國內(nèi)外裝配式建筑的典型案例

1830年，為實現(xiàn)海外殖民地定居點的快速建設(shè)，英國木匠曼寧（John Manning）借助造船業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)明了在英國制造并由輪船運往世界各地建造簡易的木框架房屋（Manning Portable Cottage）。

曼寧移動房框架及外觀圖

19世紀中期，英國工程師優(yōu)化了用生鐵制造低碳鋼的過程，從而使鋼鐵材料以軋制的形式普遍用于之后的框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)也因此具備了天然的預(yù)制與裝配屬性。

任何新事物的誕生都會經(jīng)歷一個概念懵懂期，彼時的人們尚未有清晰的“裝配式技術(shù)”認知，但已經(jīng)意識到“預(yù)制構(gòu)配件+現(xiàn)場加工”的建造方式所帶來的便利性。
城市的時代記憶，裝配式建筑現(xiàn)代化

世界第一座大型現(xiàn)代建筑，其實也是裝配式建筑。

1851年英國世界博覽會前夕，現(xiàn)有的古典建筑方案不僅難以提供足夠的展館空間，甚至不能在博覽會開幕前如期建成，歐洲各國建筑師紛紛出謀獻策。

無奈之下的維多利亞女王采用了花匠的方案：用鑄鐵和玻璃打造一個大型“花房”。鑄鐵梁柱在工廠制作，玻璃幕墻在按玻璃工廠最大的規(guī)格制作，運到現(xiàn)場裝配，最終6個月內(nèi)完成了建設(shè)，解決了大空間和工期緊的難題。

這是第一座大型現(xiàn)代建筑，也是裝配式建筑的開山之作，由于建筑效果美觀，展館獲得了“水晶宮”（The Crystal Palace）的美譽。

1921年，法國建筑大師柯布西耶于其著作《走向新建筑》中第一次提出了“像造汽車一樣”去“批量復(fù)制”建筑的想法，實用主義建筑設(shè)計逐漸流行。

1931年，紐約帝國大廈竣工。這座被譽為“現(xiàn)代七大工程奇跡”之一的摩天大樓也采用了裝配式工藝，采用“鋼結(jié)構(gòu)+石材幕墻”設(shè)計，全部工期僅410天，平均4 天一層樓。

采用“鋼結(jié)構(gòu)+石材幕墻”設(shè)計的紐約帝國大廈
二戰(zhàn)后，裝配式建筑在全球市場迎來高速發(fā)展期。

一方面，戰(zhàn)后經(jīng)濟復(fù)蘇時代，城市亟待重建但勞動力嚴重不足，城市化不斷加速造成住房短缺；另一方面，第三次工業(yè)革命為裝配式建筑的標準化、模塊化提供了近乎完美的溫床。速度快、節(jié)省人力、可批量的優(yōu)勢，讓裝配式技術(shù)在戰(zhàn)后重建過程中發(fā)揮了重要作用。

1954年，前蘇聯(lián)在著名領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫的要求之下，開發(fā)了一種可“復(fù)制粘貼”的建筑模板：預(yù)制件均為工廠流水線生產(chǎn)的標準件，采用統(tǒng)一的工業(yè)化建造，所有樓房統(tǒng)一規(guī)格，成本低廉?！昂蒸敃苑驑恰焙艽蟪潭壬系於嗽缙陬A(yù)制裝配式建筑規(guī)模化的基礎(chǔ)。

蘇聯(lián)典型的赫魯曉夫樓
兩年后，我國提出“建筑工業(yè)化”要求，1959年，我國最早的裝配式建筑——北京民族飯店，10個月順利完工，用于人民代表大會接待。引入蘇聯(lián)裝配式混凝土大板建筑后，我國裝配式建筑迎來第一次發(fā)展熱潮。

為了實現(xiàn)“居者有其屋”的共產(chǎn)理想，“赫魯曉夫樓”也曾經(jīng)遍布中國各處，成為時代記憶。許知遠在《無根者之家》中回憶道：在北京，我第一次住進樓房，那種紅色磚墻的五層樓房。日后我才知道，它也被稱為“赫魯曉夫樓”……讓我興奮的是，衛(wèi)生間與廚房都在小小的套間里，再不用夜半跑進院子外透風(fēng)的廁所。

美國最早的裝配式混凝土高層住宅之一費城社會嶺公寓（society hill towers），由著名建筑師貝聿銘設(shè)計，這也是一個代表性的舊城改造項目，利用裝配式技術(shù)的低成本、高效率優(yōu)勢，來解決城市人口居住問題。

費城社會嶺公寓
1968年，“住宅產(chǎn)業(yè)”的概念開始在日本出現(xiàn)；1972年，著名的艙體大樓落地東京，該裝配式建筑所有家具設(shè)備都實現(xiàn)了單元化，140個艙室錯落有致，構(gòu)思新奇，如同一座巨型“樂高積木”公寓。

坐落于東京的艙體大樓
八九十年代的歐洲，為完成大規(guī)模住宅建設(shè)目標，預(yù)制混凝土大板體系被廣泛應(yīng)用于新住宅區(qū)，成就了一大批風(fēng)格鮮明的建筑。同一時期，日本逐漸成為住宅產(chǎn)業(yè)化的標志性國家，構(gòu)件生產(chǎn)的機械化、產(chǎn)品標準的固定化、建筑過程的精準化，使得日本在裝配式建筑領(lǐng)域成為世界學(xué)習(xí)的對象。

法國巴黎東郊大諾瓦西區(qū)的大型后現(xiàn)代烏托邦社區(qū)，以“天空之城”為寓意，包含610間公寓的鋼筋混凝土建筑
在我國，改革開放后的裝配式建筑熱潮并未持續(xù)，而是因為八十年末大量廉價勞動力涌入城市、商品混凝土興起陷入尷尬。

由于相關(guān)政策、標準體系的不完善，預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品規(guī)格較少；同時，技術(shù)手段的限制，使裝配式建筑的保溫、防水、隔音效果不理想，節(jié)點質(zhì)量和抗震也有不足?，F(xiàn)澆技術(shù)成為主流，裝配式技術(shù)陷入暫時的沉寂。
雙碳+數(shù)字化，裝配式建筑的“事業(yè)第二春”

數(shù)十年間，裝配式建筑的節(jié)點質(zhì)量、抗震能力得到了大幅度提升，上世紀的制約其發(fā)展的因素逐漸弱化。裝配式建筑的優(yōu)勢開始顯露：

第一，從經(jīng)濟成本角度，預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)場安裝，可以減少建筑材料及相關(guān)設(shè)備的損耗和浪費；建造完成后，日常維護管理成本也更低。

第二，更重要的，是裝配式建筑的節(jié)能環(huán)保屬性。裝配技術(shù)的推廣能減少施工現(xiàn)場的噪音、空氣污染，控制建筑垃圾的產(chǎn)生；理想狀態(tài)下，裝配式建筑可以隨主體施工同步實現(xiàn)裝修一體化；最后，在回收階段部分建筑材料可有效循環(huán)利用，減少污染、提高資源利用率。

2013年住建部、發(fā)改委在頭號文件《綠色建筑行動方案》中明確提出要推廣預(yù)制裝配式建筑體系，“新型建筑工業(yè)化”由此形成；并在隨后幾年間不斷出臺落地舉措。

去年，國家明確提出碳達峰和碳中和的實現(xiàn)時間，從頂層設(shè)計規(guī)范“雙碳"目標。地產(chǎn)建筑行業(yè)規(guī)模大、占GDP比重高，同時也是碳排放最高的終端消費來源，傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級已成必然。




中國建筑節(jié)能協(xié)會《中國建筑能耗研究報告(2020)》2018年我國建筑全過程能耗占全國能源消費總量的46.5%，碳排放總量占全國碳排放總量的51.3% ，其中建筑生產(chǎn)階段（材料）和運行階段為主要占比

各類標準、扶持政策的相繼完善，官方的大力扶持與引領(lǐng)，加上自身的“低碳減碳”特性，裝配式建筑由此迎來了“事業(yè)第二春”，成為建筑工業(yè)化、綠色化的主抓手。

2016-2020年我國新建裝配式建筑面積逐年增長，新開工裝配式建筑面積占新建建筑面積的比例也不斷提高，2020年，全國新開工裝配式建筑面積達6.3億平方米，占比20.5%。數(shù)據(jù)來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

作為“綠色建筑行動”中的“天選之子”，裝配式技術(shù)可以說是建筑業(yè)多年以來最重要的技術(shù)變革。但綠色建筑不能僅關(guān)注結(jié)構(gòu)的裝配化，更需要從“全生命周期”的角度俯瞰，在每一環(huán)節(jié)做到節(jié)能、高效。建筑全生命周期中的設(shè)計、生產(chǎn)協(xié)調(diào)、物流優(yōu)化等方面均已經(jīng)受到數(shù)字化手段的幫助。

裝配式建筑的全生命周期階段
火神山、雷神山醫(yī)院的“大國速度”，就是裝配式建筑與BIM（Building Information Modeling）、5G云計算技術(shù)的結(jié)晶：采用標準化、模塊化設(shè)計，通過BIM技術(shù)快速輸出整體建設(shè)方案，避免后期的返工整改；運用裝配式建筑技術(shù)，采用集裝箱活動板房，安裝便捷且整體性好，大大提高了施工進度。

如果箱式板房是“軀干”，信息化系統(tǒng)則是“血液”?；鹕裆结t(yī)院不是野戰(zhàn)醫(yī)院，信息化系統(tǒng)是其中很重要的一部分，尤其ICU的智能化、自動化建設(shè)工作。醫(yī)院還采用了智能化運維管理平臺，依托5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)研發(fā)了應(yīng)急醫(yī)院智能化運維管理平臺，實現(xiàn)了智慧安防及物流、遠程會診、“零接觸”運維。

而5G技術(shù)則實現(xiàn)了超過三千萬人觀看的現(xiàn)場直播，讓五湖四海的我們?yōu)椤安驷u、嘔泥醬”等不間斷打call。

綜合來看，普通工業(yè)建造向智能建造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，可融合的技術(shù)有BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3D打印技術(shù)、人工智能技術(shù)等，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

    設(shè)計過程中建模與仿真智能化、協(xié)同化


在驅(qū)動產(chǎn)業(yè)標準化的進程中，設(shè)計向來是核心環(huán)節(jié)。裝配式建筑云平臺「大樂裝」聚焦PC市場，致力于推廣云端軟件驅(qū)動的互聯(lián)網(wǎng)“云制造”，目前已發(fā)布了能實現(xiàn)“一鍵建模、一鍵計算裝配式表單、一鍵導(dǎo)出配套成果”的SaaS化裝配式設(shè)計云平臺。


「大樂裝」根據(jù)地區(qū)智能推薦設(shè)計方案，快速生成裝配式方案表單

    施工過程中利用基于人工智能技術(shù)的機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工方式

面對降本增效的的問題，智能機器人替代傳統(tǒng)施工是理想的解決方案。智能建筑工業(yè)機器人開發(fā)公司「大界機器人」自主研發(fā)的工業(yè)軟件Robim，能結(jié)合工業(yè)機械臂，實現(xiàn)3D打印、材料加工等自動化生產(chǎn)制造；膠囊工廠能實現(xiàn)預(yù)制與現(xiàn)場加工的有機結(jié)合，有效促進施工現(xiàn)場的智能化與數(shù)字化。


「大界機器人」集群式柔性生產(chǎn)線

    管理過程中通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日趨智能化

無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID），俗稱電子標簽，在建筑行業(yè)已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用。通過RFID技術(shù)對裝配式預(yù)制構(gòu)件進行編碼，可實現(xiàn)構(gòu)件制作、運輸、管理及施工階段的智能管理。


    運維過程中結(jié)合云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)

通過對建筑空間的3D精細建模，利用云計算技術(shù)搭建服務(wù)平臺，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、傳感器監(jiān)測及物聯(lián)網(wǎng)搭建管理系統(tǒng)，進而達成全生命周期的建筑智慧化運維。智慧運維能實現(xiàn)對建筑空間、設(shè)備資產(chǎn)的科學(xué)管理，對潛在災(zāi)害進行評估和預(yù)判，讓建筑達到能耗合理、舒適宜居的最佳使用狀態(tài)。

基于BIM和VR的機電系統(tǒng)可視化

裝配式建筑的成本與標準化、規(guī)模化程度息息相關(guān)，由于目前裝配市場成熟度不高，在構(gòu)件生產(chǎn)、運輸管理及施工安裝等環(huán)節(jié)的協(xié)同配合難度較大，使得現(xiàn)階段成本高于現(xiàn)澆建筑；但隨著人力成本提高、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，裝配式建筑的成本將逐漸低于現(xiàn)澆建筑。根據(jù)相關(guān)機構(gòu)測算，3-4年內(nèi)將會迎來產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)期。

回望裝配式建筑的起源與發(fā)展，工業(yè)革命、二戰(zhàn)后、我國改革開放、全球節(jié)能減排……幾乎國內(nèi)外近代史中每一個特殊歷史節(jié)點，都會出現(xiàn)裝配式建筑的身影，它的活躍與社會發(fā)展和需求緊密相關(guān)，具有超越建筑本身意義外的特殊社會屬性。

雙山醫(yī)院的建設(shè)奇跡，證明了“裝配式+數(shù)字化”智能建造所描繪的未來并不是觸不可及。隨著工作效率的提升、施工環(huán)境的改善，或許在某個綠色的未來，建房子真的就像搭積木一般，而城市就是居民們的“大型沉浸式樂高公園”。