新型裝配式內裝體系關鍵性技術設計研究與應用

崔龍丹，張靜，任成傳，趙志剛，崔巖

（北京市燕通建筑構件有限公司，北京 102202）

1 引言

隨著國家對建筑工業化的大力支持，工業化內裝也逐漸成為一條相對獨立的產業鏈。

從全球裝配式內裝發展來看，歐美、日本、新加坡等發達國家和地區已經進入了相對成熟階段，而在一些經濟發展較為落后的地區，裝配式內裝產業發展還尚未起步。發達國家的實踐證明，工業化的生產手段是實現裝配式內裝低能耗、低污染，達到節約資源、提高品質和效率的根本途徑。

目前，國內對精裝修住宅建設的需求量大幅度增加，大力推廣高效、環保、綠色、節能的可持續發展，裝配式內裝必將提升到新的高度。我國內裝工業化仍處于初級階段，內裝部品也僅作為住宅部品的一部分，尚未結合自身特點做系統化的研究，存在內裝部品標準化與多樣化的沖突、質量與成本不協調、產業鏈組合零散等問題。

2 現存問題

現階段工業化內裝已獲得初步發展，但設計、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標準規范。現有產品無法匹配用戶的居住需求，急需進行針對性優化升級，并在此基礎上實現產能充足。具體系統體系也存在著系列問題。

2.1 地面系統現存問題

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

2.2 隔墻系統現存問題

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，遇水易受潮產生霉變；（2）現場安裝過程中，需要切割板材，會產生噪聲及大量的粉塵污染；（3）在墻板與墻板、墻板和樓板、墻板與結構梁柱接縫處會出現開裂現象；（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）產品無法做到個性化；（3）產品通用不足，受制于工廠；（4）供應廠家少。

3 研究內容及方法

3.1 研究內容

3.1.1 干式干法裝配技術研究

1）干式安裝工法

通過研究傳統內裝的方式中采用的石膏膩子找平、砂漿找平、砂漿黏結等濕作業，將其改為采用錨栓、支托、結構粘膠等設計方式，滿足相關性能的實現支撐與連接構造。

2）工廠干式連接件生產、材料處理工業化研究

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

3）干式安裝與結構體系的連接研究

通過對連接部件的標準化設計、工業化生產和裝配化施工與結構體系的連接規則進行系統化研究，提出內裝連接在結構體系中的應用與優化方案，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 管線與結構的分離研究

設備、管線不在房屋結構中預埋，改為填充在裝配式空間的面層與支撐結構之間的空隙中。

3.1.3 部品的集成定制研究

對多個分散的部件、材料進行特定的制造，集成一個有機體，既能滿足其性能又能實現裝配式工法，易于交付和裝配。裝配式內裝雖為工業化生產，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，對樣板間模型進行深化設計，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。建立虛擬生產和加工體系，指導實際生產和加工；建立虛擬現場安裝體系，指導實際現場安裝。分析每個模型和虛擬的數據，系統性尋找解決方案。

3.2.2 功能分析法

對樣板間的不同功能區進行具體的功能需求分析，使設計與功能相結合，尋找既滿足功能個性又不脫離其共性的連接方式及應用。

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，以及生產成本，采集數據，完成樣板間實驗，指導后期的批量生產。不斷優化設計，多次試驗，反復總結，尋找最優方案[6]。

3.2.4 數據分析法

收集設計、實驗、生產、加工、運輸、安裝等視頻、文字等數據，總結分析優化方案。

4 內裝體系設計方案

針對現存系列問題，本文對新型內裝體系關鍵性技術進行設計研究，通過REVIT 軟件建模，把地板系統、隔墻系統、管線系統組合在一起，形成完整的內裝體系。隔墻系統包括：RFC 隔墻板、隔墻板調節件、獨立模塊（門窗模塊、配電箱模塊、集分水器模塊）；地板系統包括：地磚、地磚調平支座、地磚附屬橋架。如圖1 所示。

圖1 新型裝配式內裝三維圖

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 個位置設置有4 個相互連通的地磚附屬橋架，地磚的上表面開設有多條相互連通的溝槽，地磚的下方設置有保溫層，在外界環境氣溫較低時，能夠為人們的生活環境帶來更多的舒適感。裝配式內裝具有多、快、好、省的特點。從項目運作流程來看，裝配式內裝方案階段和施工階段前置，與建筑方案同步設計施工；施工階段前置，與主體結構交叉施工，大大提高了勞動生產效率。裝配式內裝是工業化生產，工業化生產的主要特點是標準化、自動化、規模化，工業化的生產方式“工藝”取代了“手藝”，緩解了愈演愈烈的民工荒[7]。

4.1 隔墻系統設計方案

墻板采用改良的輕質泡沫混凝土隔墻板，所用的材料為：水泥、粉煤灰、石粉、纖維、外加劑，構造：該條板由輕質發泡混凝土澆筑而成，設有橫向、豎向通道，板兩側布置鋼絲網片，三企口便于板連接，根據需要確定厚度，現給出兩種板寬模數（600 mm、200 mm）和條板調節件。具有抗震、防火、隔聲、保溫、輕質高強的優點。輕質隔墻系統在設計上為靈活分隔空間提供了便利，輕質隔墻系統包括：輕質隔墻板、門窗模塊、配電箱模塊、集分水器模塊。在現有的隔墻板的工藝中，當布置墻的長度大于6 m 小于12 m 時，需要設置現澆構造柱，為解決這樣的問題，使用隔墻板調節件，調節件放置于需要設置構造柱的位置即可，輕質隔墻條板構造、模塊圖如圖2、圖3 所示。

圖2 輕質條板剖視圖

圖3 輕質條板模塊圖

本設計參考的依據為：GB/T 23451—2009《建筑用輕質條板》、JG/T 350—2011《混凝土輕質條板》、DB11/T 491—2016《建筑輕質隔墻施工技術規程》。

現有一字形隔墻連接方式如圖4 所示，子母扣內灌注專用砂漿，兩塊板之間縫采用抗裂砂漿加耐堿纖維網格布的方式處理。在新型內裝體系中輕質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，后擠入結構密封膠連接，從而提高工業化程度。

圖4 規范連接方式

圖5 一字條板連接新方式

4.2 地板系統設計方案

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

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，通過調節桿件控制橋架寬度解決地磚模數問題，地磚附屬橋架一側與調平支座相連，另一側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開孔，使管穿過即可。整個系統全可拆卸，檢修方便、快捷[8]。

地板系統優勢：

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

2）調平支座進行調平，平整度易于調節把控；

3）非架空地面，整體舒適度大大提高；

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

5）節能。

裝配式內裝采用無濕作業，無打磨粉塵，無現場廢料，因此，杜絕了傳統裝修行業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 工程實例體現空間適應性設計

5.1 樣板間設計

2021 年5 月23 日于北京市燕通建筑構件有限公司區內搭設樣板間，為體現空間的可變性和靈活性，方便用戶日后改造，采用新型內裝體系，將一個戶型拆分成四大模塊，包括客廳、臥室、廚房、衛生間，如圖8 所示，提取臥室部分先進行設計施工，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 部品與裝配技術應用

本技術通過多方面調研，吸取現有技術的經驗，探索全PC 內裝體系的研究，突出體現了住宅產業化的發展方向，推動創新改造，傳播全新的干式內裝改造，該項目在實施過程中取得了多項成果，并在多項技術上取得了重大的技術進步；（1）創新內裝部品部件構架；（2）設計標準化，技術集成化，產品模塊化，生產工廠化，施工裝配化；（3）涉及設計、生產、施工、維護各個方面。

應用新技術，自行模擬室內施工方案，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→放置地磚調節支座→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。

在實際應用中，設計階段涉及部品部件排布、線管排布、暖管排布等，整個設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 結論

1）該新型裝配式內裝體系中，隔墻板和地磚所用材料均為混凝土，避免了出現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）該新型裝配式內裝體系與結構、機電、外圍護等各個系統統籌策劃、設計，產品面向全產業鏈，不受廠家約束。該系統中，可調節地磚附屬橋架能夠方便解決地磚的模數問題，并使水電管線有效分離，便于安裝、檢修。

3）該新型裝配式內裝體系，色彩風格、背景裝飾材料、材質、智能化系統以及所需預留附加等要求可選擇性多樣化。

4）該新型裝配式內裝體系，豐富的選材類型，產能充足；產品構造標準化，易于安裝；勞務組織、項目管理、生產制造、裝修成本均可控。

5）北京市燕通建筑構件有限公司區內搭設樣板間采用該新型裝配式內裝體系，體現出：整個內裝體系的模塊化設計、標準化制作、批量化生產及整體化安裝，對于整個裝配式內裝體系的產業化發展研究具有重要意義，逐步實現裝配式內裝全生命周期管理目標。