基于BIM技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)思路及實(shí)踐

呂文堂

目前，大部分裝配式住宅仍采用傳統(tǒng)方式進(jìn)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(wú)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(jì)提供了良好的支撐，既能很好地銜接建筑設(shè)計(jì)、裝修設(shè)計(jì)，又能有效改善傳統(tǒng)裝修中的材料浪費(fèi)現(xiàn)象，充分發(fā)揮裝配式住宅的優(yōu)勢(shì)。

1 基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)思路

與傳統(tǒng)裝修設(shè)計(jì)相比，基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)能同時(shí)進(jìn)行裝修設(shè)計(jì)和建筑施工2 項(xiàng)工作，不僅能夠有效改善建筑施工在設(shè)計(jì)流程方面給裝修設(shè)計(jì)帶來(lái)的影響，而且能根據(jù)建筑施工的個(gè)性需求及反饋信息，靈活調(diào)整建筑施工方案，從而實(shí)現(xiàn)施工方案以及裝修方案的有效落實(shí)。

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

第二，精細(xì)設(shè)計(jì)細(xì)部構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)。由于裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)中對(duì)部品設(shè)計(jì)、構(gòu)件等精度的要求較高，因此運(yùn)用BIM 技術(shù)能在實(shí)現(xiàn)精細(xì)設(shè)計(jì)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(jì)中，除需要完成頂棚、地面、部品以及墻面等設(shè)計(jì)，還需精確到具體的水電管線排布、點(diǎn)龍骨布置等細(xì)部構(gòu)造，從而實(shí)現(xiàn)在提高配件精確度的同時(shí)，有效解決施工中存在的問(wèn)題[1]。

2 基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)實(shí)踐

2.1 頂棚構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.1.1 懸吊式

在運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)的懸吊式頂棚構(gòu)造設(shè)計(jì)中，包括無(wú)龍骨和有龍骨2 種吊頂體系。

第一，無(wú)龍骨吊頂體系。無(wú)龍骨吊頂適用于較狹長(zhǎng)、面寬小的室內(nèi)位置，比如走廊和陽(yáng)臺(tái)等，其安裝方式較簡(jiǎn)單。首先在墻面的上端設(shè)置L 形角鋼作為支點(diǎn)，并利用螺栓、氣釘?shù)确绞絹?lái)固定墻體和角鋼；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(lái)連接和固定板材。在完成安裝后，如果有特殊視覺(jué)效果需求，可通過(guò)濕作業(yè)進(jìn)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(shí)無(wú)法直接進(jìn)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(wú)龍骨吊頂方式存在一定的限制。就1 000 mm 寬洞口測(cè)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(huì)隨板材長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此針對(duì)跨度大的吊頂，一般不會(huì)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(jì)是選擇輕鋼龍骨作為吊頂?shù)闹误w，并選用卡扣方式來(lái)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(jí)龍骨、二級(jí)龍骨；根據(jù)視覺(jué)效果，可分為平面、局部、跌級(jí)。

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(jì)，是在吊頂裝修設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上形成的一種設(shè)計(jì)方案，其通過(guò)應(yīng)用裝配式手法有效避免了濕作業(yè)，同時(shí)通過(guò)構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)管線進(jìn)行了有效隱蔽且減少了層高侵占。在運(yùn)用直接式頂棚構(gòu)造設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可通過(guò)直接連接龍骨和吊桿來(lái)提高裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)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(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用在廚房的扣板吊頂中。卡扣形龍骨通過(guò)咬合方式連接板材和龍骨，其對(duì)板材要求較低，加之連接可靠、安裝簡(jiǎn)單，已被用在多種材料的設(shè)計(jì)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^(guò)大，導(dǎo)致安裝難度相對(duì)較高。因此，基于BIM技術(shù)選用直接式頂棚構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，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(jìn)行裝配式住宅裝修一體化裝配吊頂設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避開(kāi)氣釘、開(kāi)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(lái)安裝和固定構(gòu)件。

首先，在建筑施工的方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)吊頂裝配設(shè)計(jì)和構(gòu)件選用情況對(duì)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)埋設(shè)計(jì)。同時(shí)，為滿足個(gè)性需求，預(yù)埋件設(shè)計(jì)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(guò)程中，預(yù)埋件能夠在不破壞結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行高效連接，從而降低施工的難度，在不對(duì)裝飾效果產(chǎn)生影響的同時(shí)，實(shí)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(shì)在于對(duì)界面的損害相對(duì)小且具有較高的自由度，但存在無(wú)法二次利用的劣勢(shì)。

通過(guò)膨脹螺栓方式可對(duì)吊桿進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層和龍骨的平整。根據(jù)測(cè)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(jìn)行特殊裝配吊頂。

2.3 墻體構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.3.1 墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計(jì)

基于BIM 技術(shù)開(kāi)展墻體與裝配式墻體一體化設(shè)計(jì)的過(guò)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(kāi)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(jì)而言，包括輕鋼體系龍骨、樹(shù)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(jì)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(jiàn)的兩類龍骨，雖然木龍骨加工方便，但是存在強(qiáng)度太低、極易變形、構(gòu)造設(shè)計(jì)復(fù)雜、防火性能差等劣勢(shì)，因此在一體化設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)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(shí)，實(shí)現(xiàn)管線、墻體的完美分離。在安裝輕鋼龍骨的時(shí)候，應(yīng)首先安裝天地龍骨，這樣不僅能加強(qiáng)龍骨的強(qiáng)度，而且有助于固定結(jié)構(gòu)層。在安裝豎龍骨的時(shí)候，一般按其模數(shù)進(jìn)行均勻分布，在洞口、門窗外持續(xù)進(jìn)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(guò)程中，應(yīng)緊貼龍骨，并通過(guò)龍骨來(lái)固定開(kāi)關(guān)線盒，若存在已有龍骨無(wú)法固定線盒的現(xiàn)象，需要設(shè)計(jì)附加的龍骨進(jìn)行專門固定。

第二，樹(shù)脂螺栓體系龍骨。在常見(jiàn)的墻體與裝配式墻體一體化施工設(shè)計(jì)中，樹(shù)脂螺栓也是常用施工體系之一，其施工流程包括尺寸測(cè)量、彈線、螺栓粘結(jié)、調(diào)平、管線布置及裝飾板安裝6 個(gè)步驟。在正常情況下，樹(shù)脂螺栓以450 mm 的間距進(jìn)行陣列式排布，并根據(jù)外掛板材尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)。就1 000 mm 木塑板而言，樹(shù)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(shù)脂螺栓可充分發(fā)揮其高度調(diào)節(jié)功能來(lái)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(duì)于無(wú)法固定于樹(shù)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(jì)

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(kāi)展墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計(jì)是裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)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(kāi)展安裝工作，能夠有效提高裝配效率。

根據(jù)安裝方法進(jìn)行劃分，墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計(jì)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(diǎn)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(kāi)始的垂直排板，可選用從左到右或者從右到左的方式進(jìn)行安裝，注意板材的兩側(cè)需留有接口，右邊凹進(jìn)左邊凸出，從而實(shí)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(shí)現(xiàn)固定。由于無(wú)法和其他板材實(shí)現(xiàn)互鎖，因此可選擇螺旋釘、結(jié)構(gòu)膠等來(lái)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(jìn)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(jì)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(jì)出凸口，而上部設(shè)計(jì)出凹口，通過(guò)重力作用對(duì)其固定[4]。

2.3.3 墻面系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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

首先，優(yōu)化輕鋼龍骨的可變長(zhǎng)度性能。就臥室而言，可設(shè)計(jì)2 400 mm 長(zhǎng)的固定龍骨、600 mm 長(zhǎng)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(jì)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(shí)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(jì)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(jì)

目前，我國(guó)裝配式住宅的住宅樓地面構(gòu)造設(shè)計(jì)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(jìn)行開(kāi)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(jì)中的管線均布置在墻面、吊頂和地面，加之設(shè)計(jì)了地暖，因此基于BIM 技術(shù)架空地板也是常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方式。一般而言，架空地板常采用樹(shù)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(shì)，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(gè)方面。在安裝過(guò)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(shù)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(jí)，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(guò)大的現(xiàn)象。同時(shí)，為避免頂部支撐對(duì)地暖安裝產(chǎn)生影響，可設(shè)計(jì)出可拆卸的頂部支撐，并設(shè)計(jì)支撐固定口來(lái)固定板材，避免承重和摩擦等引起板材出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

裝配式住宅具有環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)勢(shì)，但在目前的裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)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(shì)。因此，施工單位應(yīng)加大對(duì)裝配式住宅裝修一體化的研究力度，優(yōu)化其各個(gè)層面，從而推動(dòng)裝配式住宅裝修一體化設(shè)計(jì)的規(guī)范化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。