裝配式技術在居住建筑室內空間中的應用

李紫怡 （金陵科技學院，江蘇 南京 211100）

0 引言

2020年初，新型冠狀肺炎疫情爆發。為了能讓更多的患者得到及時的救治，武漢緊急建造了雷神山和火神山兩座醫院。裝配式建筑在施工中的效率優勢為兩座臨時建成的醫院提供了保障，也為全面控制疫情贏得了寶貴的時間。通過研究裝配式建筑發展現狀及優勢，剖析到裝配式建筑施工周期短、效率高、質量好、應急能力強等優點。分析了裝配式建筑在住宅室內空間設計中的應用要點，探討裝配式建筑技術在未來住宅室內設計中的發展趨勢，并提出將預制裝配式建造技術運用到居住建筑空間，實現建筑設計標準化以及推動發展節能環保新產業，帶動更多新興產業，解決勞動資源的再利用。

1 裝配式建筑發展及研究現狀

1.1 裝配式建筑的發展現狀

近年來，裝配式建筑在我國發展迅速。2019年國家住房和城鄉建設部發布《裝配式混凝土建筑技術體系發展指南（居住建筑）》中提出預制裝配式混凝土結構建造技術體系是一套包括內裝、結構、外圍護、設備與管線的集成化設計技術體系。裝配式建筑應當基于經濟性、適用性、綠色性、安全性、美觀性五大原則不斷發展。裝配式建筑建造技術強調設計標準化、生產工廠化、預制施工與現代智能化。

按照國家住房和城鄉建設部“十三五”規劃，到2020年我國新建建筑中預制建筑的占比將達到15%以上。根據住建部的統計，2017年裝配式建筑為1.8億m2，2018年為2.9億m2。從裝配式建筑的興起到大規模快速發展，從政府部門的領導到市場化管理的推進，全國整個產業鏈體系的建設和發展已經形成了一種趨勢。其中，31個省、自治區、直轄市和新疆生產建設兵團于2020年啟動新的6.3億m2預制件建設項目，約占全國新建建筑面積的20.5%。從建筑結構類型上看，新建4.3億m2預制混凝土建筑，占新建預制建筑的68.3%；預制鋼結構達到1.9億m2，占新建預制建筑的30.2%。整體預制鋼結構模塊化施工正在迅速普及，對我國新型冠狀病毒疫情防控管理工作起到了重要效果。

1.2 裝配式建筑的研究現狀

圖1 2016-2020年我國裝配式建筑新開工建筑面積及占比情況（引自《“十三五”裝配式建筑行動方案》

目前我國對裝配式的研究主要集中于通過預制的構件并搭載裝配式技術，快速、高效地建成整棟建筑，而裝配式建造技術卻很少運用到室內設計中。近年來，隨著人口的不斷增長，對住宅建筑的需求不斷增加，間接促進了住宅室內環境的不斷改變和完善。相較于大型公共建筑，例如，商業建筑、醫療建筑，居住建筑的室內空間設計對于居住者人性化需求和住宅可持續化發展的要求會更高，裝配式建造技術可以滿足和實現空間功能的人性化布局，使室內空間的布置、安裝更具靈活性，實現外部建筑框架與內部室內環境布置的可分離化。在室內設計中運用裝配式建造技術，可以在設計安裝之前就將室內的大空間進行合理的劃分及界面的布置，強調室內設計轉化為彈性變量。通過對室內隔墻、管線等空間單元的設計，可實現居住建筑室內空間在裝配式建造技術下的“隨機應變”，將之前二次拆除裝修轉變為無縫拆除、安裝和更換，既可以避免二次污染，又提高了住宅室內工程的成效。與現在常見的現澆技術相比，裝配式建造技術可以有效的縮短工期，并保證良好的施工質量，還可以充分滿足居住者對室內空間的個性化設計。進行裝配式室內設計建設可降低對周圍環境的破壞和對鄰居的影響，減少了裝修材料帶來的空氣污染，促進了居住建筑室內設計的高品質綠色發展。

圖2 不同建筑結構形式在裝配式建筑中的占比（引自《“十三五”裝配式建筑行動方案》）

2 裝配式技術在室內設計中運用的優勢

2.1 降低浪費、提高效益

裝配式建筑可以按照室內設計的需求，提前在工廠預制好整體墻板、隔墻、吊頂等相關結構單元構件，并在構件中預留相關的節點、管線、整體墻板等裝飾材料。由于模具固定，提前生產好的室內構件可以保證其具有標準的尺寸和高品質，可以很大程度上解決室內裝修中存在的質量問題，使得室內構件的精度誤差從厘米降為毫米，體現了機械化裝配式生產技術的優勢。

2.2 低碳節能、綠色環保

我國在規劃建設中一直秉承可持續發展的原則，以人為本，優先發展綠色環保健康社區建設工程，將構建資源利用節省型經濟社會和保護環境擺在重要地位，極大的促進了我國綠色生態工程建設的蓬勃發展。進行室內裝修時，裝配式技術的運用極大地減少了建筑垃圾的產生，也降低了施工過程中噪音對周圍環境的影響，實現了綠色施工，使施工現場更加清潔。此外，大多數室內構件在拆除后也可以回收進行二次利用。在整個室內設計裝配式建造系統中，室內構件不僅強度高、重量輕，而且通過填充不同的材料，可以滿足多種構件的需求，節能減排，促進經濟可持續發展。

2.3 節約勞動力，提高效率

固有的建筑施工方式依附密集勞動力，如今建筑業勞動力短缺，采用裝配式建造技術，可大大減少現場施工人員數量和工作量，減少人力資源浪費，節約勞動力。改變傳統施工方式，施工將不受周圍環境和季節的影響，可在工廠全年連續生產，顯著提高了勞動生產率。施工效率有了很大的提高，施工周期更具可預測性，破解了建筑業“勞動力短缺”的局面。

2.4 可滿足建筑多樣化設計形式

現階段，室內空間無法靈活地進行功能劃分，可能會脫離居住者的實際需求，而裝配式建造技術可以靈活設計，能夠更好地把握人與空間、空間與空間的聯系，為室內空間設計提供了更多的選擇形式，更適合居住者的生活和活動，并阻絕了常見的工程質量問題，提高了居住空間的綜合性能。改變傳統的連接方式，優化了空間的利用率和室內環境的舒適度。

3 裝配式技術在居住建筑空間設計中的理念與內容

3.1 居住建筑室內空間裝配式建造理念

在住宅建筑設計中，室內設計的關鍵在于為居住者提供充足的活動空間，在室內居住單元設計中，強調精細化室內設計工藝的運用。就住宅建筑的預制裝配型內裝而言，應達到建筑使用功能、空間需求的有機融合統一，為居住者創造適宜的室內環境，為居住者日常的生活、學習及工作創造便利條件。

3.1.1 居住建筑室內功能設計

圖3 裝配式建造技術在室內空間中的運用（作者自繪）

圖4 居住建筑室內空間裝配式建造技術要點（作者自繪）

室內功能設計是居住建筑室內空間設計的重點，是成功運用裝配式建造技術的關鍵。在居住建筑的使用中，充分考慮居住者的需要是室內功能設計的前提，并根據建設要求將功能空間需求合理地整合到設計中，實現裝配式住宅在室內功能設計中的聯系與統一。現階段，裝配式施工技術的運用極大的增加了住宅的收納空間，也滿足了傳統住宅建筑的多功能使用需求。

3.1.2 居住建筑室內空間設計

從本質上講，室內空間設計是對所有封閉空間進行劃分和設計，包括地面和吊頂，涵蓋了墻面和隔斷等單元設計。在室內空間設計中采用裝配式施工方法時，應充分考慮飾面材料等各種因素，實現造型和美觀的融合。在空間設計中，針對室內的流線需要，對建筑材料、配色等進行搭配。在考慮空間與功能相互統一的同時，把握室內空間的整體環境和氛圍，以提高室內整體空間的設計質量，全面提高居住空間的舒適性和功能性。

3.2 居住建筑室內空間裝配式建造內容

構造節點設計、室內界面設計、管線分離、內裝維護是裝配式建造技術運用于居住建筑室內空間的幾項重要內容，具體如下。

室內空間裝配式建造內容要點與難點

3.2.1 節點設計

節點設計是住宅空間設計至關重要的一個部分，在墻體和窗口等裂縫多、防水性差的地方，應充分考慮荷載條件，并進行物理性能分析。充分考慮不同區域的氣候和地質構造，優化和完善結構節點設計，充分保證構件質量水平，確保住宅建筑具有良好的防水效果。在材料的選擇方面，首先要選擇防水及耐水性能好的材料，在墻和窗的接縫處設計合適的結構接縫。

3.2.2 管線設計

除給排水管道外，家用電管線在住宅室內空間設計中也起著重要作用。在混凝土現澆技術施工模式下，室內管線一般放置在溝槽中，而在裝配式施工方式中，室內管線可采用輕質隔墻或吊頂天花布置，有效避免家用生活管線之間的干擾，實現了管線與住宅內部結構的有效分離，也為管道的后期維護創造了良好的條件。在設計管線連接處時，將各種類型的管線、新風系統，室調等設備排布在吊項內。為滿足設計需要，對圖紙進行系統優化，明確每條管線的具體位置，然后按照先安裝家具、電器，再布置水管、電線，以滿足管線分離設計的要求。

3.2.3 界面設計

科學合理的室內界面設計，能夠為后續家具、電器、管線安裝創造有利條件。與裝配式構件直接聯系的界面，其中包括地面、吊頂設計，也包括墻面、隔斷等其他單元設計。

墻面設計在住宅墻體設計中是非常重要的一項設計內容，采用裝配式建造技術，能夠快速分隔室內室間，同時也可搭載不同的裝配式手段和使用材料，提高墻體的隔音效果和抗震強度。

作為室內設計中最重要的接觸面構件，裝配式技術可以用來支撐完成整體的吊頂設計。在整體的設計過程中，還應注意吊頂與家具、電器、水電管線等的“配合”，實現吊頂與通風、空調、照明等部分單元的互相統一，減少各功能區之間相互影響。

在地面設計中，采用可以快速安裝的裝配式快裝地板，與傳統的地面鋪裝方式相比，快裝地板減少了地面的載荷，縮短了施工周期，后期維護簡單。

在臥室和起居室的設計中，運用裝配式建造技術完善室內結構布局和定制功能要求，可以實現電視柜、衣柜、儲物柜、床頭柜等收納系統在空間上的拓展，以優化居住建筑室內空間功能。

3.2.4 后期維護

在住宅的使用過程中，一些室內構件或系統可能會受到損壞，影響使用功能。基于人性化設計需求，通過設計維護方案，減少部件損壞對室內功能的影響。對于一些重要的管線部位，根據室內裝修的維護要求設置檢修口、配置感應燈具加以優化，提高了裝配式技術在住宅室內空間的應用水平，以適應現代建筑功能的需要。

4 裝配式技術在室內設計技術的未來發展趨勢

隨著裝配式建造技術在居住建筑室內空間設計中的不斷推廣和運用，可以預見未來裝配式居住建筑將會逐步向智能化建筑方向發展。然而，在當前裝配式居住建筑建造工藝的應用中仍存在一些問題。在此基礎上，未來裝配式建筑的發展趨勢也更加明顯，具體還需考慮以下四點。

①提高隔音性能和抗震性能。在已經建成的裝配式居住建筑中，雖然采用了裝配式構件，縮短了施工時間、提高了施工效率，但在隔音、抗震等方面還存在很多問題。與傳統砌筑技術相比，室內隔墻設計采用裝配式施工技術，隔音效果明顯低于傳統隔墻。同時，由于人們對建筑隔聲和抗震性能的要求越來越高，需要更進一步優化裝配式建造技術的隔音和抗震性能。

②提升裝配式構件的精細化生產。將裝配式施工技術應用于住宅室內空間，可以提高室內空間的施工品質，不過由于個別預制構件對現場環境的應變能力有限，當加工后的產品與現場實際尺寸不符時，會在一定程度上影響工期，所以提升裝配式構件的精細化生產是十分有必要的。需對每個構件進行精細化管理，進一步優化各個構件的加工工藝，規范加工流程，確保每個構件的加工質量，為后續的施工打下堅實的基礎。

③通過智能化滿足人性化需求。一方面反映在裝配式建筑的施工過程中，另一方面由于人們的個性化需求，預制構件的材料、圖案及風格等方面仍有待完善。例如在裝配式建造的過程中，智能機器的使用、3D打印技術的應用可以幫助人們表達想法，從而進行決策和實施。在工廠采用大量機器，實現了裝配式建筑的智能化。不僅保證了裝配式建筑的質量，也可以大大降低人工成本。

④采取綠色化發展。將裝配式建造技術運用到居住建筑設計時，裝配式材料的使用也應考慮后期施工中材料的回收利用，提高裝配式構件的利用率，使裝配式建筑在未來向綠色節能的方向發展。

5 結語

裝配式建造技術對居住建筑室內空間設計產生了巨大的影響。隨著建筑行業和其他關聯產業的持續發展，新工藝和新材料的使用方式也產生了新的變化。隨著近些年全球氣候的變化，人們的環保和節能意識不斷提高，越來越關注能源問題。通過近年來世界各國政府對裝配式建筑的大力推廣，人們充分認識到在居住建筑室內空間設計中應用裝配式建造技術的優勢，由此可見，無論未來的建筑向怎樣的方向發展，裝配式建筑將是建筑行業未來發展的一個重要方向。