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裝配式建筑

裝配式建筑是指把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作建筑用構件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑。模塊化建筑則是在受控的工廠環境中生產建筑模塊，然后將其運送到現場進行組裝。本質上，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備同步進行，可確保靈活性以及施工準確性。

2016年9月，《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》(國辦發〔2016〕71號)發布，指出“發展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進供給側結構性改革和新型城鎮化發展的重要舉措，有利于節約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產效率和質量安全水平，有利于促進建筑業與信息化工業化深度融合、培育新產業新動能、推動化解過剩產能”，還列明“以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進地區”。

《北京城市總體規劃（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年達到30%以上，到2035年前全面采用裝配式建筑。”

2024年5月，央視新聞發布了《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70年代，由于樓房基礎結構老化，且存在安全隱患，居民改造意愿強烈。采用混凝土模塊化建造技術，項目建設共縮短了70%的工期，90%的工作于工廠內完成，同時減少了75%的建筑垃圾排放，節約了25%的建筑材料。新房明亮整潔，每層都配備電梯。房屋內安裝了節能設施，也進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”設備。在距故宮只有5公里的城市核心區開展舊樓改造，主要制造過程都搬進了工廠，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，供從業者思考，如何把這項技術應用于低碳、韌性、可負擔住房的未來。

可以肯定的是，裝配式建筑源于工業革命，由機器生產推動而來。勒·柯布西耶在《走向新建筑》中寫道，“建筑是供人居住的機器”。裝配式建筑正是“機器”的生動寫照，倫敦水晶宮、巴黎埃菲爾鐵塔等標志性建筑，可謂最早的嘗試。二戰后，住房需求激增，勞動力嚴重短缺，裝配式建筑得以快速發展。因在車間生產并運送到現場裝配而來，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，具有顯著環境優勢。由于在嚴格品控下生產制造，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（預制式）建筑如今依然被視為對行業的顛覆，但這一概念歷史悠久。研究者統計，1900年-2008年期間，英文“預制式”（藍色Prefabricated和紅色Prefab兩個單詞）出現的次數，在二戰后曾達到高峰。

中建海龍珠海基地裝配式建筑車間內，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：從應對住房短缺，到追求環保節能

德國有相當長的裝配式建筑應用歷程。包豪斯藝術學院1920年代設計出裝配式建筑，德國最早的大板式建筑于1926-1930年建造于柏林的Lichtenberg區。二戰后至今，經歷了① 以預制混凝土大板建筑為主的初級階段（1945-1960年）；② 裝配式建筑的發展階段（1960-1980年）；③ 混合結構小型住宅的成熟階段（1980年代至今）。

德國國際合作機構關于裝配式建筑在德國應用的幻燈片封面

二戰之后，德國眾多城市亟待在廢墟上重建。時間緊張、經費欠缺，大板建筑在此背景下發展起來。以鋼筋混凝土為主要材料，集中預制混凝土構件，并進行現場安裝，產品以鋼筋混凝土大體量高層建筑為主。初級階段的目標在于，建立起工業化的建造體系。

1960-1980年代，德國經濟復蘇，進一步促進建筑構件機械化發展，著眼于提升建造質量。這一階段，德國在中小學校以及大學建筑中普遍采用了裝配式建筑。

1980年以來，進入成熟階段。重點是要進一步降低住宅物耗與環境負擔，發展資源循環型住宅。出于保護環境，德國建筑行業走向綠色發展道路。隨著技術逐步成熟，裝配式建筑在低能耗上的表現也越來越出色。此時，大力發展模塊化建筑，采用木結構或鋼結構作為骨架，按照設計需求定制臥室、客廳、廚房、衛生間等功能模塊（含廚衛水電），從車間運到工地現場，通過預埋件拼接成建筑。目前，德國在獨棟和雙拼住宅領域，裝配式建筑的應用最多。這類小住宅，舒適、環保、美觀，還能滿足住戶的個性化需求。

廢墟上重建的東德預制模塊式住房海報

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：持續數十年服務于“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保障性住房而引入。新加坡剛獨立時，社會發展落后，住房極為匱乏，解決住房問題成為基本國策并持續至今。組屋是由新加坡建屋局提供的“經濟適用房”。為早日實現“居者有其屋”的目標，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70%以上。常見的組屋預制構件，有預制混凝土梁柱、剪力墻、預應力疊合樓板、建筑外墻、樓梯、電梯井等，已形成一套完整、可復用的預制構件系統。

新加坡裝配式建筑標準化要求及技術應用關鍵點。圖表皆來自 孫曉峰 謝強 李曉源 新加坡裝配式建筑發展路徑研究

新加坡建屋局發布的“建筑環境產業轉型藍圖”，清晰呈現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，到更可負擔的多戶建筑

美國的住房背景如下所列。

因氣候變化導致的家庭風險增加，被列為住房挑戰之一。據《美國住房狀況報告2021》， 2020年全美有22起損失超過10億美元的災難，高于以往任何年份，造成總損失達950億美元。數十年來，在氣候變化刺激下，災害的頻率和嚴重程度都在增加。1980年代，平均每年僅發生3次損失達10億美元的災難，每年災難總損失約180億美元。到2010年代，10億美元損失以上災難每年平均發生12次，平均災難損失飆升至810億美元。對房主而言，災難導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成了巨大威脅。

另外，現有待售房屋供應量空前緊張。據統計，2021年2月全美市場有103萬套現房，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。住房供應量受限，最大原因在于，2000年代中期以來，新住房產量不足。新建住宅為有意向換房的人創造了住房選擇，為潛在購房者騰出了現有住房。因此，有必要在未來幾年持續增加住房建設，實質性推動當今美國市場住房供應量增長。

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、Skender的模塊化建筑業務關閉，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用于小型單戶或聯排住宅和高層可負擔住房的兩個案例。

裝配式建筑提供更安全的獨立和聯排住宅

裝配式住宅建造公司Onx首席執行官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，在蓬帕諾海灘開設了一家新工廠，計劃在未來七年內擴大到全美10家工廠，將年產量提高到10000套以上，覆蓋美國大部分地區。

Onx的方法如下所列。

其一，運用高質量材料。Onx的所有房屋，都是由預制混凝土墻和車間生產的廚衛隔間制作而成。這種模塊式住宅，可在30天內完工，遠少于同類傳統住宅建造所需的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、腐蝕和氣候災難的破壞。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的首選材料，也是氣候適應的解決方案。Onx每棟住宅產品都使用預制混凝土墻，意味著遭受風暴和水浸發霉而破壞的風險更低，因此保險成本更低，這是當前困擾美國房主的巨大問題。據稱，Onx提供的住房保險成本減半。

其二，垂直整合。垂直整合（Vertical Integration）是一種商業策略，通過擁有和控制其上游或下游的供應方，公司、集團等經營實體，實現對整條產品或服務供應鏈上更多環節的掌控。其目標是創建閉環生態系統，以持續提高生產能力，降低運營成本。Onx擁有土地并擔任開發商，經營工廠并生產材料和建筑模塊，最終組裝房屋并將其出售給買家。

Onx開發的大多數住宅項目中，買家只有不同型號的選擇，區別僅是臥室數量和大小。但設計并配置專用技術和電器，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大隔熱性能，比傳統住宅用的隔熱材料表現更佳。正如Bhardwaj所說：“市場動態決定了價格。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。例如，在佛羅里達州建造的所有房子都配置防颶風窗戶，這樣因地制宜的氣候適應性配置，其升級費用為15000至20000美元。”

裝配式建筑助力可負擔住房的供應

紐約布魯克林海軍造船廠（Brooklyn Navy Yard）舊址，已改建為創意辦公室和定制制造業務的大型工業園區，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場地。2016年，這家工廠制造出930個鋼框架模塊，運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）的預制模塊化建筑公司，專注于多戶住宅、賓館、學生宿舍和可負擔住房的建設。

裝配式房屋有望在美國住房市場取得顯著進展。洛杉磯是美國無家可歸者數量最多的城市，最近發布一項計劃，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。對所有面對住房負擔危機的城市而言，裝配式住房堪稱低成本高效率的解決方案。

FSM（Full Stack Modular）呈現了裝配式建筑的“設計-制造-建設-后期”全過程。在此，特別強調后續流程：

①創建項目庫：根據項目設計信息創建，可顯著縮減未來項目的設計時間。

②施工后分析：將建筑接入數據收集傳感器，用于傳遞有關建筑使用、能源效率和其他性能指標的信息。

③用于運行和維護的數字孿生：根據建筑設計信息創建的新數字雙接口，對接入的建筑進行監控和管理。有助于業主或運營商降低成本，進一步降低建筑的碳足跡。

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

模塊建筑生產車間內景

模塊建筑現場堆疊連接

Onx在格蘭德維爾開發的社區，有165棟全新的聯排住宅，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村莊的普通平房，再到郊區的豪華住宅。裝配式建筑在日本興起，同樣由戰后重建和住房短缺促成。當前日本在建新住房數量正緩慢下降，人口也在緩慢下降，預計到2065年，將從當今約1.27億減少到8800萬。20年后，超過三分之一的日本人口將進入65歲以上老齡時期，大部分日本人口已在大都市地區集中，數百萬套郊區和農村住房空置。隨著經濟停滯，對新房的需求正在蒸發。

由此，日本公司和設計師，對裝配式建筑的不同潛力進行了思考。制造商們加倍努力設計和開發新產品，提供可定制和靈活的家居設計、配置額外的豪華電器和功能，同時考慮到日本易受自然災害的影響，提供先進的安全措施，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，并將預制技術運用于項目中。無印良品以樸素美學和對功能主義的關注而聞名，2004年開始銷售房屋，與隈研吾等建筑師合作，創造了無印良品風格房屋原型。上述設計成為工業化住宅產品的基礎，提供三種不同型號以滿足購買者對空間的需求，實現工廠化生產。后來擴大了產品范圍，推出無印良品單間小屋，定位為露營和度假屋之用。室內面積為9平方米，非常緊湊，但門廊和高屋頂卻創造出一個足夠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，它會立即與周圍環境融為一體，邀請你進入全新的生活。這就是隱藏于全新的無印良品小屋概念背后的愿景。”

利用現有空間加建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；右為原住宅擴建ADU。

近年來，作為增加可負擔性住房的途徑，歐美各國附屬居住單元（Accessory Dwelling Unit，ADU）持續升溫。經歷過住房危機的轄區，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尤為如此。科羅拉多州的丹佛市，出臺了一項5年計劃，幫助9個正經歷紳士化進程的低收入社區設計、籌資和修建ADU。在5年計劃中，按照監管機構預先批準的設計來建造模塊化ADU，流程更快，建設成本更低。該市還提供基金支持，以幫助建設籌資。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新與傳統現場建設相結合，從而更快、更經濟、更可持續地建造住房，以高效、高質量的解決方案解決住房危機。值得一提的是，該公司與BC Passive House合作，生產出封閉墻板系統運送到現場組裝，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。在適當的建造場地，采用螺旋樁基礎系統，可削減對混凝土的需求，顯著減少碳排放。

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

移動式醫療隔離裝置，包括五間醫療隔離室，提供先進的高效空氣過濾器，WOW柜，兩個洗手臺，負壓室，以及帶醫用氣體供應的墻體。

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