裝配式建筑

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作建筑用構(gòu)件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。模塊化建筑則是在受控的工廠環(huán)境中生產(chǎn)建筑模塊，然后將其運(yùn)送到現(xiàn)場進(jìn)行組裝。本質(zhì)上，模塊化建筑是裝配式建筑的一種高級形式。其共同特點在于，允許車間制造和建筑場地準(zhǔn)備同步進(jìn)行，可確保靈活性以及施工準(zhǔn)確性。

2016年9月，《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)發(fā)布，指出“發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，有利于節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動能、推動化解過剩產(chǎn)能”，還列明“以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進(jìn)地區(qū)”。

《北京城市總體規(guī)劃（2016年-2035年）》第80條中列明，“新建保障性住房全面采用裝配式建筑，提高裝配式建筑在新建商品住房中的比重，到2020年達(dá)到30%以上，到2035年前全面采用裝配式建筑?！?/span>

2024年5月，央視新聞發(fā)布了《3個月封頂 北京首個裝配式危舊樓改造項目完成》的報道。北京市首個裝配式危舊樓改造項目——西城區(qū)樺皮廠胡同8號樓，正式迎來居民入住。樺皮廠胡同8號樓建于上世紀(jì)70年代，由于樓房基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)老化，且存在安全隱患，居民改造意愿強(qiáng)烈。采用混凝土模塊化建造技術(shù)，項目建設(shè)共縮短了70%的工期，90%的工作于工廠內(nèi)完成，同時減少了75%的建筑垃圾排放，節(jié)約了25%的建筑材料。新房明亮整潔，每層都配備電梯。房屋內(nèi)安裝了節(jié)能設(shè)施，也進(jìn)行了水電氣熱智能化升級。同時，為照顧老年居民，樓道和電梯周邊提供了“適老化”設(shè)備。在距故宮只有5公里的城市核心區(qū)開展舊樓改造，主要制造過程都搬進(jìn)了工廠，有效降低了施工的不良影響。

針對裝配式建筑，本文引介幾則國際案例，供從業(yè)者思考，如何把這項技術(shù)應(yīng)用于低碳、韌性、可負(fù)擔(dān)住房的未來。

可以肯定的是，裝配式建筑源于工業(yè)革命，由機(jī)器生產(chǎn)推動而來。勒·柯布西耶在《走向新建筑》中寫道，“建筑是供人居住的機(jī)器”。裝配式建筑正是“機(jī)器”的生動寫照，倫敦水晶宮、巴黎埃菲爾鐵塔等標(biāo)志性建筑，可謂最早的嘗試。二戰(zhàn)后，住房需求激增，勞動力嚴(yán)重短缺，裝配式建筑得以快速發(fā)展。因在車間生產(chǎn)并運(yùn)送到現(xiàn)場裝配而來，裝配式建筑可減少建筑廢料并充分利用材料，且大大縮短施工周期，具有顯著環(huán)境優(yōu)勢。由于在嚴(yán)格品控下生產(chǎn)制造，且施工過程不受天氣影響，裝配式建筑可使用50到100年甚至更久。時至今日，裝配式建筑的推廣語是“像造汽車一樣建房子”。

裝配式（預(yù)制式）建筑如今依然被視為對行業(yè)的顛覆，但這一概念歷史悠久。研究者統(tǒng)計，1900年-2008年期間，英文“預(yù)制式”（藍(lán)色Prefabricated和紅色Prefab兩個單詞）出現(xiàn)的次數(shù)，在二戰(zhàn)后曾達(dá)到高峰。

中建海龍珠海基地裝配式建筑車間內(nèi)，正在裝車的建筑模塊外部有“像造汽車一樣建好房”的語句

德國裝配式建筑：從應(yīng)對住房短缺，到追求環(huán)保節(jié)能

德國有相當(dāng)長的裝配式建筑應(yīng)用歷程。包豪斯藝術(shù)學(xué)院1920年代設(shè)計出裝配式建筑，德國最早的大板式建筑于1926-1930年建造于柏林的Lichtenberg區(qū)。二戰(zhàn)后至今，經(jīng)歷了① 以預(yù)制混凝土大板建筑為主的初級階段（1945-1960年）；② 裝配式建筑的發(fā)展階段（1960-1980年）；③ 混合結(jié)構(gòu)小型住宅的成熟階段（1980年代至今）。

德國國際合作機(jī)構(gòu)關(guān)于裝配式建筑在德國應(yīng)用的幻燈片封面

二戰(zhàn)之后，德國眾多城市亟待在廢墟上重建。時間緊張、經(jīng)費欠缺，大板建筑在此背景下發(fā)展起來。以鋼筋混凝土為主要材料，集中預(yù)制混凝土構(gòu)件，并進(jìn)行現(xiàn)場安裝，產(chǎn)品以鋼筋混凝土大體量高層建筑為主。初級階段的目標(biāo)在于，建立起工業(yè)化的建造體系。

1960-1980年代，德國經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，進(jìn)一步促進(jìn)建筑構(gòu)件機(jī)械化發(fā)展，著眼于提升建造質(zhì)量。這一階段，德國在中小學(xué)校以及大學(xué)建筑中普遍采用了裝配式建筑。

1980年以來，進(jìn)入成熟階段。重點是要進(jìn)一步降低住宅物耗與環(huán)境負(fù)擔(dān)，發(fā)展資源循環(huán)型住宅。出于保護(hù)環(huán)境，德國建筑行業(yè)走向綠色發(fā)展道路。隨著技術(shù)逐步成熟，裝配式建筑在低能耗上的表現(xiàn)也越來越出色。此時，大力發(fā)展模塊化建筑，采用木結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)作為骨架，按照設(shè)計需求定制臥室、客廳、廚房、衛(wèi)生間等功能模塊（含廚衛(wèi)水電），從車間運(yùn)到工地現(xiàn)場，通過預(yù)埋件拼接成建筑。目前，德國在獨棟和雙拼住宅領(lǐng)域，裝配式建筑的應(yīng)用最多。這類小住宅，舒適、環(huán)保、美觀，還能滿足住戶的個性化需求。

廢墟上重建的東德預(yù)制模塊式住房海報

1970年代初，民眾不滿于住房條件惡劣，推動了“東德住房計劃”出臺，大量建造快速、價廉的裝配式住房。到1980年代末，該計劃成效顯著，住房短缺基本解決。

新加坡裝配式建筑：持續(xù)數(shù)十年服務(wù)于“居者有其屋”夢想

新加坡的裝配式建筑，是政府為多快好省地建設(shè)保障性住房而引入。新加坡剛獨立時，社會發(fā)展落后，住房極為匱乏，解決住房問題成為基本國策并持續(xù)至今。組屋是由新加坡建屋局提供的“經(jīng)濟(jì)適用房”。為早日實現(xiàn)“居者有其屋”的目標(biāo)，建屋局1980年代初將裝配式建筑理念引入住宅工程。時至今日，新建組屋的裝配比例已達(dá)70%以上。常見的組屋預(yù)制構(gòu)件，有預(yù)制混凝土梁柱、剪力墻、預(yù)應(yīng)力疊合樓板、建筑外墻、樓梯、電梯井等，已形成一套完整、可復(fù)用的預(yù)制構(gòu)件系統(tǒng)。

新加坡裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化要求及技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點。圖表皆來自 孫曉峰 謝強(qiáng) 李曉源 新加坡裝配式建筑發(fā)展路徑研究

新加坡建屋局發(fā)布的“建筑環(huán)境產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型藍(lán)圖”，清晰呈現(xiàn)出對裝配式建筑的重視。

美國裝配式建筑：從更安全的獨立住宅，到更可負(fù)擔(dān)的多戶建筑

美國的住房背景如下所列。

因氣候變化導(dǎo)致的家庭風(fēng)險增加，被列為住房挑戰(zhàn)之一。據(jù)《美國住房狀況報告2021》， 2020年全美有22起損失超過10億美元的災(zāi)難，高于以往任何年份，造成總損失達(dá)950億美元。數(shù)十年來，在氣候變化刺激下，災(zāi)害的頻率和嚴(yán)重程度都在增加。1980年代，平均每年僅發(fā)生3次損失達(dá)10億美元的災(zāi)難，每年災(zāi)難總損失約180億美元。到2010年代，10億美元損失以上災(zāi)難每年平均發(fā)生12次，平均災(zāi)難損失飆升至810億美元。對房主而言，災(zāi)難導(dǎo)致的房屋維修實際支出，從2000年的80億美元攀升至2010年的140億美元，再到2019年的260億美元。惡劣天氣越來越普遍，對美國各地的家庭構(gòu)成了巨大威脅。

另外，現(xiàn)有待售房屋供應(yīng)量空前緊張。據(jù)統(tǒng)計，2021年2月全美市場有103萬套現(xiàn)房，低于前一年的146萬套。待售住宅中，單戶住宅僅有87萬套，這是自1982年以來的最低記錄。住房供應(yīng)量受限，最大原因在于，2000年代中期以來，新住房產(chǎn)量不足。新建住宅為有意向換房的人創(chuàng)造了住房選擇，為潛在購房者騰出了現(xiàn)有住房。因此，有必要在未來幾年持續(xù)增加住房建設(shè)，實質(zhì)性推動當(dāng)今美國市場住房供應(yīng)量增長。

近年來有不少裝配式模塊化建筑最終失敗的案例訴諸報端，包括：Katerra的破產(chǎn)、Skender的模塊化建筑業(yè)務(wù)關(guān)閉，以及谷歌多倫多Sidewalk Labs項目的取消，但其吸引力不容忽視。以下提供美國裝配式建筑應(yīng)用于小型單戶或聯(lián)排住宅和高層可負(fù)擔(dān)住房的兩個案例。

裝配式建筑提供更安全的獨立和聯(lián)排住宅

裝配式住宅建造公司Onx首席執(zhí)行官Ash Bhardwaj記得，他初到美國時，對該國住房深感震驚。在歐洲和亞洲，房屋通常用混凝土或磚建造；而在美國，木材是首選材料。美國影視劇中常出現(xiàn)人抓狂撞墻的情景。如果在其他國家，弄不好會撞斷手腳。Onx于2021年成立，專注于獨棟住宅建設(shè)，在蓬帕諾海灘開設(shè)了一家新工廠，計劃在未來七年內(nèi)擴(kuò)大到全美10家工廠，將年產(chǎn)量提高到10000套以上，覆蓋美國大部分地區(qū)。

Onx的方法如下所列。

其一，運(yùn)用高質(zhì)量材料。Onx的所有房屋，都是由預(yù)制混凝土墻和車間生產(chǎn)的廚衛(wèi)隔間制作而成。這種模塊式住宅，可在30天內(nèi)完工，遠(yuǎn)少于同類傳統(tǒng)住宅建造所需的8個月平均工期。木材成本低，是獨棟房屋的首選材料，但易受到火災(zāi)、腐蝕和氣候災(zāi)難的破壞。與之相比，混凝土以耐久性、韌性和能源效率而聞名。綠色混凝土是未來住宅建設(shè)的首選材料，也是氣候適應(yīng)的解決方案。Onx每棟住宅產(chǎn)品都使用預(yù)制混凝土墻，意味著遭受風(fēng)暴和水浸發(fā)霉而破壞的風(fēng)險更低，因此保險成本更低，這是當(dāng)前困擾美國房主的巨大問題。據(jù)稱，Onx提供的住房保險成本減半。

其二，垂直整合。垂直整合（Vertical Integration）是一種商業(yè)策略，通過擁有和控制其上游或下游的供應(yīng)方，公司、集團(tuán)等經(jīng)營實體，實現(xiàn)對整條產(chǎn)品或服務(wù)供應(yīng)鏈上更多環(huán)節(jié)的掌控。其目標(biāo)是創(chuàng)建閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，以持續(xù)提高生產(chǎn)能力，降低運(yùn)營成本。Onx擁有土地并擔(dān)任開發(fā)商，經(jīng)營工廠并生產(chǎn)材料和建筑模塊，最終組裝房屋并將其出售給買家。

Onx開發(fā)的大多數(shù)住宅項目中，買家只有不同型號的選擇，區(qū)別僅是臥室數(shù)量和大小。但設(shè)計并配置專用技術(shù)和電器，以最大限度降低供暖和制冷成本。保溫隔熱是住房的重要功能。Onx使用三明治式多層面板的強(qiáng)大隔熱性能，比傳統(tǒng)住宅用的隔熱材料表現(xiàn)更佳。正如Bhardwaj所說：“市場動態(tài)決定了價格。建造同樣大小的房子，我們的成本更低，還可為消費者提供升級服務(wù)。例如，在佛羅里達(dá)州建造的所有房子都配置防颶風(fēng)窗戶，這樣因地制宜的氣候適應(yīng)性配置，其升級費用為15000至20000美元。”

裝配式建筑助力可負(fù)擔(dān)住房的供應(yīng)

紐約布魯克林海軍造船廠（Brooklyn Navy Yard）舊址，已改建為創(chuàng)意辦公室和定制制造業(yè)務(wù)的大型工業(yè)園區(qū)，其中有一家裝配式房屋建造工廠，擁有面積近萬平方米的線性生產(chǎn)場地。2016年，這家工廠制造出930個鋼框架模塊，運(yùn)到位于布魯克林巴克萊中心的場地，相互堆疊連接，成為461 Dean項目——一棟共32層、有363個居住單位的住宅樓。同年，工廠被收購，成立了名為FSM（Full Stack Modular）的預(yù)制模塊化建筑公司，專注于多戶住宅、賓館、學(xué)生宿舍和可負(fù)擔(dān)住房的建設(shè)。

裝配式房屋有望在美國住房市場取得顯著進(jìn)展。洛杉磯是美國無家可歸者數(shù)量最多的城市，最近發(fā)布一項計劃，要為無家可歸者建造一個84套居住單元的過渡住房綜合體。該綜合體使用集裝箱建造。集裝箱即時可用的簡單性，確保了高效率建成投入使用。對所有面對住房負(fù)擔(dān)危機(jī)的城市而言，裝配式住房堪稱低成本高效率的解決方案。

FSM（Full Stack Modular）呈現(xiàn)了裝配式建筑的“設(shè)計-制造-建設(shè)-后期”全過程。在此，特別強(qiáng)調(diào)后續(xù)流程：

①創(chuàng)建項目庫：根據(jù)項目設(shè)計信息創(chuàng)建，可顯著縮減未來項目的設(shè)計時間。

②施工后分析：將建筑接入數(shù)據(jù)收集傳感器，用于傳遞有關(guān)建筑使用、能源效率和其他性能指標(biāo)的信息。

③用于運(yùn)行和維護(hù)的數(shù)字孿生：根據(jù)建筑設(shè)計信息創(chuàng)建的新數(shù)字雙接口，對接入的建筑進(jìn)行監(jiān)控和管理。有助于業(yè)主或運(yùn)營商降低成本，進(jìn)一步降低建筑的碳足跡。

世界最高的預(yù)制模塊式建筑之一，在布魯克林海軍造船廠建造，然后運(yùn)到461 Dean地址，像疊疊木一樣堆疊而成。

模塊建筑生產(chǎn)車間內(nèi)景

模塊建筑現(xiàn)場堆疊連接

Onx在格蘭德維爾開發(fā)的社區(qū)，有165棟全新的聯(lián)排住宅，每套有4或5間臥室，起價為40萬美元

日本無印良品的裝配式小屋：提供“生活在別處”的可能，也可作為ADU的示范

裝配式住房在日本很常見，從東京的多單元公寓到偏遠(yuǎn)村莊的普通平房，再到郊區(qū)的豪華住宅。裝配式建筑在日本興起，同樣由戰(zhàn)后重建和住房短缺促成。當(dāng)前日本在建新住房數(shù)量正緩慢下降，人口也在緩慢下降，預(yù)計到2065年，將從當(dāng)今約1.27億減少到8800萬。20年后，超過三分之一的日本人口將進(jìn)入65歲以上老齡時期，大部分日本人口已在大都市地區(qū)集中，數(shù)百萬套郊區(qū)和農(nóng)村住房空置。隨著經(jīng)濟(jì)停滯，對新房的需求正在蒸發(fā)。

由此，日本公司和設(shè)計師，對裝配式建筑的不同潛力進(jìn)行了思考。制造商們加倍努力設(shè)計和開發(fā)新產(chǎn)品，提供可定制和靈活的家居設(shè)計、配置額外的豪華電器和功能，同時考慮到日本易受自然災(zāi)害的影響，提供先進(jìn)的安全措施，以在不斷萎縮的市場中吸引更大份額。

極簡主義零售商無印良品早已涉足住宅建筑，并將預(yù)制技術(shù)運(yùn)用于項目中。無印良品以樸素美學(xué)和對功能主義的關(guān)注而聞名，2004年開始銷售房屋，與隈研吾等建筑師合作，創(chuàng)造了無印良品風(fēng)格房屋原型。上述設(shè)計成為工業(yè)化住宅產(chǎn)品的基礎(chǔ)，提供三種不同型號以滿足購買者對空間的需求，實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。后來擴(kuò)大了產(chǎn)品范圍，推出無印良品單間小屋，定位為露營和度假屋之用。室內(nèi)面積為9平方米，非常緊湊，但門廊和高屋頂卻創(chuàng)造出一個足夠3-4人放松的空間。

無印良品裝配式小屋。在無印良品產(chǎn)品展示頁寫道：“把它放在山間、海邊或花園里，它會立即與周圍環(huán)境融為一體，邀請你進(jìn)入全新的生活。這就是隱藏于全新的無印良品小屋概念背后的愿景?！?/span>

利用現(xiàn)有空間加建ADU的若干典型形式。左為車庫改造而成，與原住宅分離；中為后院加建分離式ADU；右為原住宅擴(kuò)建ADU。

近年來，作為增加可負(fù)擔(dān)性住房的途徑，歐美各國附屬居住單元（Accessory Dwelling Unit，ADU）持續(xù)升溫。經(jīng)歷過住房危機(jī)的轄區(qū)，把加蓋小房的合法化視為大事，美國西海岸高房價低密度地區(qū)尤為如此?？屏_拉多州的丹佛市，出臺了一項5年計劃，幫助9個正經(jīng)歷紳士化進(jìn)程的低收入社區(qū)設(shè)計、籌資和修建ADU。在5年計劃中，按照監(jiān)管機(jī)構(gòu)預(yù)先批準(zhǔn)的設(shè)計來建造模塊化ADU，流程更快，建設(shè)成本更低。該市還提供基金支持，以幫助建設(shè)籌資。由此，裝配式建筑也可在附屬居住單元加建的趨勢中找到用武之地。

為緩解住房短缺，溫哥華市在其小街或街巷旁增加了數(shù)千套小型后院住房，深受年輕夫婦以及退休者喜愛。 Brendon Purdy 攝

加拿大Smallworks公司提供的裝配式填充住房

加拿大Smallworks公司把裝配式建筑創(chuàng)新與傳統(tǒng)現(xiàn)場建設(shè)相結(jié)合，從而更快、更經(jīng)濟(jì)、更可持續(xù)地建造住房，以高效、高質(zhì)量的解決方案解決住房危機(jī)。值得一提的是，該公司與BC Passive House合作，生產(chǎn)出封閉墻板系統(tǒng)運(yùn)送到現(xiàn)場組裝，能提供極佳的保溫隔熱性能，大大提高能源效率，降低勞動力成本，減少浪費。在適當(dāng)?shù)慕ㄔ靾龅兀?span id="wnjdvsw" class="bjh-strong" style="max-width: 100%; color: rgb(51, 51, 51); font-weight: 700;">采用螺旋樁基礎(chǔ)系統(tǒng)，可削減對混凝土的需求，顯著減少碳排放。

裝配式建筑在應(yīng)急領(lǐng)域也有極大應(yīng)用潛力。比如：為難民提供居住點，災(zāi)后應(yīng)急避難所的建造，以及衛(wèi)生隔離點等。本文只提供裝配式建筑的日常應(yīng)用案例，在此不做贅述。

移動式醫(yī)療隔離裝置，包括五間醫(yī)療隔離室，提供先進(jìn)的高效空氣過濾器，WOW柜，兩個洗手臺，負(fù)壓室，以及帶醫(yī)用氣體供應(yīng)的墻體。

2011年海嘯襲擊日本東北部海岸后，港口小鎮(zhèn)Onagawa受災(zāi)特別嚴(yán)重。這是日本建筑師Shigeru Ban設(shè)計的裝配式臨時住房。Shigeru Ban是普利茲克獎得主，因在海地和盧旺達(dá)等地設(shè)計的獨特的紙板避難所結(jié)構(gòu)而聞名。(來源：相欣奕)