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装配式建筑技术干货之管线分离 2021-01-04

1、分离体系概念

一般的住宅,从设计,施工管理直到交付使用都是统一建造一次性完成的成品。换言之,住房的空间布局,设备系统,内部装修都是静止不变的实体,住户只能被动的去接受,没有发挥的余地。住户群体都是一个模式,没有变化,不能适应不同住户的要求。能否让住宅来适应人,体现以人为本的原则,使住户能按照自己的意愿去改变住宅的空间形态,使住宅具有可变性与多样性。

所谓“住宅体系的分离化设计”,就是把住宅体系分离为固定与可变两个部分,并分别用控制法与叠加法进行设计的过程,以此方设计出兼具结构长寿命与空间灵活性的分离式住宅。由于住宅体系包含内容庞杂,大到结构、设备、套型空间,小到材料、细部构造做法,因此把住宅体系划分成固定部分与可变部分是做好分离化设计的基础。

2、分离体系核心

管线分离的核心思想之一就是“分离”——包括结构体与非结构体的分离、设备管线系统与结构体的分离、居住区域与用水区域的分离等,主要目的就是增加住户对居住空间的自主权,同时提高建筑空间的自由度与灵活性。


3、SI分离体系

SI住宅体系源于将建筑分为支撑系统与填充系统的理论,这一理念在日本得到了较为完善的发展与实践。SI住宅主要遵循着几个设计原则:

满足个性化需求。住户可以根据自身的需要改变室内结构布局;

独立分离原则。预留单独的管线和配线空间,不将其埋入结构体中,以便于后期改造,SI住宅上下层各户之间的竖向公共管线均设置于公共空间,以水平走向管线通至户内,因此将地板层架空300mm~400mm以容纳户内水平管线;

耐久性原则。提高材料与结构的耐久性性能,从而有效延长住宅寿命;

低成本原则。SI住宅虽然初期投资成本较高,但是从住宅的全寿命周期来说,后期便捷的维修和低成本的改造费用即可满足住宅的正常使用。

可变体系主要包括外围护系统(非承重外墙及分户墙、窗下隔墙、单元门)、内装部品(架空地板、吊顶天花、非承重隔墙)、内装设备(给排水系统、电器与照明系统、燃气系统、暖通与空调系统、新能源系统、智能化系统)、主要部品群(整体卫浴、整体厨房、综合收纳)。可变体系的各个部分都是工厂生产、市场流通的工业化产品,由住户在设计指引下自行选择搭配,按照每户实际的生活需求设计套型,搭建住宅空间。

4、分离原则及方法

分离化设计原则是指结构部分与设备管线的分离。借鉴日本SI住宅思想,可把结构与设备的分离化设计归纳为以下几个原则:

✔ 采用有利于维修更新的配管形式,不把管线埋入结构体中;

✔ 竖向管线统一设置在公共设备区,再由各层接横管入户,户内不设竖管;

✔ 在公共区域预留设备空间,为将来增加设备管线做好准备。

SI体系住宅的设备管线不同于以往的施工做法,电气管线、给排水管、消防管等不埋在结构体或墙壁里面,管线的衔接与配置也有所不同,归纳设备管线的配置方式有如下几项特点:

✔ 采用集水头或集线头的分布模式:采用模块式方法以整组为单位利用集水头,每一组集水头可分4~6个出水口,冷水、热水集水头分开配置,可在工厂整组制作并完成试压,整组搬运至现场铺设即可。

✔ 采用辐射状配置:目前传统的给水管配置均采用硬管(不锈钢管或铜管),一组干管从自来水引入开始处最粗,每分配一段出水口,干管就相对缩小一号,管路就像树木分支展开越到末端就越细,此谓树状结构配置。此种配置虽合乎流体力学原理,但每一节点都必需经过烧焊、试压处理,工人技术好坏则影响质量甚大。以辐射状分布的集水头配置,一组集水头管4~6个出水口,出水口与集水头之间采取一对一配置,即每一出水口单独配置一条可挠性的管子,此虽耗费较多管材但确保整体施作,质量相对稳定少有泄漏情况发生。这种方式也提高了操作的便捷性,降低施工技术要求,工人只需要经过短时间训练后即可操作安装。

✔ 采用一对一单一管线配置,中间没有衔接或焊接:以集水头为例,从集水头分支管到出水口之间的管子,中间段不作任何衔接,通常传统硬管长度为6米,因此每超过6米长就必须再做续接,而分离式住宅体系的设备管线使用的可挠性管长度可以超过30米,中间不用续接也不会产生漏水,将来也比较容易检修处理。采用可挠性管还可以依据环境产生不同的弯曲变化,使管线按空间需求更加灵活地铺设,

✔ 架空地板层下设管线、同层排水:分离式住宅的设备设置的一大特色就是在本层本户的架空地板层设置排水管,这种设置原则是水管不再贯穿楼板,便于户内的检修和改造,而不会影响到下层任何位置。管线设置以给排水管、燃气管为主,因排水管需要保持1/50的排水坡度外加走管空间,地板需要架空200mm~300mm的高度,在此基础上敷设地板也可以进行二次找平,弥补结构楼板浇筑施工产生的误差。分离式住宅的卫生间尽可能采用整体卫浴,这种干式施工法不仅操作简便、技术要求低,由FRP制作成形的水盘也把漏水机率降到最低。区别于传统工法,整体卫浴采用高架施工模式,架高的高度是为了让污水管与排水管能顺利从底部直接通往管道间干管,而不必穿过楼下楼板再与管道间干管连接。

✔ 强弱电线置于天花顶板:将强弱电线置于顶板结构层表面,与地面层的水管分离开,避免互相影响。目前日本和台湾的技术已开发出扁平式电线,只需要粘贴在天花结构层即可,不仅方便施工、无需吊顶,也有效节约了顶板空间。

✔ 垂直管井设置在公共走道附近,以利检修与更新:将大楼的垂直管井集中设置于电梯间旁或公共走廊内,并预留有足够大的检修门。无论是保养、维修或更新都不会影响到户内的正常生活。分离式住宅的设备分离设计为百年住宅体系奠定了技术基础。

5、管线分离为结构体系带来的挑战

在设计结构系统时需要探讨的问题除了传统住宅结构设计的相关问题外,还要结合SI住宅体系综合考虑,例如结构选型如何满足以后可变体系的灵活安装使用,结构荷载应适当增加活荷载以满足可变体系变化增加的荷载,结构梁板与设备管线互相分离,容纳设备走线的层高最小尺寸,提高完成后的支撑体精度以满足可变体系的模数化尺寸要求等。这些问题都涉及到恒定体系与可变体系之间的关系,处理好这些问题才能使分离式住宅的两个体系相互协调统一,在满足居住者舒适性的前提下延长住宅的使用寿命。

来源:金茂平建筑科技

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