市場(chǎng)和發(fā)展雙重需求：裝配式模塊建筑帶來新的機(jī)遇

2020年7月3日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家發(fā)改委、科技部等13部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)智能建筑與建筑產(chǎn)業(yè)化協(xié)調(diào)發(fā)展的指導(dǎo)意見》(以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》)《指導(dǎo)意見》指出，要以大力發(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)化為載體，以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力，創(chuàng)新和突破相關(guān)核心技術(shù)，提高其在工程建設(shè)各方面應(yīng)用的智慧，形成集科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、建筑裝配、運(yùn)營等為一體的智能建筑產(chǎn)業(yè)體系。

近二十年來，我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑技術(shù)不斷突破。然而，我國每年科技研發(fā)投入的比重處于各個(gè)領(lǐng)域的末端，生產(chǎn)技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)的距離還很遙遠(yuǎn)。加快推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)，促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展迫在眉睫。根據(jù)《指導(dǎo)意見》，要大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)建立以標(biāo)準(zhǔn)件為基礎(chǔ)的專業(yè)化、規(guī)?；?、信息化生產(chǎn)體系。推進(jìn)智能建筑和建筑產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)共性技術(shù)和關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)、轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散和商業(yè)化應(yīng)用，加快零部件現(xiàn)代工藝制造等一批核心技術(shù)的突破，智能控制與優(yōu)化。

基于市場(chǎng)和發(fā)展的雙重需求，裝配式模塊化建筑的施工技術(shù)越來越受到重視和認(rèn)可。模塊化建筑不是一個(gè)新概念。它在國外已經(jīng)應(yīng)用和發(fā)展了近20年。一些完工的建筑物超過100米。大部分建筑生產(chǎn)作業(yè)已由傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程制造生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了建筑業(yè)與制造業(yè)的初步融合，為未來建筑技術(shù)發(fā)展帶來了新的轉(zhuǎn)型機(jī)遇和創(chuàng)新空間。

01 什么是模塊建筑?

模塊建筑的定義

模塊化建筑是指在施工現(xiàn)場(chǎng)由工廠預(yù)制集成模塊組成的裝配式建筑。綜合模塊是指具有建筑使用功能的三維空間一體化建筑單元。建筑單元在工廠預(yù)制。它是由主體結(jié)構(gòu)、樓板、吊頂、設(shè)備管線、室內(nèi)構(gòu)件等組成的具有綜合功能的三維空間主體，滿足各種建筑性能和吊裝運(yùn)輸?shù)男阅芤蟆?/p>

由于采用模塊化建造技術(shù)，每個(gè)模塊從吊裝到安裝只需要8-10名技術(shù)人員，每個(gè)模塊由同一批技術(shù)人員進(jìn)行安裝。與傳統(tǒng)施工相比，施工現(xiàn)場(chǎng)所需工人數(shù)量大大減少，施工質(zhì)量更加穩(wěn)定可靠。模塊化建筑可以實(shí)現(xiàn)80%-90%的建筑施工和部件在工廠的安裝過程。實(shí)現(xiàn)了建筑整體質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)化程度的質(zhì)的飛躍。它是一種資源消耗少、環(huán)境影響小的建筑體系。

模塊建筑的分類

模塊建筑的分類方式有很多種。

1)按層數(shù)分類，可以分為低層、多層和高層。因?yàn)椴煌膶訑?shù)對(duì)應(yīng)的模塊建筑的制作精度、建筑防火、結(jié)構(gòu)抗震等都有不同的標(biāo)準(zhǔn)，由此帶來的設(shè)計(jì)條件和體系構(gòu)造也有所不同。

2)按建筑性質(zhì)分類，可以分為臨時(shí)建筑和永久建筑。比如一些周轉(zhuǎn)房、營地房等都是臨時(shí)建筑，這類建筑對(duì)建設(shè)速度和可拆除再利用等都有更高的需求，非常適合采用模塊建筑的建造形式。

3)按模塊單元的箱體構(gòu)造分類，可以分為鋼密柱體系、鋼框架體系、集裝箱體系、鋼-木體系、混凝土體系等。目前世界范圍內(nèi)在應(yīng)用的模塊種類非常多，并不是所有模塊的箱體都是一樣的，有的箱體是由按照一定的間距(比如600mm)排列的鋼柱組成墻體，有的是按集裝箱的箱體構(gòu)造演變來的，有的則是采用的框架斜撐的箱體構(gòu)造，還有的是鋼木組合的箱體，甚至有的是采用的混凝土作為箱體的主要結(jié)構(gòu)材料。

4)按模塊建筑的結(jié)構(gòu)體系分類，可以分為疊箱體系，箱-框體系，箱-筒(剪力墻)體系，框架-填箱體系等。比如全部采用模塊搭接而成的建筑，可以稱之為疊箱體系。而由箱體與傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻、筒體等組合而成的體系，又可以稱之為箱-框體系，箱-筒體系等。還有將箱體嵌入到框架中的可以稱之為框架-填箱體系。

模塊建筑的特點(diǎn)

模塊建筑的特點(diǎn)歸納起來有三個(gè)主要的特征。

1)建筑空間模塊化。建筑設(shè)計(jì)中，可以將建筑物按照模塊的特點(diǎn)進(jìn)行空間模塊化的拆分，相比于預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)里的預(yù)制構(gòu)件拆分，模塊建筑的模塊化拆分需要考慮的問題更多，或者說進(jìn)行建筑一體化和集成化設(shè)計(jì)的需求更高。在做空間模塊化拆分時(shí)，不僅要考慮建筑功能，還要考慮設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置、運(yùn)輸條件限值、現(xiàn)場(chǎng)吊裝的場(chǎng)地限制、吊裝順序、吊裝裝置、防水抗?jié)B措施等多種因素?？臻g模塊化在設(shè)計(jì)中是非常重要的環(huán)節(jié)，對(duì)后期的建造速度、成本節(jié)約都有著較大的影響。

2)生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。模塊建筑大部分的構(gòu)件和部品都是在生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，所以工藝的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)成本和效率都有較大的影響。同時(shí)，因?yàn)榇蟛糠值闹黧w結(jié)構(gòu)加工、裝修和部品安裝等都是在流水線上采用工業(yè)制造的手段生產(chǎn)出來的，建筑質(zhì)量的均好性就能得到充分的保證。

3)建筑施工的裝配化。模塊建筑的優(yōu)勢(shì)就在于速度，因此現(xiàn)場(chǎng)的裝配化施工是非常重要的，其中最核心的就是連接。模塊建筑的連接涉及兩個(gè)方面。一個(gè)是模塊與現(xiàn)場(chǎng)工程之間的連接，因?yàn)橐话闱闆r模塊建筑的地下室和交通核是在現(xiàn)場(chǎng)完成的，所以模塊如何與現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行連接，現(xiàn)場(chǎng)的精度如何滿足模塊的安裝精度，這個(gè)是需要整體考慮和解決的。另一方面就是模塊與模塊之間的連接，這個(gè)連接的受力性能對(duì)結(jié)構(gòu)體系的抗震性能有較大的影響，同時(shí)其便捷性與精度要求又對(duì)建筑體系的建造速度和建造質(zhì)量有較大的影響，另外連接構(gòu)造還需要考慮后期的維修檢查的便捷性甚至是可更換、拆除的問題。

模塊建筑的優(yōu)勢(shì)通過上述內(nèi)容的介紹，可以總結(jié)出模塊建筑的優(yōu)勢(shì)——質(zhì)量?jī)?yōu)、速度快、綠色環(huán)保。1)質(zhì)量?jī)?yōu)。因?yàn)榻ㄖw系的大部分工序是在工廠完成的，因此質(zhì)量可以有很好的保證。而且因?yàn)樵诠S，可以把很多在現(xiàn)場(chǎng)施工難度很大的工作轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的工作流程，比如現(xiàn)場(chǎng)的人工焊接可以變成工廠的機(jī)器人焊接，現(xiàn)場(chǎng)的吊頂設(shè)備安裝可以變成工廠的平面作業(yè)等等，既方便了施工，又提高了質(zhì)量。2)速度快。在速度方面，因?yàn)槟K部分可以在工廠與現(xiàn)場(chǎng)施工同步開展制造，將傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橥?、?dú)立進(jìn)行，一般情況模塊的吊裝可以實(shí)現(xiàn)1-2天一層的速度。3)綠色環(huán)保。模塊建筑在綠色環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，不僅僅體現(xiàn)在材料的節(jié)約和現(xiàn)場(chǎng)的干凈整潔上。由于質(zhì)量可控，模塊建筑可以很容易的實(shí)現(xiàn)各種低能耗、密閉性、環(huán)保性等綠色性能指標(biāo)。同時(shí)模塊建筑還可以實(shí)現(xiàn)模塊單元的可拆除、異地重建、重復(fù)再利用等。

模塊建筑的國內(nèi)發(fā)展與應(yīng)用

2008年，中國建筑設(shè)計(jì)研究院在國內(nèi)最早開始針對(duì)高層模塊建筑在國內(nèi)的應(yīng)用開展可行性研究以及試驗(yàn)研發(fā)工作，并相繼與威信廣廈模塊住宅工業(yè)有限公司、中集模塊化建筑投資有限公司、上海迅鑄建筑科技有限公司等企業(yè)合作，已完成鎮(zhèn)江港南路公租房項(xiàng)目，雄安市民服務(wù)中心企業(yè)臨時(shí)辦公區(qū)、景德鎮(zhèn)圣莫妮卡國際學(xué)校、深圳市第三人民醫(yī)院二期工程應(yīng)急院區(qū)醫(yī)護(hù)人員公寓等項(xiàng)目，并完成《鋼骨架集成模塊建筑技術(shù)規(guī)程》(T/CECS 535-2018)、《箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊建筑技術(shù)規(guī)程》(T/CECS 641-2019)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，進(jìn)一步促進(jìn)了模塊建筑在國內(nèi)的應(yīng)用推廣。

02 由模塊建筑設(shè)計(jì)帶來的理念轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新

建筑的產(chǎn)品概念

提到建筑設(shè)計(jì)與建筑工業(yè)化，我們首先需要厘清一個(gè)認(rèn)識(shí)，即在建筑工業(yè)化的概念基礎(chǔ)之上，建筑是否應(yīng)該被視作一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品。中國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的高峰期，一方面我們的生活充滿工業(yè)制品，另一方面我們?nèi)匀痪幼≡谫|(zhì)量與性能不盡如人意的建筑中。我們?cè)陉P(guān)注建筑形態(tài)的時(shí)候，極少關(guān)注部品間的邏輯關(guān)系與系統(tǒng)性能的關(guān)聯(lián);我們?cè)陉P(guān)注建設(shè)成本的時(shí)候，極少關(guān)注子系統(tǒng)的匹配與全周期的成本關(guān)系;我們?cè)陉P(guān)注建設(shè)量的時(shí)候，極少關(guān)注使用效果與精神層面的滿足感。而模塊建筑由于具有極高的工廠化生產(chǎn)和集成度，使得我們很自然地就可以將建筑視作為產(chǎn)品來思考，來建立與工業(yè)制造領(lǐng)域融合的建筑產(chǎn)業(yè)邏輯，同時(shí)更加深入地挖掘建筑智能制造的可行性與潛力。

建筑設(shè)計(jì)的產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌作用

在工業(yè)設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)涵蓋了企業(yè)形象、用戶需求挖掘、用戶體驗(yàn)分析、未來流行趨勢(shì)等幾個(gè)重要方面，以及制造生產(chǎn)、包裝運(yùn)輸、品牌推廣等各個(gè)環(huán)節(jié)。汽車設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)都屬于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。但是作為經(jīng)濟(jì)體系中重要的支柱產(chǎn)業(yè)的建筑業(yè)，其建筑設(shè)計(jì)與工業(yè)設(shè)計(jì)在理念范疇與工作流程方面卻存在較大的差異和距離。

現(xiàn)象一：業(yè)主主導(dǎo)的建筑設(shè)計(jì)。有很多建筑行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)往往是業(yè)主主導(dǎo)的，所謂的設(shè)計(jì)師僅僅是制圖者。這樣一種狀態(tài)帶來的是一種惡性循環(huán)，業(yè)主的逐利思維、設(shè)計(jì)師的能力缺失、實(shí)施者的低價(jià)中標(biāo)，無一不使得我們?cè)絹碓竭h(yuǎn)離產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念。

現(xiàn)象二：設(shè)計(jì)師的主導(dǎo)能力缺失。現(xiàn)有的市場(chǎng)模式、管理體制、教育體制產(chǎn)生的建筑師，往往在建設(shè)過程中缺乏主導(dǎo)權(quán)，進(jìn)而導(dǎo)致在理念確立、技術(shù)創(chuàng)新、體系優(yōu)化、產(chǎn)品升級(jí)、成本與性能控制等方面的能力缺失。很多新技術(shù)的推進(jìn)過程中，都缺乏設(shè)計(jì)師的身影。因此，我們急需在建筑行業(yè)建立設(shè)計(jì)的產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌概念，而模塊建筑由于其高集成度和工廠化的特點(diǎn)，進(jìn)一步加速了我們這種思維轉(zhuǎn)型的速度。在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要建立系統(tǒng)化的頂層設(shè)計(jì)理念，將建筑看作一個(gè)系統(tǒng)工程，考慮實(shí)施的邏輯和技術(shù)體系的關(guān)聯(lián);在關(guān)注技術(shù)體系的同時(shí)，尤其重視接口技術(shù)實(shí)施的可行性，并確保制造理念在設(shè)計(jì)與管理中貫穿始終;在設(shè)計(jì)的方案之初，開展產(chǎn)業(yè)化技術(shù)選型的工作，將產(chǎn)業(yè)鏈條中的設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)的技術(shù)體系在前期統(tǒng)一進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，制定技術(shù)方案。良好的系統(tǒng)化思維和頂層設(shè)計(jì)可以為后期的項(xiàng)目實(shí)施節(jié)約大量的成本，避免不必要的工作反復(fù)帶來的資源浪費(fèi)和時(shí)間浪費(fèi)。

隨著科技的發(fā)展、市場(chǎng)的需求和政策的引導(dǎo)，智能化施工已成為建筑領(lǐng)域的熱點(diǎn)。智能施工是指在施工過程中充分利用智能技術(shù)和相關(guān)技術(shù)，通過智能系統(tǒng)的應(yīng)用，提高施工過程的智能化水平，減少對(duì)人的依賴，達(dá)到安全施工的目的，提高建筑的性價(jià)比和可靠性。它所包含的智能測(cè)繪、智能設(shè)計(jì)、智能施工、智能運(yùn)維管理等內(nèi)容已經(jīng)在眾多企業(yè)進(jìn)行了不同層次的研發(fā)創(chuàng)新。在此背景下，模塊化體系結(jié)構(gòu)受到了更多跨學(xué)科從業(yè)者和投資者的青睞。與其他建筑系統(tǒng)相比，模塊化建筑具有更高效的制造生產(chǎn)系統(tǒng)，這將為智能建筑領(lǐng)域帶來更早的實(shí)現(xiàn)可能性和更大的創(chuàng)造空間。據(jù)國外資料顯示，模塊化建筑比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工系統(tǒng)快20-50%，使用模塊化庫可節(jié)省近15%的設(shè)計(jì)時(shí)間。同時(shí)，由于大部分建筑都是在封閉可控的工廠環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的，通過優(yōu)化建筑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工藝，提高生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平，從而提高施工質(zhì)量，降低建設(shè)成本，是比較可行的。因此，在建筑業(yè)總體設(shè)計(jì)的前提下，基于制造業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)條件，結(jié)合智能設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，模塊化建筑將在未來智能建筑的發(fā)展中發(fā)揮更積極的引領(lǐng)作用，給用戶和建設(shè)者帶來更多驚喜。

大部分的建筑體是在封閉和可控的工廠環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的，使得通過優(yōu)化建筑體系的構(gòu)造和工藝來提高生產(chǎn)線自動(dòng)化水平，進(jìn)而提高建筑質(zhì)量降低建造成本，變得更具有可行性。以上內(nèi)容就是“市場(chǎng)和發(fā)展雙重需求：裝配式模塊建筑帶來新的機(jī)遇”，更多裝配式新發(fā)展新資訊，歡迎繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校裝配式建筑行業(yè)頻道!點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載，獲取裝配式精華考點(diǎn)/課程講義。