CSI住宅部品體系的設(shè)計(jì)與施工——以“明日之家二號(hào)”為例

江海濤，呂俊杰，趙倩

(1.山東建筑大學(xué) 山東省建筑節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101;2.山東建筑大學(xué) 可再生能源建筑利用技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250101;3.天津大學(xué) 建筑學(xué)院，天津 300072)

0 引言

長(zhǎng)期以來我國(guó)住宅建設(shè)方式存在住宅壽命短、耗能大、質(zhì)量通病嚴(yán)重和二次裝修浪費(fèi)等問題，住建部在確定當(dāng)今我國(guó)城鄉(xiāng)住宅建設(shè)政策時(shí)，也多次強(qiáng)調(diào)了在住宅設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)“多樣化、靈活性、適應(yīng)性和可改性”。隨著我國(guó)對(duì)支撐體住宅理論深入研究，CSI住宅的概念得以提出，相關(guān)的理論探討與實(shí)踐逐步開展。CSI 作為一種新型的具有中國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化特色的建筑體系，將為住宅產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供新的平臺(tái)。

1 關(guān)于CSI住宅

1.1 CSI住宅的概念

CSI住宅即China Skeleton Infill——中國(guó)的支撐體住宅，是采用結(jié)構(gòu)支撐體和填充體完全分離方法施工的住宅(圖1)。C 是英文China 的縮寫，表示基于中國(guó)國(guó)情和住宅建設(shè)及其部品發(fā)展現(xiàn)狀而設(shè)定的相關(guān)要求;S 是英文Skeleton 的縮寫，表示具有耐久性、公共性的住宅支撐體，是住宅中不允許住戶隨意變動(dòng)的部分;I 是英文的Infill 的縮寫，表示具有靈活性、專有性的住宅內(nèi)填充體，是住戶在住宅全壽命周期內(nèi)可以根據(jù)需要靈活改變的部分［1］。

圖1 住宅支撐體(S)與填充體(I)分離示意圖

1.2 CSI住宅簡(jiǎn)介

CSI住宅可延長(zhǎng)住房使用年限，減少拆遷老房產(chǎn)生的廢料，節(jié)約資源、能源，是發(fā)展節(jié)能省地住宅的新方向。CSI住宅為便于改裝改修，盡量做到一個(gè)整體大空間，可使隔斷墻和各種管線自由分布;層高在現(xiàn)有室內(nèi)凈高的基礎(chǔ)上增加200～300mm 作為架空地板層，各種管線鋪設(shè)在架空層內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了同層排水;土建施工時(shí)廚房、衛(wèi)生間、內(nèi)隔墻不定位，住戶可以根據(jù)自己的需要隨意安放。

CSI住宅根據(jù)每種構(gòu)件的使用壽命將其分為長(zhǎng)壽命構(gòu)件和短壽命構(gòu)件兩部分，用長(zhǎng)壽命的構(gòu)件支撐短壽命的構(gòu)件，短壽命的構(gòu)件依附長(zhǎng)壽命的構(gòu)件。

1.3 “明日之家二號(hào)”及其部品體系簡(jiǎn)介

“明日之家二號(hào)”(圖2)是由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織相關(guān)專家精心設(shè)計(jì)、采用國(guó)內(nèi)外20余家著名建筑部品生產(chǎn)企業(yè)提供的符合低碳經(jīng)濟(jì)的技術(shù)及產(chǎn)品，由濟(jì)南市住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心負(fù)責(zé)具體施工制作的，是CSI住宅的第一個(gè)樣板間。

CSI住宅部品按照所處空間和權(quán)屬的不同劃分為共用部品和住戶專用部品［2］。“明日之家二號(hào)”重點(diǎn)展示了其中的一部分部品系統(tǒng)，包括共用部品中的結(jié)構(gòu)體和戶外綜合管線系統(tǒng);住戶專用部品中的戶內(nèi)分隔墻、整體衛(wèi)生間、整體廚房和戶內(nèi)綜合管線系統(tǒng)。

圖2 “明日之家二號(hào)”平面圖

2 CSI住宅共用部品的設(shè)計(jì)與施工

2.1 結(jié)構(gòu)體

住宅結(jié)構(gòu)決定著住宅空間，從而影響空間的功能［3］。建國(guó)后到90年代初期，磚混結(jié)構(gòu)一直是我國(guó)工業(yè)化住宅建設(shè)的主流，但是由于其現(xiàn)場(chǎng)手工作業(yè)量大，工業(yè)化水平低，不適用于我國(guó)新時(shí)期對(duì)于住宅建設(shè)注重提高建筑構(gòu)件預(yù)制比率的要求。目前比較有推廣前途的工業(yè)化住宅體系有:裝配式大板體系、大模板現(xiàn)澆體系和框架體系，它們均具有構(gòu)件預(yù)制程度高，而且能形成大開間，利于室內(nèi)空間的靈活劃分的特點(diǎn)。CSI住宅的自身特性要求其結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該在保持自身穩(wěn)定性的同時(shí)，提供空間變化和功能變化的可能性。從住宅的多樣化設(shè)計(jì)、施工效率和抗震性能等方面來看，框架結(jié)構(gòu)體系最適應(yīng)于新時(shí)期CSI住宅的發(fā)展，可作為其首選結(jié)構(gòu)體系，并以室內(nèi)無梁無柱的大空間為最終目標(biāo)。

2.2 公共管線系統(tǒng)

當(dāng)前城市中最為普遍的集合住宅，集成了大量部品，僅管線系統(tǒng)就有給水、排水、消防、中水、強(qiáng)電、電視、電話、網(wǎng)絡(luò)等，而且將不同使用年限的管線、門窗、分接器等部品和主體結(jié)構(gòu)埋設(shè)在一起，必然使裝修和改造時(shí)開墻鑿洞，影響主體結(jié)構(gòu)的使用壽命［4］。

CSI住宅的公共管道采用了梯間管束的設(shè)置方式，公共管線系統(tǒng)設(shè)置在樓梯間的端頭管井位置。管井為給水、排水、采暖、燃?xì)?、電氣、通風(fēng)、排煙等管道提供空間，各種管線通過管道井上下兩端的管線孔集中到梯間管井中。管道井平面形狀、尺寸需滿足管道檢修、更換的尺寸要求。

3 CSI住宅中住戶專用部品的設(shè)計(jì)與施工

3.1 戶內(nèi)分隔墻

CSI住宅的戶內(nèi)分隔墻是指采用干式工法制作，不起承重作用，具有一定隔聲、保溫、防火功能，可用來分隔房間和空間，并確保各功能空間尺寸精確的墻體。內(nèi)部隔墻可隨意移動(dòng)是CSI住宅可變性的直接體現(xiàn)，所以內(nèi)部隔墻的設(shè)計(jì)和施工方式是CSI住宅內(nèi)部填充體部品研究的重點(diǎn)。

3.1.1 墻板構(gòu)造

“明日之家二號(hào)”的室內(nèi)隔墻墻板采用的是空心刨花板材料，此種材料由農(nóng)業(yè)桔梗為原材料制作而成，最大的特點(diǎn)就是環(huán)保，質(zhì)輕，同時(shí)還具有保溫，隔音等特性，二次裝修中可以簡(jiǎn)單快捷地拆除并重新設(shè)計(jì)，非常適合作為室內(nèi)墻體材料。每塊墻板的兩端都留有40 mm寬的帶槽方木作為墻板連接口(圖3)。目前，此種材料多用于高檔木門的制作，作為墻板應(yīng)用還需進(jìn)一步推廣。

3.1.2 墻板的設(shè)計(jì)施工

“明日之家二號(hào)”的內(nèi)部隔墻采用木質(zhì)墻板拼接的方式。墻板按照100mm 的模數(shù)，分成寬600mm、300mm、100mm 三個(gè)基本的模數(shù)板塊，并對(duì)這三種墻板進(jìn)行編號(hào)，其中600mm 墻板為1號(hào)，300mm 墻板為2號(hào)，100mm 墻板為3號(hào)，其他寬度的墻板依次向下編號(hào)。不同寬度墻板的排列組合拼接成不同長(zhǎng)度的墻體立面(圖4)。

圖3 墻板斷面圖

圖4 墻板布置方式

一面墻體的組合，盡量從中間位置優(yōu)先選用600mm 墻板向兩邊依次進(jìn)行排列，有余數(shù)時(shí)在墻體兩側(cè)安插其他寬度的墻板來進(jìn)行補(bǔ)充，這樣可以使墻體在外觀上具有更好的統(tǒng)一性，也體現(xiàn)出住宅的工業(yè)化特性。

3.2 整體衛(wèi)生間

3.2.1 整體衛(wèi)生間的技術(shù)分析

“明日之家二號(hào)”中的整體衛(wèi)生間采用的是一種新型的熱固化材料——SMC，這種材料的出現(xiàn)使整體衛(wèi)生間的重量減到很輕。SMC 的整體衛(wèi)生間在工廠制成一體化浴缸、防水底盤、洗面盤、墻壁板、天花板等，并配合坐便器等衛(wèi)生潔具，在現(xiàn)場(chǎng)裝修的時(shí)候，只需拼接安裝。

整體衛(wèi)生間壁板拼縫用螺栓固定，必要處加強(qiáng)緊固件，縫間添干性密封膠條。壁板與頂板、壁板與防水盤之間也以密封膠密封，以確保無滲漏現(xiàn)象。頂板和底板用SMC 材料一次性壓制成型，頂板上設(shè)檢修口及換氣扇，“明日之家二號(hào)”的整體衛(wèi)生間頂板還添加了導(dǎo)流條設(shè)計(jì)，使水蒸氣凝結(jié)成的水珠順著導(dǎo)流條的導(dǎo)流方向流到壁板上。整體衛(wèi)生間外側(cè)非承重墻或隔墻以及門，均在衛(wèi)浴間安裝完畢后，再砌筑或一次性裝飾完成。

3.2.2 整體衛(wèi)生間的接口技術(shù)

首先是整體衛(wèi)生間和原方案設(shè)計(jì)的衛(wèi)生間建筑空間的接口。整體衛(wèi)生間需抬高至少150mm 的高度，在“明日之家二號(hào)”中設(shè)有架空地板層，可以滿足這一需求，整體衛(wèi)生間底部帶有地腳螺栓，可以調(diào)整衛(wèi)浴間地面的平整度及其高度。

其次是各管線的接口?！懊魅罩叶?hào)”的整體衛(wèi)生間為一體式排水地漏，采用橫排地漏，匯集洗面器、浴缸和淋浴的排水，然后在防水盤底部與坐便器的排水對(duì)接再與主管碰接?，F(xiàn)場(chǎng)只需要安裝排水管即可。

3.3 整體廚房

住宅廚房的空間功能設(shè)計(jì)是其整體廚房設(shè)計(jì)的重要前提，“明日之家二號(hào)”中采用開放式廚房(圖5)，將起居、就餐、廚房三個(gè)空間之間的隔墻取消，各空間相互借用;便于家庭成員交流;同時(shí)有利于空間的靈活布局和多功能使用，還可以起到美化家居的作用。

圖5 “明日之家二號(hào)”中的整體開放式廚房

3.3.1 整體廚房的部品及其安裝

CSI住宅中的整體廚房的部品及安裝與整體衛(wèi)生間有很大相似性，所不同的是，整體廚房沒有一次成型的底板，壁板直接安裝在金屬構(gòu)架上與地板相連，起到空間限定和隔離油煙的作用。

“明日之家二號(hào)”的整體廚房中的廚用家具都采用整體櫥柜，各種櫥柜構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)拼接并安裝，由于是開放式廚房，為了隔離廚房中的油煙等氣味，在廚房間開敞的一側(cè)設(shè)風(fēng)幕。

3.3.2 整體廚房的集成化管線布局

廚房空間的管線設(shè)備按能源分主要有水、暖、電、氣這幾類，管線集中布置在只有幾平方米的空間內(nèi)，必須遵循各專業(yè)管線布置的原則，做到布局緊湊，線路簡(jiǎn)潔，盡可能滿足現(xiàn)有家具設(shè)備的使用，并預(yù)留空間方便未來新設(shè)備的應(yīng)用?！懊魅罩叶?hào)”中管線全部敷設(shè)在架空地板層內(nèi)，并設(shè)管道檢修孔，滿足管道的檢查、維修和拆換。

3.4 活動(dòng)架空地板

CSI住宅中的活動(dòng)架空地板是指為敷設(shè)管道和管線在混凝土樓板上架設(shè)的高200～300mm 的架空地板層。架空地板的施工內(nèi)容包括安裝地腳螺栓、鋪設(shè)基層板和地板等。

3.4.1 基層板的鋪設(shè)

所需部品包括地腳螺栓、邊龍骨、混凝土基層板和連接件。其中基層板規(guī)格為500mm ×500mm。安裝時(shí)先將邊龍骨固定在房間四周的墻板底端架空層高度處，然后從房間的一側(cè)開始鋪設(shè)混凝土基層板，基層板由地腳螺栓支撐，由專用連接件進(jìn)行錨固;房間邊緣處留有余數(shù)時(shí)，只需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行切割。地腳螺栓底部設(shè)橡膠墊，并在地板和墻體的交界處留出縫隙，方便地板下空氣流動(dòng)，以達(dá)到預(yù)期的隔音效果。

3.4.2 地暖的鋪設(shè)

“明日之家二號(hào)”的采暖設(shè)施采用了一種新型的地暖系統(tǒng)。這種地暖設(shè)施只需把現(xiàn)成部品模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)，徹底改變了地暖的傳統(tǒng)施工方式。其所需部品包括地暖專用絕熱板和地暖管，其中泡沫模塊規(guī)格為800 mm ×800 mm ×40mm，設(shè)φ 200mm的圓形和φ 20mm 凹槽，將管子嵌入凹槽內(nèi)(圖6)。

圖6 地暖絕熱板部品模塊及敷設(shè)后效果

3.5 戶內(nèi)綜合管線系統(tǒng)

CSI住宅中的綜合管線系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)原則為:套內(nèi)水平管線應(yīng)安裝于架空地板層或頂棚層內(nèi);管線施工中，固定裝置的耐久年限應(yīng)長(zhǎng)于管線的耐久年限;排水管線與其他管線交叉時(shí)，應(yīng)先鋪設(shè)排水管線，保證排水通暢;套內(nèi)管線和設(shè)備安裝應(yīng)在架空地板施工前完成［5］。

3.5.1 給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

給水系統(tǒng)由套外給水立管、套內(nèi)分水器、套內(nèi)管線和套內(nèi)用水部品組成。給水分水器應(yīng)設(shè)置在架空地板層內(nèi)等便于維修管理的位置，并留檢修口;套內(nèi)給水、熱水、中水管道應(yīng)布置在架空地板層內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分外套管的顏色以便檢修和更換。

排水系統(tǒng)由套外排水總管、套內(nèi)集水器或旋流器、套內(nèi)用水部品組成。排水集水器或旋流器宜設(shè)置在分戶墻內(nèi)的架空地板層之上，同時(shí)應(yīng)設(shè)置方便檢查維修的檢修口;套內(nèi)排水管道敷設(shè)在架空地板層內(nèi)，采取隔聲、減噪措施;整體衛(wèi)浴、廚房的排水管與排水集水器或旋流器連接后，再匯入排水立管。

3.5.2 采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

供暖系統(tǒng)由套外主管道、套內(nèi)分、集水器、套內(nèi)供暖管路系統(tǒng)及設(shè)備組成。采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇應(yīng)滿足分戶熱計(jì)量;熱力分水器宜設(shè)置在架空地板上等便于維修管理的位置;采暖熱水管道敷設(shè)在架空地板內(nèi)，基層板與面板之間;室內(nèi)供暖設(shè)備設(shè)溫度控制閥。

3.5.3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)管道、套內(nèi)防倒流標(biāo)準(zhǔn)接口、整體廚房、整體衛(wèi)浴內(nèi)通風(fēng)設(shè)施及其他通風(fēng)設(shè)備組成。進(jìn)戶風(fēng)管在室內(nèi)設(shè)置防倒流標(biāo)準(zhǔn)接口;衛(wèi)生間排風(fēng)、廚房排煙和負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置防倒流設(shè)施。

3.5.4 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

每套住宅應(yīng)設(shè)住戶配電箱，住戶配電箱至架空地板應(yīng)預(yù)留接線管;套內(nèi)線纜在架空地板層中敷設(shè)時(shí)，不宜與熱水、可燃?xì)怏w管道交叉;套內(nèi)線纜沿頂棚夾層敷設(shè)時(shí)，應(yīng)穿管或用線槽保護(hù);帶式電纜可選用交叉粘貼的施工方法。

4 結(jié)語

CSI住宅作為一種新型的工業(yè)化住宅，其研究和實(shí)踐還處于初始階段，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)還有待改進(jìn)?！懊魅罩叶?hào)”是樣板間階段的CSI住宅，初步展示了CSI住宅的各項(xiàng)技術(shù)，不僅豐富了工業(yè)化住宅的理論研究，并且有了初步的實(shí)踐成果。CSI住宅的推廣與應(yīng)用必將有效促進(jìn)我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

［1］李昂.CSI 體系將成為百年住宅的基礎(chǔ):住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展處劉美霞訪談錄［J］.China Concrete，2010(12):12－14.

［2］劉美霞.解讀《CSI住宅導(dǎo)則(試行)》［J］.城市開發(fā)，2010(10):30－33.

［3］賈倍思，王薇瓊.居住空間適應(yīng)性設(shè)計(jì)［M］.南京:東南大學(xué)出版社，1998:22.

［4］馬韻玉，張?jiān)?“應(yīng)變型住宅”初探［J］.建筑學(xué)報(bào)，1991(11):2－5.

［5］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心.CSI住宅建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010:6－11.

［6］楊杰.建筑外墻外保溫技術(shù)體系發(fā)展分析［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，25(1):70－73.