文/中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司國住人居工程顧問有限公司 彭典勇 趙春婷
中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司CSP研發(fā)推廣中心 劉 剛
中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司國住人居工程顧問有限公司 婁 霓
彭典勇,中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司國住人居工程顧問有限公司室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)研究中心主任,室內(nèi)設(shè)計(jì)師
趙春婷,中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司國住人居工程顧問有限公司建筑師,國家一級注冊建筑師
劉 剛,中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司CSP研發(fā)推廣中心主任,教授級高級工程師
婁 霓,中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司國住人居工程顧問有限公司總經(jīng)理,教授級高級工程師
裝配式內(nèi)裝修體系是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要構(gòu)成部分之一,并且是實(shí)現(xiàn)建筑生產(chǎn)工業(yè)化、建筑過程精細(xì)化、全產(chǎn)業(yè)鏈集成化、產(chǎn)品綠色化、建筑工人產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵實(shí)施路徑。在《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)[2016]71號)中明確要求:“推進(jìn)建筑全裝修,積極推廣標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、模塊化的裝修模式,倡導(dǎo)菜單式全裝修,滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求” “堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用,提高技術(shù)水平和工程質(zhì)量,促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級”;同時(shí)在GB/T 51129—2015《工業(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中明確要求:“參評項(xiàng)目的預(yù)制率不應(yīng)低于20%,裝配率不應(yīng)低于50%。申請?jiān)u價(jià)的工程項(xiàng)目應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化制作、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理的基本特征”[1]。由此可見,裝配式內(nèi)裝修在建筑工業(yè)化中的重要性。
裝配式內(nèi)裝修狹義上是建筑現(xiàn)代化的裝修施工工藝,泛指將工廠化生產(chǎn)的部品部件通過可靠的裝配方式,由產(chǎn)業(yè)工人按照標(biāo)準(zhǔn)程序采用干法施工的裝修過程[2]。
裝配式內(nèi)裝修體系是在建筑內(nèi)部空間的裝修過程中運(yùn)用干法施工與裝配方式結(jié)合,并大量采用工業(yè)化部品與成品化通用材料,采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、精細(xì)化等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與施工方式,替代傳統(tǒng)施工工藝中存在的大量現(xiàn)場濕作業(yè),降低施工現(xiàn)場人工作業(yè)量,規(guī)范施工管理體制,并排除參差不齊的人工作業(yè)帶來的質(zhì)量隱患,縮短施工建造工期,減少材料浪費(fèi),提升建筑使用的整體壽命,實(shí)現(xiàn)整套建筑體系的綠色、節(jié)能、環(huán)保目標(biāo),并推動建筑整體產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與社會工業(yè)化進(jìn)程。
中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司(以下簡稱“中國院”)通過長期對建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的研究積累與多個(gè)階段性項(xiàng)目實(shí)施驗(yàn)證,并結(jié)合國內(nèi)政策、市場、工業(yè)化水平等國情特點(diǎn),融匯國外工業(yè)化建筑方式如SAR理論、SI理論,運(yùn)用“建筑三分法原則”詮釋建筑構(gòu)成系統(tǒng),并通過拆分梳理建筑制造過程中設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、運(yùn)維等要素的關(guān)聯(lián)性,在“建筑成品論”的理念基礎(chǔ)上,提出以下裝配式內(nèi)裝修體系的構(gòu)成和運(yùn)用要點(diǎn)。
通過對建筑建造全流程的系統(tǒng)化分析,并對建筑產(chǎn)業(yè)化體系的構(gòu)成與特征進(jìn)行梳理,形成建筑內(nèi)裝修體系,如圖1所示。
把建筑室內(nèi)空間按不同界面劃分,依據(jù)裝修建造各專業(yè)類別分成“隔墻系統(tǒng)、天花系統(tǒng)、地坪系統(tǒng)、廚衛(wèi)系統(tǒng)、部品系統(tǒng)、裝飾材料、設(shè)備管線”七大部分,如圖2所示。
通過不同設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)、性能要求、技術(shù)選型、規(guī)范管理的內(nèi)裝修體系包含設(shè)計(jì)、選型、建造環(huán)節(jié),應(yīng)創(chuàng)建兼容性平臺、發(fā)揮差異性優(yōu)勢、突出延展性可持續(xù),不拘泥于特定的設(shè)計(jì)技術(shù),利用裝配式內(nèi)裝修先進(jìn)理念,把傳統(tǒng)建筑工藝更新轉(zhuǎn)型為未來的建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù),做到實(shí)事求是、按需發(fā)展。
通過精細(xì)化設(shè)計(jì)方法,創(chuàng)造高質(zhì)量、舒適、人性化的室內(nèi)空間,并制定規(guī)范化的裝配式內(nèi)裝修設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),保證建筑室內(nèi)一體化集成的優(yōu)勢,得以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、規(guī)范化目的。室內(nèi)精細(xì)化集成的廚房與衛(wèi)生間管線規(guī)劃如圖3所示。
圖1 建筑產(chǎn)業(yè)化體系構(gòu)成
圖2 裝配式內(nèi)裝修體系構(gòu)成
圖3 廚房與衛(wèi)生間管線規(guī)劃
在全程服務(wù)體系(技術(shù)軟件)支持下,嚴(yán)格遵守統(tǒng)籌規(guī)劃的成果要求,進(jìn)行產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)核;開展技術(shù)集成、部品集成、綜合信息(數(shù)據(jù))集成等產(chǎn)品集成設(shè)計(jì);建立二維、三維、數(shù)據(jù)等產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息鏈;完成綜合設(shè)備管線、部品部件和建筑產(chǎn)品總成等設(shè)計(jì),支持并指導(dǎo)關(guān)聯(lián)制造、系統(tǒng)維護(hù)的運(yùn)行(見圖4)。
接口技術(shù)是指不同企業(yè)的構(gòu)件和部品實(shí)現(xiàn)適配連接的技術(shù),既包括實(shí)體接口也包括信息接口。接口技術(shù)使原本割裂的建筑生產(chǎn)過程(從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝到運(yùn)行維護(hù))和專業(yè)分工(建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修)緊密聯(lián)系在一起,使不同技術(shù)、不同性質(zhì)的部品能夠有效、高速、順暢地連接。
與傳統(tǒng)施工方法不同,裝配式內(nèi)裝修力爭減少或消除在結(jié)構(gòu)支撐體內(nèi)的各種管線敷設(shè),涉及建筑全生命周期的各個(gè)階段,施工可視、質(zhì)量可控、部品可換是其追求的目標(biāo)之一(見圖5)。
通過信息集成,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與部品加工中心、施工現(xiàn)場、后期物業(yè)管理數(shù)據(jù)的連通。在科技發(fā)展日新月異的今天,信息技術(shù)的開發(fā)水平和應(yīng)用程度幾乎可以代表一個(gè)國家、一個(gè)行業(yè)、一個(gè)企業(yè)的現(xiàn)代化水平。對于建筑行業(yè)來說,只有實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)鏈接,才能真正實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。
裝配式內(nèi)裝修體系是建立整體、相關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的紐帶系統(tǒng),在實(shí)施時(shí)涉及不同行業(yè)和企業(yè),且技術(shù)與產(chǎn)品種類繁雜,要做到平行推進(jìn)、均衡發(fā)展就必須選擇擁有一套協(xié)同的路徑,從而達(dá)到資源、技術(shù)、功能及市場的融合,方能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性和多樣性,才能保證項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)。
裝配式內(nèi)裝修體系經(jīng)過多元化的接口銜接,將“設(shè)計(jì)、施工、部品”三大建造構(gòu)成元素通過集成設(shè)計(jì),融匯成整套體系,再組建建筑一體化產(chǎn)業(yè)化綜合平臺,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的建設(shè)。
室內(nèi)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)共同體,兩者之間有相同的目的,只是存在不同的實(shí)現(xiàn)手法。在工程項(xiàng)目開發(fā)過程中,常規(guī)思考是建筑結(jié)構(gòu)在先、室內(nèi)裝飾在后,可是在設(shè)計(jì)、施工、使用過程中二者卻具有非常默契的關(guān)系,并且這種默契又是相輔相成的。通過對二者設(shè)計(jì)和施工過程的分析,能夠很好地尋找出其中的發(fā)展規(guī)律,從而減少二者在后期施工中的矛盾,進(jìn)一步減少項(xiàng)目實(shí)施過程不必要的成本浪費(fèi)。
1)建筑設(shè)計(jì)和室內(nèi)設(shè)計(jì)都將根據(jù)項(xiàng)目策劃概念和總體規(guī)劃定位,設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)室內(nèi)裝飾是對建筑表現(xiàn)的進(jìn)一步陳述,加強(qiáng)整個(gè)項(xiàng)目自身視覺表達(dá)的延續(xù)性。而建筑和室內(nèi)都是在相同線索下不同時(shí)空的表現(xiàn),為避免出現(xiàn)前后脫節(jié),強(qiáng)化建筑與室內(nèi)一體化設(shè)計(jì)體系也是建筑產(chǎn)業(yè)化可執(zhí)行的關(guān)鍵前提標(biāo)準(zhǔn)。
2)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)信息運(yùn)用模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化方式,校正空間凈尺度,考慮不同材料規(guī)格模數(shù)的調(diào)差方式,并對各功能區(qū)域分布的合理性進(jìn)行論證。論證部分包括功能分布位置、室內(nèi)人動流線、各功能區(qū)域面積尺寸高度、結(jié)構(gòu)體系是否需要沉降和提升、各類洞口位置尺寸、設(shè)備預(yù)留安裝位置空間等(見圖6)。然后從建筑內(nèi)部功能空間、尺度參數(shù)、人性化設(shè)計(jì)、設(shè)備機(jī)電管線等4方面展開,實(shí)現(xiàn)建筑集成設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),達(dá)到一體化設(shè)計(jì)目的,同時(shí)整合關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)的鏈接,優(yōu)化空間模數(shù)與提煉標(biāo)準(zhǔn)化原則,規(guī)避不同專業(yè)分工之間的信息矛盾給后期施工帶來的麻煩。
圖4 中國院裝配式樣板間BIM技術(shù)模型
圖5 裝配式內(nèi)裝修施工現(xiàn)場管線敷設(shè)
圖6 衛(wèi)生間空間內(nèi)尺寸模數(shù)與功能優(yōu)化
3)所有建筑和室內(nèi)技術(shù)性圖紙完成后,對二者施工進(jìn)行雙向?qū)徍?,排查相互矛盾和在施工中可能出現(xiàn)的問題,再制作成能切實(shí)指導(dǎo)施工的成圖,并將技術(shù)信息與設(shè)計(jì)參數(shù)有效傳遞給材料生產(chǎn)企業(yè)、建造單位、招投標(biāo)公司等資源集合體。
在建筑設(shè)計(jì)和室內(nèi)設(shè)計(jì)各重要環(huán)節(jié)的對接方面,通過每個(gè)環(huán)節(jié)的交叉和分離,依靠集成化設(shè)計(jì)與精細(xì)化設(shè)計(jì),減少二者在交集中的問題點(diǎn),雖然受到建造過程中不確定性因素的影響,但不會完全脫離于整套設(shè)計(jì)體系。在施工現(xiàn)場二者通過密切配合,讓緊密的溝通成為發(fā)現(xiàn)和解決問題的方法,同時(shí)配合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾頇C(jī)制保障協(xié)同均衡,同樣在設(shè)計(jì)過程中也需要不同專業(yè)工種和不同資源之間相互協(xié)作完成。
圖7 日建設(shè)計(jì)株式會社東京某項(xiàng)目樣板間實(shí)景
圖8 雅世合金社區(qū)項(xiàng)目內(nèi)隔墻施工現(xiàn)場
圖9 整體浴室拼裝方式
裝配式內(nèi)裝修體系的實(shí)施必須實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)與施工工藝的對接。裝配式裝修主要是將裝修中如門、窗、門窗套線、櫥柜、玄關(guān)柜、浴室柜、臥室柜、踢腳線、瓷磚石材等部品全部由工廠生產(chǎn),施工現(xiàn)場只進(jìn)行拼裝或簡單制作加工,高質(zhì)量高能效地實(shí)現(xiàn)成品交付。
裝配式內(nèi)裝修把部品最復(fù)雜的制作加工工序放在工廠,裝修現(xiàn)場只進(jìn)行簡單的拼裝,可大大縮短部品在現(xiàn)場施工時(shí)間,從而極大地提高裝修速度。部品在工廠里采用大型、自動化程度很高的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加工,減少手工作業(yè),可提高產(chǎn)品質(zhì)量和部品尺寸精度;機(jī)械化制作加工對于部品面層色彩各組分用量極其精準(zhǔn),所以部品面層色差極少,保證了不同使用者同種部品色彩的高度一致性(見圖7)。
裝配式內(nèi)裝修工藝更新是對接施工技術(shù)的主要路徑。如傳統(tǒng)衛(wèi)生間與廚房墻面面材一般采用瓷磚濕貼方式,不僅加厚了完成面所需的空間,而且產(chǎn)生大量濕作業(yè)和建材垃圾,同時(shí)施工質(zhì)量也得不到有效保證,結(jié)合干式施工及產(chǎn)業(yè)化裝配式需求,這種做法不適用于未來的住宅內(nèi)裝發(fā)展。如果選用瓷磚薄貼形式,使用專用瓷磚黏結(jié)劑代替常規(guī)水泥砂漿的粘貼方法,黏結(jié)層厚度一般不超過5mm,黏結(jié)強(qiáng)度高、節(jié)約空間、施工速度快、質(zhì)量易于控制、易于現(xiàn)場的環(huán)保工作,是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝到裝配式工藝的更新。
采用滿足裝配式工藝要求的施工方式是對接的技術(shù)核心。如戶內(nèi)隔墻非承重部分應(yīng)在滿足使用功能的前提下,具有易于拆改的特性,方能與空間可變性需求相適應(yīng)。目前我國住宅大量采用的預(yù)制隔墻材料,多為水泥板或陶粒條板,存在自重大、質(zhì)量不易控制等問題,而且該種材料多為一次性使用,如需更改平面布局,則需破壞性拆除,會產(chǎn)生大量建筑垃圾。采用輕鋼形成的輕質(zhì)隔墻體系,具有抗震性能好、施工質(zhì)量容易控制等優(yōu)點(diǎn),最主要的是其在布局變化時(shí),易于拆改,而且原材料可循化利用,符合環(huán)保、低碳等科學(xué)理念(見圖8)。
裝配式部品的選型是確定建造工法的重要原則。以“整體浴室”為例,其作為裝配式部品的典型代表,使傳統(tǒng)洗浴完全擺脫了防水工序,實(shí)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)體的分離(見圖9)。該產(chǎn)品大致分為3類:①在墻面鋼板上直接粘貼瓷磚模擬常規(guī)衛(wèi)生間的觀感,優(yōu)點(diǎn)是觀感厚重,缺點(diǎn)是墻面易脆裂且造價(jià)高昂;②材質(zhì)為樹脂,其浴缸和下托盤為整體,不易漏水,但安裝不方便,對現(xiàn)場條件要求較高,需足夠的進(jìn)出通道,故一般需在墻面外板材安裝前先行安裝整體浴室,現(xiàn)場交叉多,不易協(xié)調(diào),浴缸下部管道維修也不方便;③托盤為樹脂,墻面為彩紋鋼板,浴缸和托盤分離,拼裝不受裝飾施工限制,對現(xiàn)場條件要求較低,交叉很少,且外表更美觀。由此可見,即使同一類型不同生產(chǎn)方式的產(chǎn)品,其建造工法及對安裝過程的要求也有較大區(qū)別。
在裝配式內(nèi)裝修體系中,適宜的材料選擇是部品選型的重要考慮因素(見表1)。以輕鋼龍骨隔墻體系技術(shù)選型為例,其包括龍骨選型和板材選型。不同生產(chǎn)廠家的龍骨型號和性能參數(shù)不同。在龍骨選型時(shí)需同時(shí)考慮墻體厚度、隔聲要求、功能要求等因素,同時(shí)還要滿足特殊部位的需要,如需要懸掛較大重物的位置,要進(jìn)行龍骨和墻面的特殊處理。在板材選型時(shí)一般根據(jù)房間的功能要求進(jìn)行確定,普通石膏板可用于臥室、起居室等干燥房間,廚房、衛(wèi)生間等潮濕房間宜采用水泥壓力板,也可采用防水石膏板。適宜的材料選擇可提升建筑使用的舒適度和性能質(zhì)量,對裝配式內(nèi)裝修體系的實(shí)施非常關(guān)鍵。
工法與成本的優(yōu)化關(guān)系是確定部品選型的關(guān)鍵。在中國院近年來實(shí)施的項(xiàng)目中,委托方非常糾結(jié)和謹(jǐn)慎地對待裝配式內(nèi)裝修的成本造價(jià),因?yàn)槟壳笆袌鲋心芾玫馁Y源及合適生產(chǎn)廠家并不多,而能提供優(yōu)質(zhì)價(jià)格與高質(zhì)量保證的更少。同時(shí)傳統(tǒng)部品是否適用于新體系,新型部品是否能讓普通工人理解并安裝到位等問題阻礙了項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度和傳統(tǒng)招投標(biāo)流程,很難判斷項(xiàng)目造價(jià)指標(biāo)和成本預(yù)控。在每個(gè)項(xiàng)目實(shí)施之前,應(yīng)確定采用的工法與選用的部品材料參數(shù),盡可能在設(shè)計(jì)階段確定方向。應(yīng)注意不能采用傳統(tǒng)先設(shè)計(jì)后訂材料的方式,這樣很難控制造價(jià),并且會為后期招標(biāo)帶來許多變數(shù)。同時(shí)裝配式內(nèi)裝修與傳統(tǒng)裝修在材料部品成本計(jì)算上也不同,不應(yīng)該以單一成本忽略整體成本的計(jì)算,因?yàn)檠b配式體系是一個(gè)完整的項(xiàng)目實(shí)施,在造價(jià)比較上應(yīng)該采用綜合比較的方式,特別是需要考慮施工效率優(yōu)化、后期維護(hù)優(yōu)勢等環(huán)節(jié),否則會在選擇確認(rèn)材料時(shí)誤以為直觀價(jià)格高而忽視對整體項(xiàng)目成本的集約。以地面架空與傳統(tǒng)土建找平及木龍骨地壟工法進(jìn)行舉例,如表2所示,可見綜合造價(jià)與傳統(tǒng)相比差異在可控范圍內(nèi),卻優(yōu)于濕法作業(yè)的性能并提高施工效率。
表1 住宅內(nèi)隔墻不同形式性能比較
裝配式內(nèi)裝修絕對不能割裂成單一的專業(yè),更不能理解為一種施工工法。其與裝配式建筑共同構(gòu)成整體的建筑產(chǎn)業(yè)化體系,并有助于推動全鏈條各專業(yè)、各工種、各類資源的協(xié)同發(fā)展,凸顯建筑現(xiàn)代化的低碳、綠色、節(jié)能、節(jié)材、控制造價(jià)、提高質(zhì)量、優(yōu)化管理等優(yōu)勢,力求做到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)過程機(jī)械化、建設(shè)管理規(guī)范化、建設(shè)過程集成化、技術(shù)生產(chǎn)科研一體化,增強(qiáng)資源利用可持續(xù)性。國內(nèi)裝配式內(nèi)裝修還處于起步階段,設(shè)計(jì)、施工、材料的整體產(chǎn)業(yè)鏈資源并不多,且針對性的國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范措施尚未形成,傳統(tǒng)工人存在很難理解其建造工法并實(shí)施,其選擇性也較單一,導(dǎo)致消費(fèi)者難以接受裝配式內(nèi)裝修的工業(yè)感。因此需要不斷成熟化裝配式內(nèi)裝修體系,發(fā)揮其優(yōu)勢,優(yōu)化其劣勢,開展創(chuàng)新性模式探索,解決與傳統(tǒng)工藝對接難題,推動建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。
表2 地面架空與傳統(tǒng)砂漿找平、木龍骨地壟工法綜合比較
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