裝配式技術(shù)在居住建筑室內(nèi)空間中的應(yīng)用

李紫怡 （金陵科技學(xué)院，江蘇 南京 211100）

0 引言

2020年初，新型冠狀肺炎疫情爆發(fā)。為了能讓更多的患者得到及時(shí)的救治，武漢緊急建造了雷神山和火神山兩座醫(yī)院。裝配式建筑在施工中的效率優(yōu)勢(shì)為兩座臨時(shí)建成的醫(yī)院提供了保障，也為全面控制疫情贏得了寶貴的時(shí)間。通過(guò)研究裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)，剖析到裝配式建筑施工周期短、效率高、質(zhì)量好、應(yīng)急能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。分析了裝配式建筑在住宅室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)，探討裝配式建筑技術(shù)在未來(lái)住宅室內(nèi)設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢(shì)，并提出將預(yù)制裝配式建造技術(shù)運(yùn)用到居住建筑空間，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化以及推動(dòng)發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)更多新興產(chǎn)業(yè)，解決勞動(dòng)資源的再利用。

1 裝配式建筑發(fā)展及研究現(xiàn)狀

1.1 裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，裝配式建筑在我國(guó)發(fā)展迅速。2019年國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《裝配式混凝土建筑技術(shù)體系發(fā)展指南（居住建筑）》中提出預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建造技術(shù)體系是一套包括內(nèi)裝、結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)、設(shè)備與管線的集成化設(shè)計(jì)技術(shù)體系。裝配式建筑應(yīng)當(dāng)基于經(jīng)濟(jì)性、適用性、綠色性、安全性、美觀性五大原則不斷發(fā)展。裝配式建筑建造技術(shù)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、預(yù)制施工與現(xiàn)代智能化。

按照國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部“十三五”規(guī)劃，到2020年我國(guó)新建建筑中預(yù)制建筑的占比將達(dá)到15%以上。根據(jù)住建部的統(tǒng)計(jì)，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(guī)?？焖侔l(fā)展，從政府部門的領(lǐng)導(dǎo)到市場(chǎng)化管理的推進(jìn)，全國(guó)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈體系的建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)形成了一種趨勢(shì)。其中，31個(gè)省、自治區(qū)、直轄市和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)于2020年啟動(dòng)新的6.3億m2預(yù)制件建設(shè)項(xiàng)目，約占全國(guó)新建建筑面積的20.5%。從建筑結(jié)構(gòu)類型上看，新建4.3億m2預(yù)制混凝土建筑，占新建預(yù)制建筑的68.3%；預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到1.9億m2，占新建預(yù)制建筑的30.2%。整體預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)模塊化施工正在迅速普及，對(duì)我國(guó)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(xiàn)狀

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

目前我國(guó)對(duì)裝配式的研究主要集中于通過(guò)預(yù)制的構(gòu)件并搭載裝配式技術(shù)，快速、高效地建成整棟建筑，而裝配式建造技術(shù)卻很少運(yùn)用到室內(nèi)設(shè)計(jì)中。近年來(lái)，隨著人口的不斷增長(zhǎng)，對(duì)住宅建筑的需求不斷增加，間接促進(jìn)了住宅室內(nèi)環(huán)境的不斷改變和完善。相較于大型公共建筑，例如，商業(yè)建筑、醫(yī)療建筑，居住建筑的室內(nèi)空間設(shè)計(jì)對(duì)于居住者人性化需求和住宅可持續(xù)化發(fā)展的要求會(huì)更高，裝配式建造技術(shù)可以滿足和實(shí)現(xiàn)空間功能的人性化布局，使室內(nèi)空間的布置、安裝更具靈活性，實(shí)現(xiàn)外部建筑框架與內(nèi)部室內(nèi)環(huán)境布置的可分離化。在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用裝配式建造技術(shù)，可以在設(shè)計(jì)安裝之前就將室內(nèi)的大空間進(jìn)行合理的劃分及界面的布置，強(qiáng)調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為彈性變量。通過(guò)對(duì)室內(nèi)隔墻、管線等空間單元的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)居住建筑室內(nèi)空間在裝配式建造技術(shù)下的“隨機(jī)應(yīng)變”，將之前二次拆除裝修轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)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(nèi)工程的成效。與現(xiàn)在常見(jiàn)的現(xiàn)澆技術(shù)相比，裝配式建造技術(shù)可以有效的縮短工期，并保證良好的施工質(zhì)量，還可以充分滿足居住者對(duì)室內(nèi)空間的個(gè)性化設(shè)計(jì)。進(jìn)行裝配式室內(nèi)設(shè)計(jì)建設(shè)可降低對(duì)周圍環(huán)境的破壞和對(duì)鄰居的影響，減少了裝修材料帶來(lái)的空氣污染，促進(jìn)了居住建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)的高品質(zhì)綠色發(fā)展。

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

2 裝配式技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

2.1 降低浪費(fèi)、提高效益

裝配式建筑可以按照室內(nèi)設(shè)計(jì)的需求，提前在工廠預(yù)制好整體墻板、隔墻、吊頂?shù)认嚓P(guān)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留相關(guān)的節(jié)點(diǎn)、管線、整體墻板等裝飾材料。由于模具固定，提前生產(chǎn)好的室內(nèi)構(gòu)件可以保證其具有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸和高品質(zhì)，可以很大程度上解決室內(nèi)裝修中存在的質(zhì)量問(wèn)題，使得室內(nèi)構(gòu)件的精度誤差從厘米降為毫米，體現(xiàn)了機(jī)械化裝配式生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

2.2 低碳節(jié)能、綠色環(huán)保

我國(guó)在規(guī)劃建設(shè)中一直秉承可持續(xù)發(fā)展的原則，以人為本，優(yōu)先發(fā)展綠色環(huán)保健康社區(qū)建設(shè)工程，將構(gòu)建資源利用節(jié)省型經(jīng)濟(jì)社會(huì)和保護(hù)環(huán)境擺在重要地位，極大的促進(jìn)了我國(guó)綠色生態(tài)工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展。進(jìn)行室內(nèi)裝修時(shí)，裝配式技術(shù)的運(yùn)用極大地減少了建筑垃圾的產(chǎn)生，也降低了施工過(guò)程中噪音對(duì)周圍環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)了綠色施工，使施工現(xiàn)場(chǎng)更加清潔。此外，大多數(shù)室內(nèi)構(gòu)件在拆除后也可以回收進(jìn)行二次利用。在整個(gè)室內(nèi)設(shè)計(jì)裝配式建造系統(tǒng)中，室內(nèi)構(gòu)件不僅強(qiáng)度高、重量輕，而且通過(guò)填充不同的材料，可以滿足多種構(gòu)件的需求，節(jié)能減排，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

2.3 節(jié)約勞動(dòng)力，提高效率

固有的建筑施工方式依附密集勞動(dòng)力，如今建筑業(yè)勞動(dòng)力短缺，采用裝配式建造技術(shù)，可大大減少現(xiàn)場(chǎng)施工人員數(shù)量和工作量，減少人力資源浪費(fèi)，節(jié)約勞動(dòng)力。改變傳統(tǒng)施工方式，施工將不受周圍環(huán)境和季節(jié)的影響，可在工廠全年連續(xù)生產(chǎn)，顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。施工效率有了很大的提高，施工周期更具可預(yù)測(cè)性，破解了建筑業(yè)“勞動(dòng)力短缺”的局面。

2.4 可滿足建筑多樣化設(shè)計(jì)形式

現(xiàn)階段，室內(nèi)空間無(wú)法靈活地進(jìn)行功能劃分，可能會(huì)脫離居住者的實(shí)際需求，而裝配式建造技術(shù)可以靈活設(shè)計(jì)，能夠更好地把握人與空間、空間與空間的聯(lián)系，為室內(nèi)空間設(shè)計(jì)提供了更多的選擇形式，更適合居住者的生活和活動(dòng)，并阻絕了常見(jiàn)的工程質(zhì)量問(wèn)題，提高了居住空間的綜合性能。改變傳統(tǒng)的連接方式，優(yōu)化了空間的利用率和室內(nèi)環(huán)境的舒適度。

3 裝配式技術(shù)在居住建筑空間設(shè)計(jì)中的理念與內(nèi)容

3.1 居住建筑室內(nèi)空間裝配式建造理念

在住宅建筑設(shè)計(jì)中，室內(nèi)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于為居住者提供充足的活動(dòng)空間，在室內(nèi)居住單元設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)精細(xì)化室內(nèi)設(shè)計(jì)工藝的運(yùn)用。就住宅建筑的預(yù)制裝配型內(nèi)裝而言，應(yīng)達(dá)到建筑使用功能、空間需求的有機(jī)融合統(tǒng)一，為居住者創(chuàng)造適宜的室內(nèi)環(huán)境，為居住者日常的生活、學(xué)習(xí)及工作創(chuàng)造便利條件。

3.1.1 居住建筑室內(nèi)功能設(shè)計(jì)

圖3 裝配式建造技術(shù)在室內(nèi)空間中的運(yùn)用（作者自繪）

圖4 居住建筑室內(nèi)空間裝配式建造技術(shù)要點(diǎn)（作者自繪）

室內(nèi)功能設(shè)計(jì)是居住建筑室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是成功運(yùn)用裝配式建造技術(shù)的關(guān)鍵。在居住建筑的使用中，充分考慮居住者的需要是室內(nèi)功能設(shè)計(jì)的前提，并根據(jù)建設(shè)要求將功能空間需求合理地整合到設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)裝配式住宅在室內(nèi)功能設(shè)計(jì)中的聯(lián)系與統(tǒng)一。現(xiàn)階段，裝配式施工技術(shù)的運(yùn)用極大的增加了住宅的收納空間，也滿足了傳統(tǒng)住宅建筑的多功能使用需求。

3.1.2 居住建筑室內(nèi)空間設(shè)計(jì)

從本質(zhì)上講，室內(nèi)空間設(shè)計(jì)是對(duì)所有封閉空間進(jìn)行劃分和設(shè)計(jì)，包括地面和吊頂，涵蓋了墻面和隔斷等單元設(shè)計(jì)。在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中采用裝配式施工方法時(shí)，應(yīng)充分考慮飾面材料等各種因素，實(shí)現(xiàn)造型和美觀的融合。在空間設(shè)計(jì)中，針對(duì)室內(nèi)的流線需要，對(duì)建筑材料、配色等進(jìn)行搭配。在考慮空間與功能相互統(tǒng)一的同時(shí)，把握室內(nèi)空間的整體環(huán)境和氛圍，以提高室內(nèi)整體空間的設(shè)計(jì)質(zhì)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(nèi)空間裝配式建造內(nèi)容

構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、室內(nèi)界面設(shè)計(jì)、管線分離、內(nèi)裝維護(hù)是裝配式建造技術(shù)運(yùn)用于居住建筑室內(nèi)空間的幾項(xiàng)重要內(nèi)容，具體如下。

室內(nèi)空間裝配式建造內(nèi)容要點(diǎn)與難點(diǎn)

3.2.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是住宅空間設(shè)計(jì)至關(guān)重要的一個(gè)部分，在墻體和窗口等裂縫多、防水性差的地方，應(yīng)充分考慮荷載條件，并進(jìn)行物理性能分析。充分考慮不同區(qū)域的氣候和地質(zhì)構(gòu)造，優(yōu)化和完善結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，充分保證構(gòu)件質(zhì)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(shè)計(jì)合適的結(jié)構(gòu)接縫。

3.2.2 管線設(shè)計(jì)

除給排水管道外，家用電管線在住宅室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中也起著重要作用。在混凝土現(xiàn)澆技術(shù)施工模式下，室內(nèi)管線一般放置在溝槽中，而在裝配式施工方式中，室內(nèi)管線可采用輕質(zhì)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(shí)現(xiàn)了管線與住宅內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有效分離，也為管道的后期維護(hù)創(chuàng)造了良好的條件。在設(shè)計(jì)管線連接處時(shí)，將各種類型的管線、新風(fēng)系統(tǒng)，室調(diào)等設(shè)備排布在吊項(xiàng)內(nèi)。為滿足設(shè)計(jì)需要，對(duì)圖紙進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)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(shè)計(jì)的要求。

3.2.3 界面設(shè)計(jì)

科學(xué)合理的室內(nèi)界面設(shè)計(jì)，能夠?yàn)楹罄m(xù)家具、電器、管線安裝創(chuàng)造有利條件。與裝配式構(gòu)件直接聯(lián)系的界面，其中包括地面、吊頂設(shè)計(jì)，也包括墻面、隔斷等其他單元設(shè)計(jì)。

墻面設(shè)計(jì)在住宅墻體設(shè)計(jì)中是非常重要的一項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用裝配式建造技術(shù)，能夠快速分隔室內(nèi)室間，同時(shí)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(qiáng)度。

作為室內(nèi)設(shè)計(jì)中最重要的接觸面構(gòu)件，裝配式技術(shù)可以用來(lái)支撐完成整體的吊頂設(shè)計(jì)。在整體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)注意吊頂與家具、電器、水電管線等的“配合”，實(shí)現(xiàn)吊頂與通風(fēng)、空調(diào)、照明等部分單元的互相統(tǒng)一，減少各功能區(qū)之間相互影響。

在地面設(shè)計(jì)中，采用可以快速安裝的裝配式快裝地板，與傳統(tǒng)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(hù)簡(jiǎn)單。

在臥室和起居室的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用裝配式建造技術(shù)完善室內(nèi)結(jié)構(gòu)布局和定制功能要求，可以實(shí)現(xiàn)電視柜、衣柜、儲(chǔ)物柜、床頭柜等收納系統(tǒng)在空間上的拓展，以優(yōu)化居住建筑室內(nèi)空間功能。

3.2.4 后期維護(hù)

在住宅的使用過(guò)程中，一些室內(nèi)構(gòu)件或系統(tǒng)可能會(huì)受到損壞，影響使用功能。基于人性化設(shè)計(jì)需求，通過(guò)設(shè)計(jì)維護(hù)方案，減少部件損壞對(duì)室內(nèi)功能的影響。對(duì)于一些重要的管線部位，根據(jù)室內(nèi)裝修的維護(hù)要求設(shè)置檢修口、配置感應(yīng)燈具加以優(yōu)化，提高了裝配式技術(shù)在住宅室內(nèi)空間的應(yīng)用水平，以適應(yīng)現(xiàn)代建筑功能的需要。

4 裝配式技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著裝配式建造技術(shù)在居住建筑室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中的不斷推廣和運(yùn)用，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)裝配式居住建筑將會(huì)逐步向智能化建筑方向發(fā)展。然而，在當(dāng)前裝配式居住建筑建造工藝的應(yīng)用中仍存在一些問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，未來(lái)裝配式建筑的發(fā)展趨勢(shì)也更加明顯，具體還需考慮以下四點(diǎn)。

①提高隔音性能和抗震性能。在已經(jīng)建成的裝配式居住建筑中，雖然采用了裝配式構(gòu)件，縮短了施工時(shí)間、提高了施工效率，但在隔音、抗震等方面還存在很多問(wèn)題。與傳統(tǒng)砌筑技術(shù)相比，室內(nèi)隔墻設(shè)計(jì)采用裝配式施工技術(shù)，隔音效果明顯低于傳統(tǒng)隔墻。同時(shí)，由于人們對(duì)建筑隔聲和抗震性能的要求越來(lái)越高，需要更進(jìn)一步優(yōu)化裝配式建造技術(shù)的隔音和抗震性能。

②提升裝配式構(gòu)件的精細(xì)化生產(chǎn)。將裝配式施工技術(shù)應(yīng)用于住宅室內(nèi)空間，可以提高室內(nèi)空間的施工品質(zhì)，不過(guò)由于個(gè)別預(yù)制構(gòu)件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的應(yīng)變能力有限，當(dāng)加工后的產(chǎn)品與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際尺寸不符時(shí)，會(huì)在一定程度上影響工期，所以提升裝配式構(gòu)件的精細(xì)化生產(chǎn)是十分有必要的。需對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化管理，進(jìn)一步優(yōu)化各個(gè)構(gòu)件的加工工藝，規(guī)范加工流程，確保每個(gè)構(gòu)件的加工質(zhì)量，為后續(xù)的施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

③通過(guò)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(guò)程中，另一方面由于人們的個(gè)性化需求，預(yù)制構(gòu)件的材料、圖案及風(fēng)格等方面仍有待完善。例如在裝配式建造的過(guò)程中，智能機(jī)器的使用、3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以幫助人們表達(dá)想法，從而進(jìn)行決策和實(shí)施。在工廠采用大量機(jī)器，實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑的智能化。不僅保證了裝配式建筑的質(zhì)量，也可以大大降低人工成本。

④采取綠色化發(fā)展。將裝配式建造技術(shù)運(yùn)用到居住建筑設(shè)計(jì)時(shí)，裝配式材料的使用也應(yīng)考慮后期施工中材料的回收利用，提高裝配式構(gòu)件的利用率，使裝配式建筑在未來(lái)向綠色節(jié)能的方向發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

裝配式建造技術(shù)對(duì)居住建筑室內(nèi)空間設(shè)計(jì)產(chǎn)生了巨大的影響。隨著建筑行業(yè)和其他關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，新工藝和新材料的使用方式也產(chǎn)生了新的變化。隨著近些年全球氣候的變化，人們的環(huán)保和節(jié)能意識(shí)不斷提高，越來(lái)越關(guān)注能源問(wèn)題。通過(guò)近年來(lái)世界各國(guó)政府對(duì)裝配式建筑的大力推廣，人們充分認(rèn)識(shí)到在居住建筑室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中應(yīng)用裝配式建造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，由此可見(jiàn)，無(wú)論未來(lái)的建筑向怎樣的方向發(fā)展，裝配式建筑將是建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。