裝配式住宅水泥基復合夾芯墻板標準化應用技術研究

王 軍，王鑫琦

（甘肅建投住宅產業新型材料有限公司，甘肅 蘭州 730300）

0 引言

以裝配式建筑及綠色建筑為主要發展方向的建筑業新業態迅猛發展，傳統粗放式和勞動密集型的手工建造方式已不能適應國家“低碳經濟”“綠色環保”的建筑發展理念［1］。隨著 2017 年住房城鄉建設部發布《“十三五”裝配式建筑行動方案》，各地政府加大投入力度和政策支持，鼓勵行業內設計、施工、部品部件制造等上下游企業發展裝配式建筑，探索產業化、工業化的新工藝、新技術、新材料和新業態［2］。以各類裝配式建筑體系為主要抓手，將建筑業“搬進工廠”，促進轉型、開拓新產業，是新時代建筑行業發展的必由之路［3］。作為一種重要的裝配式建筑建造體系，甘肅建投結合本省鋼材產能充裕、鋼結構技術成熟等特點，在蘭州新區以 EPC 的模式，投資建設 10 萬 m2以裝配式鋼結構為主要主體結構形式的裝配式鋼結構保障房項目，其內隔墻體全部使用新型綠色墻材－水泥基復合夾芯墻板，在高強、輕質、自保溫的基礎性能上，以非砌筑的形式形成裝配式板材，裝配率高，應用效果突出［4-5］。同時在項目建設過程中，公司對墻板裝配構配件使用功能的集成化、生產方式的標準化、工業化、機械化、信息化等方面進行了相關探索和應用，但在此過程中同樣暴露出諸多問題和不足。本文結合水泥基復合夾芯墻板（簡稱“墻板”）在甘肅建投蘭州新區裝配式保障房項目中的具體應用實踐，介紹墻板構配件在裝配式住宅中標準化應用的相關研究。

1 工程概況

該項目是“國家重點研發計劃綠色建筑及建筑工業化重點專項科技示范工程”，采用“裝配式鋼結構+三板體系”的全裝配式住宅小區。項目總用地面積 84.306 畝。項目由 10 棟裝配式鋼結構住宅樓、附屬商鋪和車庫組成，建筑總面積約 101 316 m2。

2 項目墻板構配件安裝關鍵技術應用

2.1 墻板構配件生產設計深化及編碼設計

能夠匹配并適應裝配式鋼結構體系的墻體板材，必須滿足非砌筑的要求［6］。因此墻板構配件需要尺寸模塊化、功能集成化。但目前裝配式建筑設計依然處于探索階段，各個專業間缺乏能夠共同協調工作的設計平臺，導致裝配式住宅設計缺乏集成化思考，并且對裝配式建筑構配件的相關研究較少。為解決現場施工與墻板生產制造過程的配合銜接，在甘肅建投蘭州新區裝配式保障房項目中根據建設方“墻板構配件生產階段預埋電氣管線”的建設要求，墻板構配件在生產前對墻板進行了相應的深化設計。根據工程設計圖紙中不同戶型及樓層高度、梁高以及電氣管線盒位置，采用 BIM 等相關技術設計出墻板深化設計圖；確定墻板的平面位置、安裝方向、卡件位置、墻板接縫位置、標準板及線盒板的排布位置等信息。同時墻板構配件除了需要控制高度、寬度等幾何尺寸外，還需在生產階段提前預置線管、插座、開關盒。因此預埋線盒墻板除規格尺寸外，還要將線盒的詳細信息標注清楚。因為墻板生產需要同時考慮幾何規格尺寸和預埋線盒位置，造成墻板規格較多，為避免由于規格繁多造成墻板生產后發生的錯漏碰缺等問題，在深化設計階段，翻樣圖中需要標注清楚墻板編號、墻板高度、墻板榫槽方向、線盒縱橫向位置及正反方向、管線盒的長短及數量、與墻板邊緣的位置關系等，通過 BIM 技術建模實現模型化可視化，對墻板在施工圖的基礎上建立參數化設計模型，形成構件庫，并以此為基礎對墻體進行生產構件排板配板（見圖 1）。

圖1 墻板參數化設計

在生產階段利用深化設計結果對墻板進行編號，標識清楚樓號、樓層、戶型、墻號、板號等信息。生產完成的墻板構件，每塊墻板對應一個出廠二維碼及編碼，使用噴碼設備噴涂在墻板表面（見圖 2）。該二維碼將包含墻體基本規格參數、安裝樓號、樓層、戶型、墻體部位及技術交底、安全交底等安裝信息，還包含了墻板生產日期、生產班次、出廠檢測信息、檢驗報告、合格證等生產制造信息，實現了從深化設計、生產制造、產品質檢、施工安裝信息等全流程信息回溯，每塊墻板在安裝完成后都有自己的“身份證”，實現全過程質量可追溯。

圖2 二維碼及編碼噴涂設備

2.2 墻板內預埋管線生產技術

為了有效提高建筑墻體與電氣一體化裝配率，根據墻板深化設計圖紙，在墻板生產階段進行電氣管線預埋。按照前期深化設計所標注的編號，提取相應墻板規格信息，嚴格定尺生產，在墻板模具上預埋固定電氣管線，墻板內預埋管線主體結構對接部位放置擠塑板，當墻板生產完成后拆除預留接線位置的擠塑板作為管線對接空間（墻板生產工藝詳見圖 3）。

圖3 預埋管線墻板生產工藝

2.3 墻板內預埋管線連接技術

該技術是將墻板上的電氣管線盒在工廠提前預置，墻板在現場安裝時只需將梁板等預留的管線接口與墻板內的管線接口用套管連接，并對接口處進行處理，就達到了管、線連接的目的。硬質和半硬質阻燃型塑料電氣管，可采用套管粘接法或端頭連接，接頭處應固定牢固（節點做法詳見圖 4、5）。

圖5 插座預留管線側面連接節點圖

3 項目實踐過程中遇到的問題

以該項目為依托，對墻板構配件功能集成化、生產標準化方面進行大量嘗試，遇到了諸多實際問題。例如墻體門邊板由于寬度過小，導致墻板形狀類似于細長桿件，受力性能較差，構配件易發生破損；預埋線盒墻板規格繁多，線盒位置不規律等。這些問題給后續的生產和安裝工作造成了較大壓力，易出現生產和安裝失誤，增加了工程質量管理難度。

4 水泥基復合夾芯墻板標準化應用的相關研究

裝配式住宅建筑作為工業化集成產品，應體現其產業化制造、裝配式建造的建筑優勢，因此墻板構配件應充分考慮工業化、標準化、通用化、多樣化的原則，將傳統的現場建造模式，轉變為廠家制造模式。實現建筑構配件工業化生產的首要條件便是降低生產難度，滿足構配件標準化、模塊化的生產要求，減少構配件規格種類，減少裝配難度，加快安裝進度，減少施工成本。為達到上述目的，公司基于在甘肅建投蘭州新區裝配式保障房項目墻板安裝工程中遇到的生產、安裝痛點，進行以下墻板構配件標準化相關研究。

4.1 空間單元標準化模數組合設計

目前裝配式建筑設計缺乏模塊化考慮，廚衛空間尺寸主要考慮使用功能要求，未充分考量裝配式住宅拼接式的建造方式，設計階段未能做到將墻板構配件模數尺寸和使用功能相結合進行空間設計。由于墻體尺寸與墻板標準模數不協調，造成墻板安裝過程中補板和非標準板較多，導致墻板大面積裁切、補板，未能充分體現出裝配式建筑減少現場作業，保護環境，減少能源浪費的優點。裝配式住宅構配件作為裝配式住宅最基礎的拼接單元，是裝配式住宅工業化生產的最基本部分，要想提高建筑工業化程度，真正實現墻板構件的標準化、通用化工業生產，因此通常選用構配件標準尺寸作為尺寸協調中的增值單位。在裝配式住宅前期設計階段，便應進行逆向設計。以墻板構配件為例，設計初期應首先考慮將墻板構配件模數尺寸與空間設計尺寸相結合，盡量使墻板構配件標準模數拼接尺寸與墻體空間尺寸相吻合，從源頭上減少補板和非標準板的產生。

4.2 墻體連接節點標準化設計

根據墻板安裝實際經驗，墻板間的 L 型、T 型連接節點、門窗洞口邊墻板等部位，易出現墻板裂縫和缺棱掉角，并且維修較為復雜，是質量問題的高發部位。為解決此問題，采用新型異形轉角板，將墻板薄弱連接節點轉變成在工廠預制完成的可靠、簡單、防水性能好的標準化連接節點，避免了墻板安裝過程中的 L 型、T 型節點連接施工，使墻板之間的連接簡化為“一字型”連接；同時該類異形轉角板還可以作為門邊板使用，能夠有效增強門邊節點的整體穩定性，提高門邊板強度，避免安裝施工對其造成破壞；異形板的使用可有效降低施工難度、節約成本、提高效率，提高墻板構配件標準化程度（預制 L 型、T 型異形板詳見圖 6、7）。

4.3 墻板構配件功能集成的標準化應用

圖6 預埋 L 型連接節點（單位：mm）

圖7 預埋 T 型連接節點（單位：mm）

裝配式建筑拼接式的建造方式，決定了原本在施工現場完成的大量工作，由工廠化的作業所替代。因此建筑構配件種類越統一，構配件功能集成化程度越高，所使用的配件數量就越少，生產效率就越高，施工工藝就越簡單，施工速度也隨之加快。建筑構配件的標準化、功能集成化是裝配式住宅產業化、工業化的發展趨勢。在甘肅建投蘭州新區裝配式保障房項目中，墻板作為內隔墻體配件材料，在構配件標準化、功能集成化方面做了大量相關工作［7-8］。公司在項目中，首次應用內隔墻板電氣管線預埋技術，該技術有效地提高了墻板構配件的功能集成化水平，取得了較好的社會效益。但是在實踐過程中，也發現了諸多問題和不足。例如前期電氣設計并未考慮墻板構配件的裝配使用，造成電氣管線布置與墻板拼接排板不能吻合，最終導致墻板內電氣管線位置不規則；預埋線盒墻板規格過多，給后續的生產和安裝工作造成較大壓力。

針對該問題，首先在設計階段，便應引入集成化設計的工作理念。裝配式建筑集成化設計的核心是集成，信息化是集成的手段。建筑、結構、電氣、室內設計、墻板構配件生產廠家應互相緊密配合。利用 BIM 技術等信息化手段組建各專業綜合設計平臺，進行綜合設計。在設計過程中應考慮設備及管線的尺寸、位置、數量等因素，并與其他設計專業及時溝通，密切配合，做到電氣設備定位準確，管線預留不多不漏，路由通暢，就能有效避免在后續的構配件拼裝過程中出現問題。室內設計應與電氣管線布置與排板設計綜合考慮，電氣管線位置按照墻板標準尺寸模數布置，盡量將管線位置設計在墻板正中位置，避免出現不規則尺寸管線預埋墻板，簡化墻板規格數量，提高墻板構配件標準化、通用化程度。

在預埋管線墻板構造設計方面，墻板預留管線與主體結構管線對接處預留位置尺寸應適當放大，接線盒的預留需充分考慮出線位置，留出容錯空間，避免因為施工誤差使電氣管線預埋位置錯位，造成主體結構內管線與墻體內管線相銜接處無法對接準確，順利貫通問題。當墻板中需要預留電氣箱體時，可在保證墻板構配件材料安全的前提下，將預留安裝尺寸在實際箱體尺寸的基礎上適當放大，便于箱體的安裝及固定。

5 結語

內隔墻板構配件作為裝配式住宅的重要組成部分，構配件的功能集成化和規格標準化是提高生產效率、簡化施工流程必要前提。如何使墻板構配件在保證功能集成的前提下，盡可能控制構配件的規格數量，以標準化構配件規格保證規模化產業生產，則成為一個重要的研究課題。本文以甘肅建投蘭州新區裝配式保障房項目為依托，從空間單元的標準化設計、連接節點的標準化應用、墻板構配件功能集成標準化應用幾個方面入手，研究提高裝配式住宅墻板標準化應用程度，從而提升內隔墻板工程的裝配效率和墻板構配件的生產速度，為進一步推廣裝配式住宅產業化做出應有的貢獻。