文/華晶晶、徐志強(qiáng) 中國(guó)建筑第八工程局有限公司 上海 200122
裝配式建筑是通過(guò)工廠預(yù)制部品部件在工地進(jìn)行模塊化組裝的一種新型建筑建造形式,相較于傳統(tǒng)建造方式,可在一定程度上減少人力、物力以及財(cái)力方面的浪費(fèi),提升施工安全性與速度,對(duì)環(huán)境較為友好,這為改善資源消耗與建筑行業(yè)勞動(dòng)力供求矛盾日益緊張的現(xiàn)狀提供了新的思路。而B(niǎo)IM 技術(shù)的推廣與應(yīng)用使得裝配式建筑裝修一體化得以實(shí)現(xiàn),“BIM+裝配式裝修”注重消費(fèi)者的個(gè)性化需求,能為消費(fèi)者提供更為滿意的高品質(zhì)建筑,推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
以住宅建筑為例對(duì)裝配式裝修進(jìn)行分析。
住宅空間根據(jù)性質(zhì)可劃分為書(shū)房、臥室、客廳、餐廳以及衛(wèi)生間等空間,而住宅裝修以創(chuàng)造安全舒適的室內(nèi)環(huán)境為目的,就是對(duì)住宅空間進(jìn)行改善以及美化的一種行為。頂棚、墻面、樓地面等界面以及門(mén)窗的裝飾,陳設(shè)布置、固定家具以及水電管線系統(tǒng)安裝等是住宅裝修的主要內(nèi)容。論文將裝修體系劃分為界面系統(tǒng)、廚衛(wèi)系統(tǒng)以及管線系統(tǒng),其中界面系統(tǒng)指的是直接連接建筑室內(nèi)空間的樓地面、墻面、頂棚圍造空間的相關(guān)界面,將其二次拆分為樓地面、頂棚以及墻面3 個(gè)模塊;廚衛(wèi)系統(tǒng)主要是營(yíng)造廚衛(wèi)物理環(huán)境與功能完善所涉及的相關(guān)部品構(gòu)件,集成設(shè)計(jì)且整體安裝的新型廚衛(wèi)系統(tǒng),將其二次拆分為廚房模塊與衛(wèi)浴模塊。
由于裝配式住宅主要構(gòu)件均為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化預(yù)制生產(chǎn),再運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)組裝而成,因而構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)離不開(kāi)模數(shù)化,裝配式建筑設(shè)計(jì)中模塊化集成是在模數(shù)制基礎(chǔ)上進(jìn)行的。包括3 個(gè)關(guān)鍵要素:
(1)模數(shù):根據(jù)極差數(shù)理論對(duì)國(guó)際模數(shù)數(shù)列進(jìn)行確立,模數(shù)的基本單位為M(1M=100mm),向下為M/2,M/5,M/10 的分模數(shù)數(shù)列,向上為2M、3M、6M 的擴(kuò)大模數(shù)數(shù)列,模數(shù)間數(shù)字協(xié)調(diào)性好且有均勻極差。
(2)模數(shù)化建立:為保證部品通用化與節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化,能夠基于模數(shù)單位自由組合部品,需進(jìn)行裝飾部品的模塊化設(shè)計(jì),部品構(gòu)件尺度不同所需的模數(shù)也存在差異,如墻面板與吊頂飾面板進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時(shí),考慮板材通用性與安裝便捷性,模數(shù)基本單位可選擇3M 或者2M,而集成櫥柜模塊化設(shè)計(jì)時(shí)櫥柜的模數(shù)基本單位則選擇1M;為實(shí)現(xiàn)櫥柜間拼接,單個(gè)櫥柜的長(zhǎng)度與寬度應(yīng)為基本單位的整數(shù)倍;附加板以及壓條等部品應(yīng)根據(jù)尺寸選擇分模數(shù),如壓條基本單位可采用M/5 或M/10。
(3)模數(shù)網(wǎng)格:裝配式住宅的內(nèi)部構(gòu)件是通過(guò)模數(shù)網(wǎng)格進(jìn)行組合的,這就要求裝修設(shè)計(jì)時(shí)采用同樣的模數(shù)網(wǎng)格,為避免兩者出現(xiàn)尺寸偏差等問(wèn)題,在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)采用模數(shù)網(wǎng)格中斷的方式實(shí)現(xiàn)住宅與裝修兩者模數(shù)網(wǎng)格間的協(xié)調(diào)。
1.3.1 空間層級(jí)
住宅初步設(shè)計(jì)階段需確定戶型空間尺度、層高、支撐結(jié)構(gòu)以及墻體分割等,此時(shí)住宅與裝修設(shè)計(jì)是同步進(jìn)行的,這樣做有兩方面好處:(1)能夠較大程度減少住宅設(shè)計(jì)對(duì)裝修風(fēng)格的限制,例如裝修風(fēng)格為極簡(jiǎn)風(fēng),則戶型設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)盡量保持界面的完整性,減少連續(xù)門(mén)與斷墻;(2)能夠減少甚至避免住宅設(shè)計(jì)在功能方面對(duì)裝修設(shè)計(jì)造成的不良影響,如住宅設(shè)計(jì)層高過(guò)低則架空底板與吊頂設(shè)計(jì)就難以進(jìn)行,需要基于空間功能采取優(yōu)化措施。例如,廚房空間對(duì)吊頂需求高而對(duì)熱舒適性與層高等要求較低,若層高低則考慮安裝吊頂不安裝架空底板,若凈高不滿足吊頂安裝要求則應(yīng)對(duì)層高進(jìn)行更改。
1.3.2 系統(tǒng)層級(jí)
系統(tǒng)層級(jí)設(shè)計(jì)指的是裝修設(shè)計(jì)時(shí)為避免各系統(tǒng)間產(chǎn)生矛盾沖突,對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),進(jìn)行某一系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)其他系統(tǒng)的需求予以考量,例如,管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)留智能馬桶與空調(diào)的插口,而樓地面設(shè)計(jì)時(shí)可將管線系統(tǒng)與地暖模塊空間預(yù)留出來(lái),注重系統(tǒng)間的集成設(shè)計(jì),從美觀性與空間方面優(yōu)化裝修設(shè)計(jì),對(duì)不同系統(tǒng)進(jìn)行組合。需要注意的是,應(yīng)基于界面系統(tǒng)進(jìn)行美觀層面的優(yōu)化并將管線、設(shè)備系統(tǒng)與其結(jié)合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),為增加空間整體性,可將整個(gè)空間組成與管線系統(tǒng)中體量大的部分結(jié)合起來(lái),隱藏化處理管線系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)與插座,或者將造型與界面紋理結(jié)合起來(lái)提升空間美觀性?;诠芫€系統(tǒng)對(duì)空間層面進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)界面系統(tǒng)裝修方案進(jìn)行,在集中的界面布置管線。為最大限度減少管線侵占室內(nèi)空間,在墻面布置管線時(shí)應(yīng)盡可能集中,減少管線較少墻面的架空層寬度,必要時(shí)也可不設(shè)架空層;若房間存在架空地板設(shè)計(jì),應(yīng)減少或避免吊頂架空。
系統(tǒng)層面一體化設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)間一體化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)內(nèi)一體化設(shè)計(jì),后者針對(duì)整體廚房與衛(wèi)生間,這是因?yàn)閺N衛(wèi)空間小、功能豐富,包含許多設(shè)施設(shè)備,采用一體化設(shè)計(jì)能夠較好地實(shí)現(xiàn)功能性與美觀性的統(tǒng)一。以廚房為例,櫥柜設(shè)備是整個(gè)廚房空間的核心,管線與界面等系統(tǒng)的調(diào)整應(yīng)根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行,必要時(shí)根據(jù)住戶需求進(jìn)行可變?cè)O(shè)計(jì),預(yù)留出烤箱和洗碗機(jī)等設(shè)備的水電點(diǎn)位,基于模數(shù)化、模塊化思想進(jìn)行櫥柜集成設(shè)計(jì)。
1.3.3 構(gòu)件層級(jí)
連接構(gòu)造設(shè)計(jì)是構(gòu)件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,應(yīng)遵循適度可變與易于安裝的原則。適度可變?cè)瓌t指的是構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)為防止誤差導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝問(wèn)題而對(duì)部分構(gòu)件采取彈性設(shè)計(jì),若誤差不大則可利用彈性構(gòu)件或構(gòu)件自身可變性來(lái)解決,如針對(duì)隔墻龍骨設(shè)計(jì)可變龍骨,針對(duì)頂棚吊桿設(shè)計(jì)活動(dòng)螺絲。而易于安裝原則是單個(gè)構(gòu)件尺度不能過(guò)小,構(gòu)件數(shù)量與種類不能過(guò)多。
裝飾層一體化設(shè)計(jì)主要針對(duì)板材的拼接處理。玄關(guān)隔斷、臥室背景墻以及電視墻等部位會(huì)涉及到不同類型板材的拼接處理,需要考慮材質(zhì)觀賞性、拼縫處理、墻面凹凸與紋理搭接,對(duì)于色調(diào)與紋理差別大的材質(zhì),可用金屬條對(duì)拼縫進(jìn)行強(qiáng)化,對(duì)于色調(diào)與紋理接近的材質(zhì)則避免墻面凹凸過(guò)大將拼縫做淡化處理。吊頂板、地磚、地板、裝飾板以及瓷磚等拼縫處理是同類型板材拼接的主要處理內(nèi)容,裝修要求高的起居室吊頂多為石膏板吊頂,粉刷與拼縫隱藏使用涂料與乳膠漆進(jìn)行,而裝修要求不高的廚衛(wèi)空間則多為明框鋁合金吊頂且無(wú)需處理拼縫。對(duì)于位置各異的板材拼接處理應(yīng)利用材質(zhì)、紋理、色調(diào)以及其他構(gòu)造區(qū)分界面,如白色墻面配原木色地板,在地面與墻面的交界位置設(shè)置踢腳板。
1.3.4 色彩層級(jí)
由于墻面與入住者的活動(dòng)間交互較多,加上門(mén)窗、掛鏡線、背景墻以及踢腳線等使得墻體設(shè)計(jì)更為復(fù)雜,對(duì)于面積小的房間,可采用一體式墻面,主色調(diào)采用同一顏色按照上淺下深原則布置,具體顏色選用依據(jù)房間實(shí)際功能與朝向,空間小房間選擇淺色調(diào),西向房間選用偏冷色調(diào),墻面、部品采用中間色,餐廳可使用橙色進(jìn)行布置,臥室等休息空間不宜布置大紅色等過(guò)于鮮艷的顏色。頂棚設(shè)計(jì)主色調(diào)多選擇米黃、象牙白等單一的淺色,并結(jié)合吊頂造型以及與內(nèi)部空間、家具布置或空間內(nèi)其他界面紋理、顏色協(xié)調(diào)對(duì)應(yīng)進(jìn)行裝飾。
1.4.1 頂棚
頂棚包含懸吊式與直接式,裝配式建筑裝修時(shí)對(duì)于直接式頂棚需要采用拼接或卡扣等方式將其與裝飾板固定起來(lái),因而需要對(duì)裝飾進(jìn)行模數(shù)化設(shè)計(jì),從兩個(gè)角度分析,利用邊角彈性化設(shè)計(jì)可解決分模數(shù)尺度模數(shù)化問(wèn)題,從板材部品組合入手解決擴(kuò)大模數(shù)尺度模數(shù)化問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)版尺度設(shè)計(jì)中應(yīng)避免單個(gè)部品重量與尺度過(guò)大或者過(guò)小,為了避免現(xiàn)場(chǎng)裁板應(yīng)提前預(yù)制好小尺度板材,標(biāo)準(zhǔn)板與調(diào)節(jié)板組合可以是M 單位的整數(shù);對(duì)M 以內(nèi)的空隙做彈性設(shè)計(jì)以免出現(xiàn)切割板材或漏縫漏邊的情況,如采用修邊條方式。
1.4.2 墻體
室內(nèi)墻面設(shè)計(jì)可通過(guò)不同紋理、材質(zhì)以及色彩運(yùn)用提升室內(nèi)環(huán)境的美觀性。墻體部品模數(shù)與頂棚相同,采用部分組合與邊角彈性化設(shè)計(jì)方式進(jìn)行解決。墻體界面調(diào)節(jié)板寬度為M 整數(shù)倍的可對(duì)大尺度模數(shù)化進(jìn)行調(diào)節(jié),而角板可根據(jù)實(shí)際情況生產(chǎn),應(yīng)遵循模數(shù)化原則與板材鋪設(shè)綜合設(shè)計(jì)電視墻、背景墻等墻面,線條與材質(zhì)更換應(yīng)以M 作為基本單位。
1.4.3 樓地面
地面直接受力且容易發(fā)生磨損,選擇地面材料時(shí)應(yīng)著重考量功能性,其次才是藝術(shù)性和觀賞性,PVC 地板、木地板以及地磚比較常見(jiàn)。傳統(tǒng)樓地面界面裝飾板的模數(shù)化相對(duì)成熟,其單個(gè)面板尺度不大且切割難度不高,而裝配式裝修界面板材尺度小且不具備架空地面所需強(qiáng)度,因而在架空層與裝飾層之間設(shè)置承力板來(lái)解決。承力板主要功能為支撐和找平,因而鋪設(shè)時(shí)將所需板材寬度組合即可形成基于M 的連續(xù)整數(shù),也可滿足任一進(jìn)深房間要求。
廚衛(wèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含兩個(gè)方面:(1)集成櫥柜:基于櫥柜與電器接口標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)統(tǒng)一化以及管線布置合理化的櫥電一體化設(shè)計(jì)理念,在櫥柜中融入電器功能,在同一模數(shù)網(wǎng)格設(shè)計(jì)櫥柜各部分尺度,櫥柜內(nèi)部空間、各櫥柜間以及電器設(shè)備間應(yīng)能完美組合,根據(jù)需求于櫥柜內(nèi)部安裝網(wǎng)架、拉籃等各種形式的收納掛架,若收納不足可于墻面增設(shè)相應(yīng)器具;設(shè)備尺度小可用櫥柜組合設(shè)計(jì),同時(shí)采用整體板設(shè)計(jì)操作臺(tái)面,并與燃?xì)庠钆c水槽進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。(2)集成吊頂:以扣板為單位的子模塊是吊頂?shù)幕A(chǔ),將照明、暖通以及新風(fēng)等鋪設(shè)于架空層就能實(shí)現(xiàn)集成吊頂?shù)亩喾N功能。尺寸相同情況下,集成吊頂可實(shí)現(xiàn)模塊外觀造型的自由更換,如某尺度的板材可以更換為相同尺寸的照明或取暖模塊。
傳統(tǒng)客廳一般照明多選擇吸頂燈或吊燈,在電視機(jī)或沙發(fā)附近布置落地?zé)艋蚺_(tái)燈,現(xiàn)代風(fēng)格客廳一般照明多選擇暗藏?zé)艄?,同時(shí)使用燈帶與射燈予以補(bǔ)充;功能復(fù)雜的廚房需要完成一些類的烹飪相關(guān)活動(dòng),于頂面集中均勻布置照明燈具,以免陰影對(duì)廚房活動(dòng)操作產(chǎn)生影響,同時(shí)在工作臺(tái)面上設(shè)置燈帶補(bǔ)充照明,對(duì)于功能相對(duì)單一的餐廳,可選擇2800K 左右暖色光作為光源,照明則是在餐桌上方布置吊燈;衛(wèi)生間采光多選擇集成吊頂,補(bǔ)充照明則于梳妝鏡和洗手臺(tái)設(shè)置燈帶;對(duì)于以睡眠為主要功能的臥室選用低色溫的暖色光,一般照明選用暗藏?zé)艄?,并在?xiě)字臺(tái)床頭等位置設(shè)置臺(tái)燈、落地?zé)艋蛘弑跓簟?/p>
“BIM 技術(shù)+裝配式建筑”住宅裝修設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化裝修為目的,優(yōu)化裝修設(shè)計(jì),提升設(shè)計(jì)水平,實(shí)現(xiàn)裝修部品的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。其中,建立模塊庫(kù)是必要且重要的。模塊庫(kù)建立流程包括:裝修部品分類選擇-部品模型編碼與信息創(chuàng)建-裝修部品審核入庫(kù)-裝修模塊管理功能實(shí)現(xiàn)-裝修部品分類與選擇。創(chuàng)建過(guò)程中對(duì)模塊庫(kù)內(nèi)容予以豐富從而避免部品數(shù)量過(guò)少不能滿足設(shè)計(jì)需求,同時(shí)模塊庫(kù)應(yīng)同時(shí)為設(shè)計(jì)師與廠家提供服務(wù),使得兩者均可調(diào)用其中數(shù)據(jù)以提升工作效率。
編碼方面應(yīng)遵循唯一性、簡(jiǎn)明性與合理性的原則,具體編碼應(yīng)在部品分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行,注意不能按照一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分系統(tǒng)的不同構(gòu)件,應(yīng)單獨(dú)分類各個(gè)系統(tǒng)。編碼分為類型編碼與屬性編碼,前者將所在系統(tǒng)、一級(jí)與二級(jí)模塊都包含在內(nèi),以拼音形式表述系統(tǒng)與一級(jí)模塊的編碼,后者則包含部品材質(zhì)、顏色以及尺度等屬性信息,這些參數(shù)是為了保證部品的唯一性。管理方面,部品庫(kù)權(quán)限包括管理與使用,修改、審核、刪除以及入庫(kù)等操作屬于管理權(quán)限內(nèi)容,由管理人員所享;使用權(quán)限則是使用人員享有但只有信息提取、提交權(quán)限而不涉及刪改等管理權(quán)限,但可向管理人員反饋信息。
本工程總建筑面積50.6 萬(wàn)m,包含地下23.3 萬(wàn)m以及地上27.3 萬(wàn)m,建筑功能涉及到地下配套設(shè)施、住宅以及商用等。
3.2.1 設(shè)計(jì)流程
就設(shè)計(jì)思維而言,裝配式住宅建筑與內(nèi)裝設(shè)計(jì)方案相互促進(jìn)生成,沒(méi)有主次之分,很大程度上可以降低建筑空間對(duì)內(nèi)裝的限制,減少兩者的矛盾與沖突。就建造流程而言,受建造模式影響,裝配式住宅建筑需多專業(yè)協(xié)同完成設(shè)計(jì)工作。由于裝配式住宅是采用預(yù)制部品構(gòu)件拼裝完成的,這就對(duì)部品構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及拼裝等環(huán)節(jié)的協(xié)同提出了較高的要求,對(duì)相關(guān)人員專業(yè)素養(yǎng)要求較高,在設(shè)計(jì)流程中需要對(duì)各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)方案協(xié)同性予以考量,方案設(shè)計(jì)、施工圖方案和深化方案均由統(tǒng)一團(tuán)隊(duì)完成一體化設(shè)計(jì)。
3.2.2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用
BIM 技術(shù)應(yīng)用包括:(1)BIM 族庫(kù)與模型的建立:結(jié)合工廠生產(chǎn)情況對(duì)預(yù)制構(gòu)件參數(shù)化族庫(kù)進(jìn)行構(gòu)建,并將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及施工等各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái);利用BIM 技術(shù),就所需構(gòu)件進(jìn)行建模并建立構(gòu)件庫(kù),按照其類型編碼,將模型與裝配構(gòu)件通過(guò)內(nèi)置插件聯(lián)系起來(lái),進(jìn)而確定各構(gòu)件位置。(2)可視化裝修方案的設(shè)計(jì):利用BIM 技術(shù)可視化功能展示整體設(shè)計(jì)方案,形成可視化的樣板間供消費(fèi)者觀看,系統(tǒng)內(nèi)置參數(shù)調(diào)整功能可以提供個(gè)性化定制服務(wù)。
3.2.3 裝配式裝修
裝配式墻板使用全墻掛板密拼技術(shù)連接,內(nèi)層支撐使用輕鋼龍骨并將管線層預(yù)留,在保溫層安裝巖棉板,裝飾層選擇復(fù)合墻板材料,采用全干法施工。使用金屬封條與假縫裝飾墻面接縫,除浴室淋浴區(qū)采用防水底盤(pán)外,其余墻面與地面裝飾板采用硅酸鈣復(fù)合板材料。如圖1所示,架空地板與地暖安裝時(shí),樓地層找平采用地面支架,并將水電管線布置在其中,利用卡扣與螺栓實(shí)現(xiàn)地面支架與承載基板間的固定。采暖選用低溫?zé)崴到y(tǒng),于地暖上部完成封頂安裝。吊頂以石膏板為主,使用輕鋼龍骨作為結(jié)構(gòu)體系支撐,廚衛(wèi)則選用鋁扣板材料。
圖1 架空地板與地暖安裝
(1)優(yōu)越性方面,相較于傳統(tǒng)裝修,“BIM+裝配式裝修”優(yōu)越性表現(xiàn)在節(jié)約資源與施工時(shí)間,對(duì)環(huán)境友好。可節(jié)約60%的施工時(shí)間,由于采用預(yù)制方式,施工時(shí)簡(jiǎn)單安裝即可,同時(shí)管線分離設(shè)計(jì)在保證管線層完整的前提下減少了修復(fù)。
(2)缺陷方面,由于構(gòu)件采用預(yù)制方式可能會(huì)存在一定的邊角料與廢料,而且受當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化水平影響批量化優(yōu)勢(shì)還能形成,使得成本較高,高出同檔次20%-30%,接口通用性不高會(huì)對(duì)施工中的替換產(chǎn)生一定限制,無(wú)法更換為不同類型裝飾板。同時(shí)裝飾層存在一定問(wèn)題,如選用硅酸鈣板在打印不同材質(zhì)時(shí)存在種類限制,質(zhì)感模仿效果有待提升,裝飾層難以完美將原材料質(zhì)感表現(xiàn)出來(lái)。
綜上所述,隨著資源緊缺問(wèn)題的與勞動(dòng)力匱乏的日益突出,綠色環(huán)保且發(fā)展前景廣闊的裝配式建筑逐漸興起。BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)有效應(yīng)用為裝配式建筑裝修一體化設(shè)計(jì)提供了有力的技術(shù)支撐,使其得以實(shí)現(xiàn)?!癇IM+裝配式裝修”一體化設(shè)計(jì)存在諸多不可取代的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也存在一些不足,相信隨著技術(shù)的發(fā)展以及研究的深入,這種信息化、一體化的裝修設(shè)計(jì)模式的優(yōu)勢(shì)將會(huì)得到更為充分的發(fā)揮。