装配式住宅水泥基复合夹芯墙板标准化应用技术研究

王 军，王鑫琦

（甘肃建投住宅产业新型材料有限公司，甘肃 兰州 730300）

0 引言

以装配式建筑及绿色建筑为主要发展方向的建筑业新业态迅猛发展，传统粗放式和劳动密集型的手工建造方式已不能适应国家“低碳经济”“绿色环保”的建筑发展理念［1］。随着 2017 年住房城乡建设部发布《“十三五”装配式建筑行动方案》，各地政府加大投入力度和政策支持，鼓励行业内设计、施工、部品部件制造等上下游企业发展装配式建筑，探索产业化、工业化的新工艺、新技术、新材料和新业态［2］。以各类装配式建筑体系为主要抓手，将建筑业“搬进工厂”，促进转型、开拓新产业，是新时代建筑行业发展的必由之路［3］。作为一种重要的装配式建筑建造体系，甘肃建投结合本省钢材产能充裕、钢结构技术成熟等特点，在兰州新区以 EPC 的模式，投资建设 10 万 m2以装配式钢结构为主要主体结构形式的装配式钢结构保障房项目，其内隔墙体全部使用新型绿色墙材－水泥基复合夹芯墙板，在高强、轻质、自保温的基础性能上，以非砌筑的形式形成装配式板材，装配率高，应用效果突出［4-5］。同时在项目建设过程中，公司对墙板装配构配件使用功能的集成化、生产方式的标准化、工业化、机械化、信息化等方面进行了相关探索和应用，但在此过程中同样暴露出诸多问题和不足。本文结合水泥基复合夹芯墙板（简称“墙板”）在甘肃建投兰州新区装配式保障房项目中的具体应用实践，介绍墙板构配件在装配式住宅中标准化应用的相关研究。

1 工程概况

该项目是“国家重点研发计划绿色建筑及建筑工业化重点专项科技示范工程”，采用“装配式钢结构+三板体系”的全装配式住宅小区。项目总用地面积 84.306 亩。项目由 10 栋装配式钢结构住宅楼、附属商铺和车库组成，建筑总面积约 101 316 m2。

2 项目墙板构配件安装关键技术应用

2.1 墙板构配件生产设计深化及编码设计

能够匹配并适应装配式钢结构体系的墙体板材，必须满足非砌筑的要求［6］。因此墙板构配件需要尺寸模块化、功能集成化。但目前装配式建筑设计依然处于探索阶段，各个专业间缺乏能够共同协调工作的设计平台，导致装配式住宅设计缺乏集成化思考，并且对装配式建筑构配件的相关研究较少。为解决现场施工与墙板生产制造过程的配合衔接，在甘肃建投兰州新区装配式保障房项目中根据建设方“墙板构配件生产阶段预埋电气管线”的建设要求，墙板构配件在生产前对墙板进行了相应的深化设计。根据工程设计图纸中不同户型及楼层高度、梁高以及电气管线盒位置，采用 BIM 等相关技术设计出墙板深化设计图；确定墙板的平面位置、安装方向、卡件位置、墙板接缝位置、标准板及线盒板的排布位置等信息。同时墙板构配件除了需要控制高度、宽度等几何尺寸外，还需在生产阶段提前预置线管、插座、开关盒。因此预埋线盒墙板除规格尺寸外，还要将线盒的详细信息标注清楚。因为墙板生产需要同时考虑几何规格尺寸和预埋线盒位置，造成墙板规格较多，为避免由于规格繁多造成墙板生产后发生的错漏碰缺等问题，在深化设计阶段，翻样图中需要标注清楚墙板编号、墙板高度、墙板榫槽方向、线盒纵横向位置及正反方向、管线盒的长短及数量、与墙板边缘的位置关系等，通过 BIM 技术建模实现模型化可视化，对墙板在施工图的基础上建立参数化设计模型，形成构件库，并以此为基础对墙体进行生产构件排板配板（见图 1）。

图1 墙板参数化设计

在生产阶段利用深化设计结果对墙板进行编号，标识清楚楼号、楼层、户型、墙号、板号等信息。生产完成的墙板构件，每块墙板对应一个出厂二维码及编码，使用喷码设备喷涂在墙板表面（见图 2）。该二维码将包含墙体基本规格参数、安装楼号、楼层、户型、墙体部位及技术交底、安全交底等安装信息，还包含了墙板生产日期、生产班次、出厂检测信息、检验报告、合格证等生产制造信息，实现了从深化设计、生产制造、产品质检、施工安装信息等全流程信息回溯，每块墙板在安装完成后都有自己的“身份证”，实现全过程质量可追溯。

图2 二维码及编码喷涂设备

2.2 墙板内预埋管线生产技术

为了有效提高建筑墙体与电气一体化装配率，根据墙板深化设计图纸，在墙板生产阶段进行电气管线预埋。按照前期深化设计所标注的编号，提取相应墙板规格信息，严格定尺生产，在墙板模具上预埋固定电气管线，墙板内预埋管线主体结构对接部位放置挤塑板，当墙板生产完成后拆除预留接线位置的挤塑板作为管线对接空间（墙板生产工艺详见图 3）。

图3 预埋管线墙板生产工艺

2.3 墙板内预埋管线连接技术

该技术是将墙板上的电气管线盒在工厂提前预置，墙板在现场安装时只需将梁板等预留的管线接口与墙板内的管线接口用套管连接，并对接口处进行处理，就达到了管、线连接的目的。硬质和半硬质阻燃型塑料电气管，可采用套管粘接法或端头连接，接头处应固定牢固（节点做法详见图 4、5）。

图5 插座预留管线侧面连接节点图

3 项目实践过程中遇到的问题

以该项目为依托，对墙板构配件功能集成化、生产标准化方面进行大量尝试，遇到了诸多实际问题。例如墙体门边板由于宽度过小，导致墙板形状类似于细长杆件，受力性能较差，构配件易发生破损；预埋线盒墙板规格繁多，线盒位置不规律等。这些问题给后续的生产和安装工作造成了较大压力，易出现生产和安装失误，增加了工程质量管理难度。

4 水泥基复合夹芯墙板标准化应用的相关研究

装配式住宅建筑作为工业化集成产品，应体现其产业化制造、装配式建造的建筑优势，因此墙板构配件应充分考虑工业化、标准化、通用化、多样化的原则，将传统的现场建造模式，转变为厂家制造模式。实现建筑构配件工业化生产的首要条件便是降低生产难度，满足构配件标准化、模块化的生产要求，减少构配件规格种类，减少装配难度，加快安装进度，减少施工成本。为达到上述目的，公司基于在甘肃建投兰州新区装配式保障房项目墙板安装工程中遇到的生产、安装痛点，进行以下墙板构配件标准化相关研究。

4.1 空间单元标准化模数组合设计

目前装配式建筑设计缺乏模块化考虑，厨卫空间尺寸主要考虑使用功能要求，未充分考量装配式住宅拼接式的建造方式，设计阶段未能做到将墙板构配件模数尺寸和使用功能相结合进行空间设计。由于墙体尺寸与墙板标准模数不协调，造成墙板安装过程中补板和非标准板较多，导致墙板大面积裁切、补板，未能充分体现出装配式建筑减少现场作业，保护环境，减少能源浪费的优点。装配式住宅构配件作为装配式住宅最基础的拼接单元，是装配式住宅工业化生产的最基本部分，要想提高建筑工业化程度，真正实现墙板构件的标准化、通用化工业生产，因此通常选用构配件标准尺寸作为尺寸协调中的增值单位。在装配式住宅前期设计阶段，便应进行逆向设计。以墙板构配件为例，设计初期应首先考虑将墙板构配件模数尺寸与空间设计尺寸相结合，尽量使墙板构配件标准模数拼接尺寸与墙体空间尺寸相吻合，从源头上减少补板和非标准板的产生。

4.2 墙体连接节点标准化设计

根据墙板安装实际经验，墙板间的 L 型、T 型连接节点、门窗洞口边墙板等部位，易出现墙板裂缝和缺棱掉角，并且维修较为复杂，是质量问题的高发部位。为解决此问题，采用新型异形转角板，将墙板薄弱连接节点转变成在工厂预制完成的可靠、简单、防水性能好的标准化连接节点，避免了墙板安装过程中的 L 型、T 型节点连接施工，使墙板之间的连接简化为“一字型”连接；同时该类异形转角板还可以作为门边板使用，能够有效增强门边节点的整体稳定性，提高门边板强度，避免安装施工对其造成破坏；异形板的使用可有效降低施工难度、节约成本、提高效率，提高墙板构配件标准化程度（预制 L 型、T 型异形板详见图 6、7）。

4.3 墙板构配件功能集成的标准化应用

图6 预埋 L 型连接节点（单位：mm）

图7 预埋 T 型连接节点（单位：mm）

装配式建筑拼接式的建造方式，决定了原本在施工现场完成的大量工作，由工厂化的作业所替代。因此建筑构配件种类越统一，构配件功能集成化程度越高，所使用的配件数量就越少，生产效率就越高，施工工艺就越简单，施工速度也随之加快。建筑构配件的标准化、功能集成化是装配式住宅产业化、工业化的发展趋势。在甘肃建投兰州新区装配式保障房项目中，墙板作为内隔墙体配件材料，在构配件标准化、功能集成化方面做了大量相关工作［7-8］。公司在项目中，首次应用内隔墙板电气管线预埋技术，该技术有效地提高了墙板构配件的功能集成化水平，取得了较好的社会效益。但是在实践过程中，也发现了诸多问题和不足。例如前期电气设计并未考虑墙板构配件的装配使用，造成电气管线布置与墙板拼接排板不能吻合，最终导致墙板内电气管线位置不规则；预埋线盒墙板规格过多，给后续的生产和安装工作造成较大压力。

针对该问题，首先在设计阶段，便应引入集成化设计的工作理念。装配式建筑集成化设计的核心是集成，信息化是集成的手段。建筑、结构、电气、室内设计、墙板构配件生产厂家应互相紧密配合。利用 BIM 技术等信息化手段组建各专业综合设计平台，进行综合设计。在设计过程中应考虑设备及管线的尺寸、位置、数量等因素，并与其他设计专业及时沟通，密切配合，做到电气设备定位准确，管线预留不多不漏，路由通畅，就能有效避免在后续的构配件拼装过程中出现问题。室内设计应与电气管线布置与排板设计综合考虑，电气管线位置按照墙板标准尺寸模数布置，尽量将管线位置设计在墙板正中位置，避免出现不规则尺寸管线预埋墙板，简化墙板规格数量，提高墙板构配件标准化、通用化程度。

在预埋管线墙板构造设计方面，墙板预留管线与主体结构管线对接处预留位置尺寸应适当放大，接线盒的预留需充分考虑出线位置，留出容错空间，避免因为施工误差使电气管线预埋位置错位，造成主体结构内管线与墙体内管线相衔接处无法对接准确，顺利贯通问题。当墙板中需要预留电气箱体时，可在保证墙板构配件材料安全的前提下，将预留安装尺寸在实际箱体尺寸的基础上适当放大，便于箱体的安装及固定。

5 结语

内隔墙板构配件作为装配式住宅的重要组成部分，构配件的功能集成化和规格标准化是提高生产效率、简化施工流程必要前提。如何使墙板构配件在保证功能集成的前提下，尽可能控制构配件的规格数量，以标准化构配件规格保证规模化产业生产，则成为一个重要的研究课题。本文以甘肃建投兰州新区装配式保障房项目为依托，从空间单元的标准化设计、连接节点的标准化应用、墙板构配件功能集成标准化应用几个方面入手，研究提高装配式住宅墙板标准化应用程度，从而提升内隔墙板工程的装配效率和墙板构配件的生产速度，为进一步推广装配式住宅产业化做出应有的贡献。