基于BIM技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計思路及實踐

呂文堂

目前，大部分裝配式住宅仍采用傳統(tǒng)方式進行裝修，導(dǎo)致完工后的主體結(jié)構(gòu)在裝修中存在大量的濕作業(yè)現(xiàn)象，無法滿足快速建造需求。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)的應(yīng)用為裝配式住宅裝修一體化設(shè)計提供了良好的支撐，既能很好地銜接建筑設(shè)計、裝修設(shè)計，又能有效改善傳統(tǒng)裝修中的材料浪費現(xiàn)象，充分發(fā)揮裝配式住宅的優(yōu)勢。

1 基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計思路

與傳統(tǒng)裝修設(shè)計相比，基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計能同時進行裝修設(shè)計和建筑施工2 項工作，不僅能夠有效改善建筑施工在設(shè)計流程方面給裝修設(shè)計帶來的影響，而且能根據(jù)建筑施工的個性需求及反饋信息，靈活調(diào)整建筑施工方案，從而實現(xiàn)施工方案以及裝修方案的有效落實。

基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計思路如下。第一，構(gòu)建BIM 模型和族庫。在構(gòu)建BIM 模型和族庫的過程中，往往需要結(jié)合構(gòu)件生產(chǎn)的具體情況來構(gòu)建預(yù)制的構(gòu)件參數(shù)族庫，使得裝配式住宅裝修一體化能夠在有序推進構(gòu)件生產(chǎn)、施工流程以及串聯(lián)設(shè)計的同時，有效解決預(yù)制構(gòu)件的安裝和定位問題。

第二，精細設(shè)計細部構(gòu)造的節(jié)點。由于裝配式住宅裝修一體化設(shè)計中對部品設(shè)計、構(gòu)件等精度的要求較高，因此運用BIM 技術(shù)能在實現(xiàn)精細設(shè)計的基礎(chǔ)上提高內(nèi)部裝修質(zhì)量。比如，整體衛(wèi)浴的裝修設(shè)計中，除需要完成頂棚、地面、部品以及墻面等設(shè)計，還需精確到具體的水電管線排布、點龍骨布置等細部構(gòu)造，從而實現(xiàn)在提高配件精確度的同時，有效解決施工中存在的問題[1]。

2 基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計實踐

2.1 頂棚構(gòu)造設(shè)計

2.1.1 懸吊式

在運用BIM 技術(shù)進行裝配式住宅裝修一體化設(shè)計的懸吊式頂棚構(gòu)造設(shè)計中，包括無龍骨和有龍骨2 種吊頂體系。

第一，無龍骨吊頂體系。無龍骨吊頂適用于較狹長、面寬小的室內(nèi)位置，比如走廊和陽臺等，其安裝方式較簡單。首先在墻面的上端設(shè)置L 形角鋼作為支點，并利用螺栓、氣釘?shù)确绞絹砉潭▔w和角鋼；其次選擇大于角鋼寬度、小于墻面寬度的適宜板材，將其放到角鋼上；最后用互卡構(gòu)造來連接和固定板材。在完成安裝后，如果有特殊視覺效果需求，可通過濕作業(yè)進行粉刷的方式，確保完整的裝飾效果。

由于吊頂上部有額外凈高要求，在安裝板材時無法直接進行施工，需要旋轉(zhuǎn)板材至吊頂?shù)纳戏胶蟛拍馨惭b到位，所以無龍骨吊頂方式存在一定的限制。就1 000 mm 寬洞口測算結(jié)果而言，若板材尺度為1 040 mm，那么吊頂凈高約占用310 mm，需旋轉(zhuǎn)25°，且數(shù)值會隨板材長度的增長而呈現(xiàn)線性增長趨勢，因此針對跨度大的吊頂，一般不會應(yīng)用此種吊頂方式。

第二，有龍骨吊頂體系。有龍骨吊頂作為常用的吊頂方式，適用于大多數(shù)空間。其吊頂設(shè)計是選擇輕鋼龍骨作為吊頂?shù)闹误w，并選用卡扣方式來固定飾面板材，具體如圖1 所示。根據(jù)不同的功能和位置，可分為主龍骨、次龍骨、角龍骨以及邊龍骨；根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)體系，可分為一級龍骨、二級龍骨；根據(jù)視覺效果，可分為平面、局部、跌級。

圖1 輕鋼龍骨示意圖

2.1.2 直接式

基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化直接式頂棚構(gòu)造設(shè)計，是在吊頂裝修設(shè)計的基礎(chǔ)上形成的一種設(shè)計方案，其通過應(yīng)用裝配式手法有效避免了濕作業(yè)，同時通過構(gòu)造設(shè)計對管線進行了有效隱蔽且減少了層高侵占。在運用直接式頂棚構(gòu)造設(shè)計的過程中，可通過直接連接龍骨和吊桿來提高裝配式住宅裝修一體化設(shè)計效率。

其中，常用的龍骨包括三角形、卡扣形、T 形以及倒T 形等。倒T 形作為明架式龍骨，具有便于替換、施工快捷、安裝簡單等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用在廚房的扣板吊頂中?？坌锡埞峭ㄟ^咬合方式連接板材和龍骨，其對板材要求較低，加之連接可靠、安裝簡單，已被用在多種材料的設(shè)計中。三角形龍骨可利用鋼片摩擦力固定板材，但由于吊頂?shù)淖灾剡^大，導(dǎo)致安裝難度相對較高。因此，基于BIM技術(shù)選用直接式頂棚構(gòu)造設(shè)計時，可根據(jù)裝飾要求選擇適宜的龍骨類型[2]。

2.2 裝配吊頂

基于BIM 技術(shù)進行裝配式住宅裝修一體化裝配吊頂設(shè)計時，應(yīng)避開氣釘、開槽等可能破壞建筑結(jié)構(gòu)的方式，而選用結(jié)構(gòu)膠、預(yù)埋件等方式來安裝和固定構(gòu)件。

首先，在建筑施工的方案設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)吊頂裝配設(shè)計和構(gòu)件選用情況對構(gòu)件進行預(yù)埋設(shè)計。同時，為滿足個性需求，預(yù)埋件設(shè)計應(yīng)能夠滿足不同吊頂情況下的安裝和使用。在安裝裝配式住宅裝修一體化吊頂?shù)鯒U的過程中，預(yù)埋件能夠在不破壞結(jié)構(gòu)的前提下進行高效連接，從而降低施工的難度，在不對裝飾效果產(chǎn)生影響的同時，實現(xiàn)吊頂拆除后的二次使用。

其次，膨脹螺栓是另一種裝配式住宅裝修一體化裝配吊頂方式，其優(yōu)勢在于對界面的損害相對小且具有較高的自由度，但存在無法二次利用的劣勢。

通過膨脹螺栓方式可對吊桿進行調(diào)節(jié)和設(shè)計，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)層和龍骨的平整。根據(jù)測算結(jié)果，膨脹螺栓調(diào)平范圍約在50 mm，若超出50 mm，則需要進行特殊裝配吊頂。

2.3 墻體構(gòu)造設(shè)計

2.3.1 墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計

基于BIM 技術(shù)開展墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計的過程中，應(yīng)確保墻體與裝配式墻體的所有施工工作均遵循管線、墻體分離的原則，這樣不僅有助于提高施工速度，而且能為后續(xù)開展檢修和更新工作提供便利。就現(xiàn)階段墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計而言，包括輕鋼體系龍骨、樹脂螺栓體系龍骨2 種。

第一，輕鋼體系龍骨。在墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計裝修中，龍骨是必要的支撐系統(tǒng)，管線層和裝飾板的固定均需要借助龍骨完成。目前，輕鋼龍骨和木龍骨是比較常見的兩類龍骨，雖然木龍骨加工方便，但是存在強度太低、極易變形、構(gòu)造設(shè)計復(fù)雜、防火性能差等劣勢，因此在一體化設(shè)計中，輕鋼龍骨往往是首選。

一般而言，輕鋼龍骨在墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計流程中包括彈線、找平、龍骨安裝、支撐龍骨安裝、管線鋪設(shè)、內(nèi)保溫安裝及裝飾板安裝等過程。由于施工中不涉及濕作業(yè)，因此可在提高施工效率的同時，實現(xiàn)管線、墻體的完美分離。在安裝輕鋼龍骨的時候，應(yīng)首先安裝天地龍骨，這樣不僅能加強龍骨的強度，而且有助于固定結(jié)構(gòu)層。在安裝豎龍骨的時候，一般按其模數(shù)進行均勻分布，在洞口、門窗外持續(xù)進行布置，從而提高洞口、墻體的穩(wěn)定性和受力性[3]。在鋪設(shè)內(nèi)部管線的過程中，應(yīng)緊貼龍骨，并通過龍骨來固定開關(guān)線盒，若存在已有龍骨無法固定線盒的現(xiàn)象，需要設(shè)計附加的龍骨進行專門固定。

第二，樹脂螺栓體系龍骨。在常見的墻體與裝配式墻體一體化施工設(shè)計中，樹脂螺栓也是常用施工體系之一，其施工流程包括尺寸測量、彈線、螺栓粘結(jié)、調(diào)平、管線布置及裝飾板安裝6 個步驟。在正常情況下，樹脂螺栓以450 mm 的間距進行陣列式排布，并根據(jù)外掛板材尺寸進行調(diào)節(jié)。就1 000 mm 木塑板而言，樹脂螺栓間距可調(diào)整為333 mm 或者500 mm。在固定螺栓位置后，可應(yīng)用粘結(jié)劑將其固定在墻面，樹脂螺栓可充分發(fā)揮其高度調(diào)節(jié)功能來滿足墻體的找平需求，并可有效微調(diào)不同厚度的裝飾板。對于無法固定于樹脂螺栓的管線系統(tǒng)，可應(yīng)用黏貼的方式將其固定在墻體上，并在完成安裝和固定后，直接安裝裝飾板。

2.3.2 墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計

墻面裝飾的種類較多，不同種類的安裝方式也存在差異。基于BIM 技術(shù)開展墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計是裝配式住宅裝修一體化設(shè)計的重要內(nèi)容，其可在復(fù)合裝飾板和支撐板的基礎(chǔ)上開展安裝工作，能夠有效提高裝配效率。

根據(jù)安裝方法進行劃分，墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計包括水平排板、垂直排板2 種，其能很好地適應(yīng)輕鋼龍骨和點龍骨的支撐系統(tǒng)。豎龍骨是垂直排板的支撐，橫龍骨是水平排板的支撐，在完成龍骨安裝和連接件固定之后即可安裝板材。在墻面一側(cè)開始的垂直排板，可選用從左到右或者從右到左的方式進行安裝，注意板材的兩側(cè)需留有接口，右邊凹進左邊凸出，從而實現(xiàn)完美結(jié)合的互鎖安裝。就從左到右的排版方式而言，左側(cè)的第一塊安裝板材應(yīng)在連接件作用下與龍骨實現(xiàn)固定。由于無法和其他板材實現(xiàn)互鎖，因此可選擇螺旋釘、結(jié)構(gòu)膠等來深度固定。在確保板材牢固安裝之后，將下塊板材左側(cè)的凸口水平式嵌入上塊板材的右側(cè)凹口內(nèi)，并與龍骨連接件進行固定操作，以此完成墻面的整體拼接。這種安裝方式能降低墻面損壞概率，是墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計的主流方法。安裝水平排板的方法類似于垂直排板，其安裝順序是從下到上，在板材的下部設(shè)計出凸口，而上部設(shè)計出凹口，通過重力作用對其固定[4]。

2.3.3 墻面系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

目前，輕鋼體系龍骨已相對成熟，但其現(xiàn)場加工的工序仍然煩瑣。為提高輕鋼龍骨的適用性、簡易性、裝配化和標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)從兩個方面進行優(yōu)化。

首先，優(yōu)化輕鋼龍骨的可變長度性能。就臥室而言，可設(shè)計2 400 mm 長的固定龍骨、600 mm 長的彈性龍骨，該龍骨可適用于層高在2 400 ～2 900 mm 的空間。其次，優(yōu)化輕鋼龍骨的模數(shù)化性能。裝配式住宅裝修一體化設(shè)計的基礎(chǔ)是具備良好的模數(shù)化性能，良好的輕鋼龍骨模數(shù)化性能可以實現(xiàn)與其他部分的有效銜接。為有效提高墻面系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的效率，需要首先優(yōu)化輕鋼龍骨安裝、施工的效率[5]。

2.4 裝配式住宅樓地面構(gòu)造設(shè)計

目前，我國裝配式住宅的住宅樓地面構(gòu)造設(shè)計有架空地面、傳統(tǒng)鋪設(shè)2 種方式。其中，傳統(tǒng)鋪設(shè)主要以毛坯房為基礎(chǔ)，在地面進行開槽和管線布置，隔聲效果較差。由于裝配式住宅樓地面構(gòu)造設(shè)計中的管線均布置在墻面、吊頂和地面，加之設(shè)計了地暖，因此基于BIM 技術(shù)架空地板也是常見的設(shè)計方式。一般而言，架空地板常采用樹脂螺栓體系，其具有良好的層高找平調(diào)節(jié)、傳聲防碰撞等優(yōu)勢，能夠有效減少噪音。在架空地板的施工流程中，包括螺栓安裝、墊塊架設(shè)、地暖承載基板安置、采暖系統(tǒng)鋪設(shè)、面層承載基板安置、面層安裝6 個方面。在安裝過程中，若有特殊的隔音要求，可首先在樓地面鋪設(shè)膠合板，然后在樓地面或者膠合板上安裝樹脂螺栓，調(diào)平后安裝墊塊和地暖承載基板。

此外，為防止地暖系統(tǒng)破壞而發(fā)生漏水現(xiàn)象，應(yīng)更換架空地板的體系層級，在承載板下面設(shè)置地暖體系，并在地暖和承載板之間留出一定的空間，避免出現(xiàn)變形而造成壓力過大的現(xiàn)象。同時，為避免頂部支撐對地暖安裝產(chǎn)生影響，可設(shè)計出可拆卸的頂部支撐，并設(shè)計支撐固定口來固定板材，避免承重和摩擦等引起板材出現(xiàn)滑動現(xiàn)象[6]。

3 結(jié)語

裝配式住宅具有環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)勢，但在目前的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計中，由于在合理性和科學(xué)性等方面有更高的要求，裝配式住宅難以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。因此，施工單位應(yīng)加大對裝配式住宅裝修一體化的研究力度，優(yōu)化其各個層面，從而推動裝配式住宅裝修一體化設(shè)計的規(guī)范化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。