基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)

王唯佳，蔡 響

（1.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530003；2.華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，南寧 530003）

裝配式建筑是一種具有模塊化、高效化特征的建筑模式，雖然裝配式建筑規(guī)模逐步增大，然而部分裝配式建筑裝修方式并未同步更新，會影響裝修施工效率及質(zhì)量。為解決這一問題，我國提倡利用BIM 技術(shù)為裝配式建筑裝修工程提供支持。由于裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)屬于裝配式住宅建筑裝修的重要環(huán)節(jié)，可以滿足建筑裝修一體化設(shè)計(jì)要求，并能優(yōu)化建筑裝飾項(xiàng)目表達(dá)方式，為此，在裝配式住宅裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)的各個環(huán)節(jié)中應(yīng)用BIM 技術(shù)具有重要價值。

1 基于BIM 技術(shù)的裝修模塊庫創(chuàng)建與管理

BIM 技術(shù)是一種可視化、信息化的裝修設(shè)計(jì)方法，可用于裝配式住宅全裝修設(shè)計(jì)過程，能夠簡化及優(yōu)化裝修設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)裝修部品的工業(yè)化生產(chǎn)。而建立涵蓋多項(xiàng)內(nèi)容、規(guī)則完善清晰的模塊庫，是利用BIM 技術(shù)實(shí)施裝配式住宅裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)的基本條件。裝修部品庫的創(chuàng)建，需要經(jīng)過歸類篩選裝修部品、部品模型編碼及信息創(chuàng)建、裝修部品審核入庫、裝修模塊庫管理功能實(shí)現(xiàn)和裝修部品選用5 個主要流程[1]。創(chuàng)建裝修模塊庫時，要盡可能豐富裝修部品的種類，并確保模塊庫能為設(shè)計(jì)師、生產(chǎn)廠家同時提供服務(wù)，進(jìn)而協(xié)同開展設(shè)計(jì)及生產(chǎn)，提高裝配式住宅裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。部品模塊編碼時，要遵循唯一性、合理性、簡明性三方原則。各個系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)分類，如界面系統(tǒng)可劃分為頂棚界面、墻面界面、樓地面界面3 個一級模塊，各模塊下還可細(xì)分多個二級模塊，其中，頂棚界面之下可設(shè)置平面吊頂、集成吊頂?shù)榷鄠€模塊類別。模塊庫管理時，應(yīng)合理設(shè)置部品庫管理人員的權(quán)限，賦予其審核入庫、信息刪改等操作權(quán)限，而其他用戶則只設(shè)置部品信息提取與申請?zhí)峤粰?quán)限即可，如有特殊構(gòu)件應(yīng)用需求，可將需求申請上傳至平臺或反饋給管理人員，經(jīng)管理人員審核后方可進(jìn)行部品庫的補(bǔ)充完善。

2 基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.1 裝配式住宅頂棚界面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.1.1 頂棚界面系統(tǒng)構(gòu)造方式

頂棚界面系統(tǒng)具有懸吊式與直接式2 種吊頂構(gòu)造形式。懸吊式吊頂可以劃分為無龍骨體系與有龍骨體系2 個類別（圖1）。針對狹長性、小面寬的走廊或陽臺等空間可采用無龍骨體系，但此種裝修構(gòu)造要求吊頂上部凈高低于33 cm，不適用于大跨度吊頂。有龍骨體系吊頂?shù)闹误w是輕鋼龍骨，用卡扣在龍骨上固定飾面板材。利用吊桿及龍骨連接件連接龍骨與樓板。主次龍骨之間采用連接件或卡扣固定。根據(jù)吊裝材料材質(zhì)、尺寸的差異，可將之劃分為直接吊裝于主龍骨上的一級龍骨及主次龍骨共同吊掛的二級龍骨。空間較大的室內(nèi)吊頂多采用二級龍骨，而廚房、衛(wèi)生間裝修構(gòu)造時，一級及二級龍骨均可采用。直接式吊頂是采用裝配方式的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法，層高占用空間較小，并可隱藏管線。吊頂構(gòu)造設(shè)計(jì)時可直接利用一級龍骨進(jìn)行吊頂，將龍骨與吊桿或板材連接在一起，以實(shí)現(xiàn)高效裝配。直接式吊頂模式下，可選用三角形、卡扣形、倒T 形等多種形狀的龍骨[2]。其中，倒T 形龍骨在廚房及一體化裝飾要求較高的空間裝修中較為適用，其優(yōu)勢是安裝便捷、施工速度快，并且龍骨替換較為方便，是裝配式住宅吊頂裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)中常用的龍骨形式。

圖1 懸吊式吊頂示意圖

2.1.2 裝配式住宅吊頂系統(tǒng)構(gòu)造安裝設(shè)計(jì)優(yōu)化

基于BIM 技術(shù)分析裝配式住宅裝修效果發(fā)現(xiàn)，裝修時應(yīng)盡可能減少開槽、釘氣釘?shù)瓤赡芷茐慕ㄖY(jié)構(gòu)的裝修操作，需要結(jié)合吊頂設(shè)計(jì)及安裝施工的便利性、可行性展開吊頂構(gòu)造設(shè)計(jì)。利用BIM 技術(shù)展開設(shè)計(jì)優(yōu)化分析時，首先要做好結(jié)構(gòu)件預(yù)埋設(shè)計(jì)深化，以確保預(yù)埋件適用于多種類型的吊頂安裝方式。提前預(yù)埋連接件能夠減少對結(jié)構(gòu)的破壞，并能簡化施工過程，且吊頂裝修后可將預(yù)埋件隱藏起來，對裝飾美觀性不會造成影響。預(yù)埋件設(shè)計(jì)具備較高的深化要求，且不具較高的可調(diào)節(jié)性。運(yùn)用BIM 技術(shù)模擬分析發(fā)現(xiàn)，吊頂構(gòu)造設(shè)計(jì)深化時，還可以采用膨脹螺栓式吊頂安裝方法，其構(gòu)件對于界面不會產(chǎn)生較大破壞，且具備較高的應(yīng)用自由度，可設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)式吊桿連接件（圖2），在調(diào)平范圍不超出5 cm 時，可采用吊桿及連接件間的固定螺絲實(shí)施調(diào)平處理，若調(diào)平范圍高于5 cm，或是吊型造型較為特殊，則需結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整吊桿尺寸[3]。此外，需要直接在墻上固定邊龍骨及角龍骨，應(yīng)與吊掛龍骨選用相同的形式，按照吊桿連接時采用的方法進(jìn)行連接處理，且要實(shí)施加固，加固方式應(yīng)為結(jié)構(gòu)膠或預(yù)埋件。

圖2 可調(diào)節(jié)吊桿連接件圖示

2.2 墻體界面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.2.1 裝配式墻面裝飾構(gòu)造設(shè)計(jì)

裝配式墻體具有多種類別的內(nèi)部裝修部品，各個部品的安裝方法并不一致。為達(dá)到高效裝配、便捷施工要求，通過BIM 技術(shù)可視化分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)裝部品的安裝可以采用支撐板及裝飾板復(fù)合方式。根據(jù)安裝方式的不同，可將裝配式墻面板安裝方式劃分為垂直、水平2 種不同的排板方式，這2 種排板模式下，支撐龍骨分別是豎龍骨及橫龍骨，在點(diǎn)龍骨、輕鋼龍骨支撐體系中適用性均較強(qiáng)。應(yīng)在龍骨安裝后立即進(jìn)行連接件固定。垂直排板時，應(yīng)以墻面一側(cè)作為排板的起始點(diǎn)，逐步向另一側(cè)安裝，利用互鎖方式拼接板材，相鄰板材之間應(yīng)設(shè)置左凸右凹的接口。排板時，起始板材需要利用連接件固定在龍骨之上，但此時此板材無法與其他板材互鎖，因而可利用螺旋釘、結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行加固處理。固定好板材之后，需將相鄰板材插入固定好板材的凹口之中，并利用連接件固定在龍骨上，然后按照同樣方法依次完成其他墻面的拼裝。通過板材間的相互咬合，將墻面連接成一個整體。水平排板與垂直排板安裝的差別在于采用的是由下而上的安裝方法，凸口與凹口分別設(shè)置于板材的下方及上方，且采用的是重力固定方式，除此之外，其他安裝方法基本相同。裝配式住宅墻壁內(nèi)裝部品垂直排板示意圖如圖3 所示。

圖3 裝配式住宅墻壁內(nèi)裝部品垂直排板示意圖

2.2.2 裝配式住宅墻面系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

輕鋼龍骨是裝配式墻面系統(tǒng)構(gòu)造的常用系統(tǒng)，為減少施工現(xiàn)場切割或焊接材料的工作量，需利用BIM技術(shù)對輕鋼龍骨系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)優(yōu)化。設(shè)計(jì)時，需要遵循適用性、統(tǒng)一性以及裝配性三方面原則。首先要確保輕鋼龍骨的長度能夠調(diào)整，以增強(qiáng)其在不同高度及寬度空間中的適用性，減小施工現(xiàn)場的切割作業(yè)量。其次，輕鋼龍骨應(yīng)滿足模數(shù)化要求，以提高其與其他部門的銜接效果。裝配式住宅墻面施工中，應(yīng)將輕鋼龍骨便捷、高效安裝施工作為重點(diǎn)，因此，可以設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)式的輕鋼龍骨，以便滿足各種高度及寬度空間的裝修要求。采用垂直龍骨時，可利用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)出長度可調(diào)形式的垂直龍骨，即在固定龍骨的基礎(chǔ)上加裝彈性龍骨（圖4），固定龍骨要設(shè)計(jì)成工字形，并于其內(nèi)部設(shè)置卡扣并鉆出孔洞，作為螺絲固定空間。之后需在固定龍骨內(nèi)部利用卡扣固定彈性龍骨，便可使固定龍骨具備可調(diào)性。裝配式住宅臥室空間設(shè)計(jì)時，如果房間的層高在2.4~2.9 m 之間，通過BIM 技術(shù)模擬分析可計(jì)算出固定龍骨及彈性龍骨的長度應(yīng)分別設(shè)計(jì)為2.4 m 與0.6 m，以滿足墻體系統(tǒng)的裝修需求[4]。

圖4 長度可調(diào)的垂直龍骨

2.3 樓地面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.3.1 架空地板構(gòu)造設(shè)計(jì)

由于傳統(tǒng)直接在地面上設(shè)槽進(jìn)行管線布置，再鋪設(shè)裝飾層的樓地面構(gòu)造方法存在隔音效果不佳、不便于管線維修的缺陷，在BIM 技術(shù)可視化模擬分析的基礎(chǔ)上，可將裝配式住宅樓地面系統(tǒng)設(shè)計(jì)為架空地面形式，即采用模塊化方式鋪設(shè)可活動的地板。具體做法是先在地面上布設(shè)管線，再運(yùn)用點(diǎn)龍骨架空樓地面，找平處理后鋪設(shè)專門訂制的帶凹槽底盤，然后安裝地暖，地暖卡入到凹槽后再進(jìn)行裝飾層鋪設(shè)。裝配式住宅架空地板安裝時，可利用BIM 技術(shù)進(jìn)行不同材料比選，從而確定安裝材料。可選用樹脂螺栓施工體系，利用此材料找平、調(diào)高更加便捷，且防碰撞性、防傳聲性均較強(qiáng)，上層及下層間的噪音消除效果極佳。之后，還可運(yùn)用BIM 技術(shù)分析架空地板的施工順序，先安裝樹脂螺栓，再安放墊塊，之后依次完成地暖承載基板鋪放、采暖系統(tǒng)鋪裝、面層承載基板設(shè)置以及面層安裝4 個環(huán)節(jié)。對于樓板隔音要求較高的裝配式住宅，需先將膠合板鋪放在樓地面上，而后于膠合板、樓地面上固定樹脂螺栓，將上方設(shè)置的墊塊放好并調(diào)平之后，再將地暖承載基板安放于墊塊之上。一般應(yīng)選用刨花板、密度板作為基板。如不設(shè)置地暖系統(tǒng)，則在基板上直接鋪設(shè)裝飾層即可。若鋪設(shè)地暖系統(tǒng)，應(yīng)將聚苯乙烯一體化干式低溫?zé)崴膳到y(tǒng)鋪在基板上方，再進(jìn)行封頂及裝飾層粘貼作業(yè)[5]。有地暖架空地板構(gòu)造設(shè)計(jì)圖如圖5 所示。

圖5 有地暖架空地板構(gòu)造設(shè)計(jì)圖示

2.3.2 裝配式住宅樓地面系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

由于裝配式住宅樓地面系統(tǒng)安裝時，需在承載板上設(shè)置地暖系統(tǒng)，其上還要鋪設(shè)基層板、裝飾層，在這些結(jié)構(gòu)自重影響下，會導(dǎo)致地暖系統(tǒng)受到相應(yīng)壓力，如果有重物掉落到地面上，可能導(dǎo)致地暖系統(tǒng)受損而出現(xiàn)滲水問題。利用BIM 技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)裝配式住宅樓地面系統(tǒng)時，應(yīng)重點(diǎn)處理此細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題。通過BIM 技術(shù)優(yōu)化樓地面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)時，應(yīng)先調(diào)整架空地板體系各個層級的位置，將原本放置于承載板之上的地暖體系調(diào)整到承載板的下方，同時，要做好承載板、地暖之間的空間預(yù)留，防止承載板長時間使用或是受潮后出現(xiàn)變形問題而施加于地暖系統(tǒng)上的壓力。設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，還要調(diào)整點(diǎn)支撐龍骨，將一層構(gòu)件設(shè)置于龍骨的中間位置，作為地暖安裝的平臺。同時，可設(shè)計(jì)能夠自由拆卸的頂部支撐，并在頂部支撐上設(shè)置固定口，此種構(gòu)造設(shè)計(jì)方式，不僅能夠降低頂部支撐對地暖的影響，同時也可增強(qiáng)點(diǎn)龍骨上板材固定的便利性，防止由于摩擦或是承重過大等原因?qū)е掳宀某霈F(xiàn)滑動。基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅樓地面體系構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)圖如圖6 所示。

圖6 基于BIM 技術(shù)的裝配式住宅樓地面體系構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)圖示

3 結(jié)束語

裝配式住宅具有施工效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)勢，是當(dāng)前住宅建筑施工中倍受青睞的建設(shè)形式。面對裝配式建筑裝修不夠精細(xì)與合理，難以保證裝配式住宅功能性及安全性的問題，需要在裝配式住宅裝修施工之前做好裝修構(gòu)造的合理設(shè)計(jì)。在此過程中，應(yīng)采用BIM 技術(shù)，通過模型構(gòu)建對頂棚構(gòu)造、墻面系統(tǒng)以及樓地面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行模擬，而后根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題針對性實(shí)施設(shè)計(jì)優(yōu)化，以此設(shè)計(jì)出利于裝配式住宅功能展現(xiàn)、具有較高安全性的裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)方案，從而為裝配式住宅的裝修施工提供指導(dǎo)。