具體系統(tǒng)體系也存在著系列問題。

2.1 地面系統(tǒng)現(xiàn)存問題

地面系統(tǒng)多采用架空地板，隨著工業(yè)化住宅的發(fā)展，架空地板使用地腳螺栓支撐板塊，可以配合更多的設(shè)備、管線的安裝，但依然存在以下缺陷：（1）承重能力及穩(wěn)定性比傳統(tǒng)地面差。較傳統(tǒng)地面來說易變形、破壞，在設(shè)計時應(yīng)對支撐及板塊的承載能力和變形量進(jìn)行嚴(yán)格把控。（2）平整度不易調(diào)節(jié)把控。地腳螺栓是基于結(jié)構(gòu)平面的平整度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，對支撐調(diào)節(jié)性能要求更高。（3）在現(xiàn)有的架空地板上面行走會有很大的空洞感，舒適度嚴(yán)重不足。（4）設(shè)備管線從暖氣管下通過，依然存在檢修麻煩的問題[1]。

2.2 隔墻系統(tǒng)現(xiàn)存問題

近年來，輕鋼龍骨隔墻板和ALC 隔墻板在我國裝配式建筑中大量使用，但是，存在以下問題：（1）該類板材多為石膏板、木面板，遇水易受潮產(chǎn)生霉變；（2）現(xiàn)場安裝過程中，需要切割板材，會產(chǎn)生噪聲及大量的粉塵污染；（3）在墻板與墻板、墻板和樓板、墻板與結(jié)構(gòu)梁柱接縫處會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；（4）輕鋼龍骨氣密性存在缺陷，隔聲性能較差；（5）安裝吊掛件要符合一定規(guī)定要求，不能隨意安裝[2]。

2.3 其他問題

（1）飾面材料選擇受限；（2）產(chǎn)品無法做到個性化；（3）產(chǎn)品通用不足，受制于工廠；（4）供應(yīng)廠家少。

3 研究內(nèi)容及方法

3.1 研究內(nèi)容

3.1.1 干式干法裝配技術(shù)研究

1）干式安裝工法

通過研究傳統(tǒng)內(nèi)裝的方式中采用的石膏膩子找平、砂漿找平、砂漿黏結(jié)等濕作業(yè)，將其改為采用錨栓、支托、結(jié)構(gòu)粘膠等設(shè)計方式，滿足相關(guān)性能的實現(xiàn)支撐與連接構(gòu)造。

2）工廠干式連接件生產(chǎn)、材料處理工業(yè)化研究

通過對連接部品的生產(chǎn)方式、材料加工處理方式、后期的修改方式進(jìn)行分析，對制作工序和方法進(jìn)行研究，設(shè)計出滿足加工生產(chǎn)和安裝的工法和工藝。

3）干式安裝與結(jié)構(gòu)體系的連接研究

通過對連接部件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工業(yè)化生產(chǎn)和裝配化施工與結(jié)構(gòu)體系的連接規(guī)則進(jìn)行系統(tǒng)化研究，提出內(nèi)裝連接在結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用與優(yōu)化方案，制訂高效率的施工方案[3]。

4）部品的拆卸與更換的研究

通過對內(nèi)裝部品連接方式的研究，滿足部品單件的更換需求，避免材料資源的浪費。

3.1.2 管線與結(jié)構(gòu)的分離研究

設(shè)備、管線不在房屋結(jié)構(gòu)中預(yù)埋，改為填充在裝配式空間的面層與支撐結(jié)構(gòu)之間的空隙中。

3.1.3 部品的集成定制研究

對多個分散的部件、材料進(jìn)行特定的制造，集成一個有機(jī)體，既能滿足其性能又能實現(xiàn)裝配式工法，易于交付和裝配。裝配式內(nèi)裝雖為工業(yè)化生產(chǎn)，但仍需要個性化定制，而部品的集成定制能避免需求的個性化進(jìn)行二次加工[4，5]。

3.2 研究方法

3.2.1 虛擬模型法

通過建立BIM 模型，對樣板間模型進(jìn)行深化設(shè)計，校驗連接工藝的安全性、適用性；裝飾部件的合理性；施工工藝的便捷性等。建立虛擬生產(chǎn)和加工體系，指導(dǎo)實際生產(chǎn)和加工；建立虛擬現(xiàn)場安裝體系，指導(dǎo)實際現(xiàn)場安裝。分析每個模型和虛擬的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性尋找解決方案。

3.2.2 功能分析法

對樣板間的不同功能區(qū)進(jìn)行具體的功能需求分析，使設(shè)計與功能相結(jié)合，尋找既滿足功能個性又不脫離其共性的連接方式及應(yīng)用。

3.2.3 樣品分析法

落實樣品的加工，測試樣品的安裝效率、使用效果；工廠加工的效率，以及生產(chǎn)成本，采集數(shù)據(jù)，完成樣板間實驗，指導(dǎo)后期的批量生產(chǎn)。不斷優(yōu)化設(shè)計，多次試驗，反復(fù)總結(jié)，尋找最優(yōu)方案[6]。

3.2.4 數(shù)據(jù)分析法

收集設(shè)計、實驗、生產(chǎn)、加工、運輸、安裝等視頻、文字等數(shù)據(jù)，總結(jié)分析優(yōu)化方案。

4 內(nèi)裝體系設(shè)計方案

針對現(xiàn)存系列問題，本文對新型內(nèi)裝體系關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行設(shè)計研究，通過REVIT 軟件建模，把地板系統(tǒng)、隔墻系統(tǒng)、管線系統(tǒng)組合在一起，形成完整的內(nèi)裝體系。隔墻系統(tǒng)包括：RFC 隔墻板、隔墻板調(diào)節(jié)件、獨立模塊（門窗模塊、配電箱模塊、集分水器模塊）；地板系統(tǒng)包括：地磚、地磚調(diào)平支座、地磚附屬橋架。如圖1 所示。

圖1 新型裝配式內(nèi)裝三維圖

該體系包括多塊在地面上均勻排布的地磚以及四面墻體，地磚與墻體交接的4 個位置設(shè)置有4 個相互連通的地磚附屬橋架，地磚的上表面開設(shè)有多條相互連通的溝槽，地磚的下方設(shè)置有保溫層，在外界環(huán)境氣溫較低時，能夠為人們的生活環(huán)境帶來更多的舒適感。裝配式內(nèi)裝具有多、快、好、省的特點。從項目運作流程來看，裝配式內(nèi)裝方案階段和施工階段前置，與建筑方案同步設(shè)計施工；施工階段前置，與主體結(jié)構(gòu)交叉施工，大大提高了勞動生產(chǎn)效率。裝配式內(nèi)裝是工業(yè)化生產(chǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)的主要特點是標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、規(guī)模化，工業(yè)化的生產(chǎn)方式“工藝”取代了“手藝”，緩解了愈演愈烈的民工荒[7]。

4.1 隔墻系統(tǒng)設(shè)計方案

墻板采用改良的輕質(zhì)泡沫混凝土隔墻板，所用的材料為：水泥、粉煤灰、石粉、纖維、外加劑，構(gòu)造：該條板由輕質(zhì)發(fā)泡混凝土澆筑而成，設(shè)有橫向、豎向通道，板兩側(cè)布置鋼絲網(wǎng)片，三企口便于板連接，根據(jù)需要確定厚度，現(xiàn)給出兩種板寬模數(shù)（600 mm、200 mm）和條板調(diào)節(jié)件。具有抗震、防火、隔聲、保溫、輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點。輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)在設(shè)計上為靈活分隔空間提供了便利，輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)包括：輕質(zhì)隔墻板、門窗模塊、配電箱模塊、集分水器模塊。在現(xiàn)有的隔墻板的工藝中，當(dāng)布置墻的長度大于6 m 小于12 m 時，需要設(shè)置現(xiàn)澆構(gòu)造柱，為解決這樣的問題，使用隔墻板調(diào)節(jié)件，調(diào)節(jié)件放置于需要設(shè)置構(gòu)造柱的位置即可，輕質(zhì)隔墻條板構(gòu)造、模塊圖如圖2、圖3 所示。

圖2 輕質(zhì)條板剖視圖

圖3 輕質(zhì)條板模塊圖

本設(shè)計參考的依據(jù)為：GB/T 23451—2009《建筑用輕質(zhì)條板》、JG/T 350—2011《混凝土輕質(zhì)條板》、DB11/T 491—2016《建筑輕質(zhì)隔墻施工技術(shù)規(guī)程》。

現(xiàn)有一字形隔墻連接方式如圖4 所示，子母扣內(nèi)灌注專用砂漿，兩塊板之間縫采用抗裂砂漿加耐堿纖維網(wǎng)格布的方式處理。在新型內(nèi)裝體系中輕質(zhì)隔墻條板的連接方式采用全干式連接如圖5 所示，兩板之間放置隔音密封條，后擠入結(jié)構(gòu)密封膠連接，從而提高工業(yè)化程度。

圖4 規(guī)范連接方式

圖5 一字條板連接新方式

4.2 地板系統(tǒng)設(shè)計方案

地板所涉及的部品部件包括地磚、地磚調(diào)平支座、地磚附屬橋架。（1）本地板系統(tǒng)采用新型地磚，主體結(jié)構(gòu)材料為具有相變蓄能功能的輕質(zhì)混凝土，在最下層5 mm 處設(shè)保溫吸音材料，如圖6、圖7 所示，該地磚集保溫蓄能、減振、吸音、穩(wěn)定性于一體；（2）該地板構(gòu)造：地板上部預(yù)留槽道便于鋪設(shè)地暖盤管，下部部分挖圓柱形凹槽減重，在地磚邊設(shè)有企口，企口形式與后面提到的調(diào)平件一致，使地磚穩(wěn)定性更佳；（3）調(diào)平是地磚安裝需要解決的一個非常關(guān)鍵的問題。地磚調(diào)平支座作為研發(fā)出的新型調(diào)平件，很好地解決了這一難題；（4）為了解決地磚與結(jié)構(gòu)層之間留有的空隙問題，安裝過程中，在地磚的圓柱凹槽內(nèi)放置防火膠泥或使用充裝細(xì)沙的加厚氣球。

圖6 地磚三維圖

圖7 地磚剖視圖

在地磚四周安裝地磚附屬橋架，用來走線管，在布線過程中，線管從配電箱模塊出線通過該橋架分布到每個房間，橋架具有伸縮性，通過調(diào)節(jié)桿件控制橋架寬度解決地磚模數(shù)問題，地磚附屬橋架一側(cè)與調(diào)平支座相連，另一側(cè)直接連接在隔墻板上，在空隙處填充防火膠泥。線管布置完成，直接在墻上開孔通過橫向豎向通道布置墻內(nèi)線路。管路起始端為配電箱，從墻板豎向通道落至地磚附屬橋架中，全程只需在板上適當(dāng)開孔，使管穿過即可。整個系統(tǒng)全可拆卸，檢修方便、快捷[8]。

地板系統(tǒng)優(yōu)勢：

1）快裝地面，不易變形，地磚企口和調(diào)平支座拼裝便捷，有著高強(qiáng)的承載力，下有隔音材質(zhì)，增強(qiáng)其隔音效果；

2）調(diào)平支座進(jìn)行調(diào)平，平整度易于調(diào)節(jié)把控；

3）非架空地面，整體舒適度大大提高；

4）集成采暖系統(tǒng)，靈活布置暖管，下有保溫層，向上熱導(dǎo)率高，便于安裝、拆卸、檢修，避免二次工程。

5）節(jié)能。

裝配式內(nèi)裝采用無濕作業(yè)，無打磨粉塵，無現(xiàn)場廢料，因此，杜絕了傳統(tǒng)裝修行業(yè)普遍存在的空氣污染、水污染、噪聲污染及建筑垃圾污染和浪費問題。

5 工程實例體現(xiàn)空間適應(yīng)性設(shè)計

5.1 樣板間設(shè)計

2021 年5 月23 日于北京市燕通建筑構(gòu)件有限公司區(qū)內(nèi)搭設(shè)樣板間，為體現(xiàn)空間的可變性和靈活性，方便用戶日后改造，采用新型內(nèi)裝體系，將一個戶型拆分成四大模塊，包括客廳、臥室、廚房、衛(wèi)生間，如圖8 所示，提取臥室部分先進(jìn)行設(shè)計施工，其部件安裝布置圖如圖9 所示。臥室裝修效果圖如圖10 所示。

圖8 樣板間布置圖

圖9 臥室模塊部件布置圖

圖10 臥室裝修圖

5.2 部品與裝配技術(shù)應(yīng)用

本技術(shù)通過多方面調(diào)研，吸取現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)驗，探索全PC 內(nèi)裝體系的研究，突出體現(xiàn)了住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向，推動創(chuàng)新改造，傳播全新的干式內(nèi)裝改造，該項目在實施過程中取得了多項成果，并在多項技術(shù)上取得了重大的技術(shù)進(jìn)步；（1）創(chuàng)新內(nèi)裝部品部件構(gòu)架；（2）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，技術(shù)集成化，產(chǎn)品模塊化，生產(chǎn)工廠化，施工裝配化；（3）涉及設(shè)計、生產(chǎn)、施工、維護(hù)各個方面。

應(yīng)用新技術(shù)，自行模擬室內(nèi)施工方案，安裝順序為：清理基層，彈線→安裝U 形槽→安裝屋面板→安裝隔墻板→地板彈線→放置地磚調(diào)節(jié)支座→安裝地磚→安裝地磚附屬橋架→安裝電線管線→安裝地暖盤管→粘貼瓷磚→粘貼面磚→吊頂。

在實際應(yīng)用中，設(shè)計階段涉及部品部件排布、線管排布、暖管排布等，整個設(shè)計圖將深化為住戶說明說，更加方便戶主日后檢修或更換部品部件。

6 結(jié)論

1）該新型裝配式內(nèi)裝體系中，隔墻板和地磚所用材料均為混凝土，避免了出現(xiàn)踩踏或敲擊空鼓的問題，提升了房屋的耐久性及整體的舒適度。

2）該新型裝配式內(nèi)裝體系與結(jié)構(gòu)、機(jī)電、外圍護(hù)等各個系統(tǒng)統(tǒng)籌策劃、設(shè)計，產(chǎn)品面向全產(chǎn)業(yè)鏈，不受廠家約束。該系統(tǒng)中，可調(diào)節(jié)地磚附屬橋架能夠方便解決地磚的模數(shù)問題，并使水電管線有效分離，便于安裝、檢修。

3）該新型裝配式內(nèi)裝體系，色彩風(fēng)格、背景裝飾材料、材質(zhì)、智能化系統(tǒng)以及所需預(yù)留附加等要求可選擇性多樣化。

4）該新型裝配式內(nèi)裝體系，豐富的選材類型，產(chǎn)能充足；產(chǎn)品構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)化，易于安裝；勞務(wù)組織、項目管理、生產(chǎn)制造、裝修成本均可控。

5）北京市燕通建筑構(gòu)件有限公司區(qū)內(nèi)搭設(shè)樣板間采用該新型裝配式內(nèi)裝體系，體現(xiàn)出：整個內(nèi)裝體系的模塊化設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化制作、批量化生產(chǎn)及整體化安裝，對于整個裝配式內(nèi)裝體系的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究具有重要意義，逐步實現(xiàn)裝配式內(nèi)裝全生命周期管理目標(biāo)。