气候行动︱装配式建筑：低碳、韧性、可负担住房的未来？

　　杏彩体育平台杏彩体育平台装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作建筑用构件和配件，运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。模块化建筑则是在受控的工厂环境中生产建筑模块，然后将其运送到现场进行组装。本质上，

　　2016年9月，《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71号)发布，指出“发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能”，还列明“以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区”。

　　《北京城市总体规划（2016年-2035年）》第80条中列明，“新建保障性住房全面采用装配式建筑，提高装配式建筑在新建商品住房中的比重，到2020年达到30%以上，到2035年前全面采用装配式建筑。”

　　2024年5月，央视新闻发布了《3个月封顶 北京首个装配式危旧楼改造项目完成》的报道。北京市首个装配式危旧楼改造项目——西城区桦皮厂胡同8号楼，正式迎来居民入住。桦皮厂胡同8号楼建于上世纪70年代，由于楼房基础结构老化，且存在安全隐患，居民改造意愿强烈。采用混凝土模块化建造技术，项目建设共缩短了70%的工期，90%的工作于工厂内完成，同时减少了75%的建筑垃圾排放，节约了25%的建筑材料。新房明亮整洁，每层都配备电梯。房屋内安装了节能设施，也进行了水电气热智能化升级。同时，为照顾老年居民，楼道和电梯周边提供了“适老化”设备。在距故宫只有5公里的城市核心区开展旧楼改造，主要制造过程都搬进了工厂，有效降低了施工的不良影响。

　　针对装配式建筑，本文引介几则国际案例，供从业者思考，如何把这项技术应用于低碳、韧性、可负担住房的未来。

　　可以肯定的是，装配式建筑源于工业，由机器生产推动而来。勒·柯布西耶在《走向新建筑》中写道，“建筑是供人居住的机器”。装配式建筑正是“机器”的生动写照，伦敦水晶宫、巴黎埃菲尔铁塔等标志性建筑，可谓最早的尝试。二战后，住房需求激增，劳动力严重短缺，装配式建筑得以快速发展。因在车间生产并运送到现场装配而来，装配式建筑可减少建筑废料并充分利用材料，且大大缩短施工周期，具有显著环境优势。由于在严格品控下生产制造，且施工过程不受天气影响，装配式建筑可使用50到100年甚至更久。时至今日，装配式建筑的推广语是“像造汽车一样建房子”。

　　装配式（预制式）建筑如今依然被视为对行业的颠覆，但这一概念历史悠久。研究者统计，1900年-2008年期间，英文“预制式”（蓝色Prefabricated和红色Prefab两个单词）出现的次数，在二战后曾达到高峰。

　　德国有相当长的装配式建筑应用历程。包豪斯艺术学院1920年代设计出装配式建筑，德国最早的大板式建筑于1926-1930年建造于柏林的Lichtenberg区。二战后至今，经历了① 以预制混凝土大板建筑为主的初级阶段（1945-1960年）；② 装配式建筑的发展阶段（1960-1980年）；③ 混合结构小型住宅的成熟阶段（1980年代至今）。

　　二战之后，德国众多城市亟待在废墟上重建。时间紧张、经费欠缺，大板建筑在此背景下发展起来。以钢筋混凝土为主要材料，集中预制混凝土构件，并进行现场安装，产品以钢筋混凝土大体量高层建筑为主。初级阶段的目标在于，建立起工业化的建造体系。

　　1960-1980年代，德国经济复苏，进一步促进建筑构件机械化发展，着眼于提升建造质量。这一阶段，德国在中小学校以及大学建筑中普遍采用了装配式建筑。

　　1980年以来，进入成熟阶段。重点是要进一步降低住宅物耗与环境负担，发展资源循环型住宅。出于保护环境，德国建筑行业走向绿色发展道路。随着技术逐步成熟，装配式建筑在低能耗上的表现也越来越出色。此时，大力发展模块化建筑，采用木结构或钢结构作为骨架，按照设计需求定制卧室、客厅、厨房、卫生间等功能模块（含厨卫水电），从车间运到工地现场，通过预埋件拼接成建筑。目前，德国在独栋和双拼住宅领域，装配式建筑的应用最多。这类小住宅，舒适、环保、美观，还能满足住户的个性化需求。

　　废墟上重建的东德预制模块式住房海报。1970年代初，民众不满于住房条件恶劣，推动了“东德住房计划”出台，大量建造快速、价廉的装配式住房。到1980年代末，该计划成效显著，住房短缺基本解决。

　　新加坡的装配式建筑，是政府为多快好省地建设保障性住房而引入。新加坡刚独立时，社会发展落后，住房极为匮乏，解决住房问题成为基本国策并持续至今。组屋是由新加坡建屋局提供的“经济适用房”。为早日实现“居者有其屋”的目标，建屋局1980年代初将装配式建筑理念引入住宅工程。时至今日，新建组屋的装配比例已达70%以上。常见的组屋预制构件，有预制混凝土梁柱、剪力墙、预应力叠合楼板、建筑外墙、楼梯、电梯井等，已形成一套完整、可复用的预制构件系统。

　　新加坡装配式建筑标准化要求及技术应用关键点。图表皆来自孙晓峰 谢强 李晓源 新加坡装配式建筑发展路径研究

　　因气候变化导致的家庭风险增加，被列为住房挑战之一。据《美国住房状况报告2021》，2020年全美有22起损失超过10亿美元的灾难，高于以往任何年份，造成总损失达950亿美元。数十年来，在气候变化刺激下，灾害的频率和严重程度都在增加。1980年代，平均每年仅发生3次损失达10亿美元的灾难，每年灾难总损失约180亿美元。到2010年代，10亿美元损失以上灾难每年平均发生12次，平均灾难损失飙升至810亿美元。对房主而言，灾难导致的房屋维修实际支出，从2000年的80亿美元攀升至2010年的140亿美元，再到2019年的260亿美元。恶劣天气越来越普遍，对美国各地的家庭构成了巨大威胁。

　　另外，现有待售房屋供应量空前紧张。据统计，2021年2月全美市场有103万套现房，低于前一年的146万套。待售住宅中，单户住宅仅有87万套，这是自1982年以来的最低记录。住房供应量受限，最大原因在于，2000年代中期以来，新住房产量不足。新建住宅为有意向换房的人创造了住房选择，为潜在购房者腾出了现有住房。因此，有必要在未来几年持续增加住房建设，实质性推动当今美国市场住房供应量增长。

　　近年来有不少装配式模块化建筑最终失败的案例诉诸报端，包括：Katerra的破产、Skender的模块化建筑业务关闭，以及谷歌多伦多Sidewalk Labs项目的取消，但其吸引力不容忽视。以下提供美国装配式建筑应用于小型单户或联排住宅和高层可负担住房的两个案例。

　　装配式住宅建造公司Onx首席执行官Ash Bhardwaj记得，他初到美国时，对该国住房深感震惊。在欧洲和亚洲，房屋通常用混凝土或砖建造；而在美国，木材是首选材料。美国影视剧中常出现人抓狂撞墙的情景。如果在其他国家，弄不好会撞断手脚。Onx于2021年成立，专注于独栋住宅建设，在蓬帕诺海滩开设了一家新工厂，计划在未来七年内扩大到全美10家工厂，将年产量提高到10000套以上，覆盖美国大部分地区。

　　其一，运用高质量材料。Onx的所有房屋，都是由预制混凝土墙和车间生产的厨卫隔间制作而成。这种模块式住宅，可在30天内完工，远少于同类传统住宅建造所需的8个月平均工期。木材成本低，是独栋房屋的首选材料，但易受到火灾、腐蚀和气候灾难的破坏。与之相比，混凝土以耐久性、韧性和能源效率而闻名。绿色混凝土是未来住宅建设的首选材料，也是气候适应的解决方案。Onx每栋住宅产品都使用预制混凝土墙，意味着遭受风暴和水浸发霉而破坏的风险更低，因此保险成本更低，这是当前困扰美国房主的巨大问题。据称，Onx提供的住房保险成本减半。

　　其二，垂直整合。垂直整合（Vertical Integration）是一种商业策略，通过拥有和控制其上游或下游的供应方，公司、集团等经营实体，实现对整条产品或服务供应链上更多环节的掌控。其目标是创建闭环生态系统，以持续提高生产能力，降低运营成本。Onx拥有土地并担任开发商，经营工厂并生产材料和建筑模块，最终组装房屋并将其出售给买家。

　　Onx开发的大多数住宅项目中，买家只有不同型号的选择，区别仅是卧室数量和大小。但设计并配置专用技术和电器，以最大限度降低供暖和制冷成本。保温隔热是住房的重要功能。Onx使用三明治式多层面板的强大隔热性能，比传统住宅用的隔热材料表现更佳。正如Bhardwaj所说：“市场动态决定了价格。建造同样大小的房子，我们的成本更低，还可为消费者提供升级服务。例如，在佛罗里达州建造的所有房子都配置防飓风窗户，这样因地制宜的气候适应性配置，其升级费用为15000至20000美元。”

　　纽约布鲁克林海军造船厂（Brooklyn Navy Yard）旧址，已改建为创意办公室和定制制造业务的大型工业园区，其中有一家装配式房屋建造工厂，拥有面积近万平方米的线个钢框架模块，运到位于布鲁克林巴克莱中心的场地，相互堆叠连接，成为461 Dean项目——一栋共32层、有363个居住单位的住宅楼。同年，工厂被收购，成立了名为FSM（Full Stack Modular）的预制模块化建筑公司，专注于多户住宅、宾馆、学生宿舍和可负担住房的建设。

　　装配式房屋有望在美国住房市场取得显著进展。洛杉矶是美国无家可归者数量最多的城市，最近发布一项计划，要为无家可归者建造一个84套居住单元的过渡住房综合体。该综合体使用集装箱建造。集装箱即时可用的简单性，确保了高效率建成投入使用。对所有面对住房负担危机的城市而言，装配式住房堪称低成本高效率的解决方案。

　　FSM（Full Stack Modular）呈现了装配式建筑的“设计-制造-建设-后期”全过程。在此，特别强调后续流程：

　　②施工后分析：将建筑接入数据收集传感器，用于传递有关建筑使用、能源效率和其他性能指标的信息。

　　③用于运行和维护的数字孪生：根据建筑设计信息创建的新数字双接口，对接入的建筑进行监控和管理。有助于业主或运营商降低成本，进一步降低建筑的碳足迹。

　　世界最高的预制模块式建筑之一，在布鲁克林海军造船厂建造，然后运到461 Dean地址，像叠叠木一样堆叠而成。

　　Onx在格兰德维尔开发的社区，有165栋全新的联排住宅，每套有4或5间卧室，起价为40万美元

　　装配式住房在日本很常见，从东京的多单元公寓到偏远村庄的普通平房，再到郊区的豪华住宅。装配式建筑在日本兴起，同样由战后重建和住房短缺促成。当前日本在建新住房数量正缓慢下降，人口也在缓慢下降，预计到2065年，将从当今约1.27亿减少到8800万。20年后，超过三分之一的日本人口将进入65岁以上老龄时期，大部分日本人口已在大都市地区集中，数百万套郊区和农村住房空置。随着经济停滞，对新房的需求正在蒸发。

　　由此，日本公司和设计师，对装配式建筑的不同潜力进行了思考。制造商们加倍努力设计和开发新产品，提供可定制和灵活的家居设计、配置额外的豪华电器和功能，同时考虑到日本易受自然灾害的影响，提供先进的安全措施，以在不断萎缩的市场中吸引更大份额。

　　极简主义零售商无印良品早已涉足住宅建筑，并将预制技术运用于项目中。无印良品以朴素美学和对功能主义的关注而闻名，2004年开始销售房屋，与隈研吾等建筑师合作，创造了无印良品风格房屋原型。上述设计成为工业化住宅产品的基础，提供三种不同型号以满足购买者对空间的需求，实现工厂化生产。后来扩大了产品范围，推出无印良品单间小屋，定位为露营和度假屋之用。室内面积为9平方米，非常紧凑，但门廊和高屋顶却创造出一个足够3-4人放松的空间。

　　无印良品装配式小屋。在无印良品产品展示页写道：“把它放在山间、海边或花园里，它会立即与周围环境融为一体，邀请你进入全新的生活。这就是隐藏于全新的无印良品小屋概念背后的愿景。”

　　利用现有空间加建ADU的若干典型形式。左为车库改造而成，与原住宅分离；中为后院加建分离式ADU；右为原住宅扩建ADU。

　　近年来，作为增加可负担性住房的途径，欧美各国附属居住单元（Accessory Dwelling Unit，ADU）持续升温。经历过住房危机的辖区，把加盖小房的合法化视为大事，美国西海岸高房价低密度地区尤为如此。科罗拉多州的丹佛市，出台了一项5年计划，帮助9个正经历绅士化进程的低收入社区设计、筹资和修建ADU。在5年计划中，按照监管机构预先批准的设计来建造模块化ADU，流程更快，建设成本更低。该市还提供基金支持，以帮助建设筹资。由此，装配式建筑也可在附属居住单元加建的趋势中找到用武之地。

　　为缓解住房短缺，温哥华市在其小街或街巷旁增加了数千套小型后院住房，深受年轻夫妇以及退休者喜爱。 Brendon Purdy 摄

　　加拿大Smallworks公司把装配式建筑创新与传统现场建设相结合，从而更快、更经济、更可持续地建造住房，以高效、高质量的解决方案解决住房危机。值得一提的是，该公司与BC Passive House合作，生产出封闭墙板系统运送到现场组装，能提供极佳的保温隔热性能，大大提高能源效率，降低劳动力成本，减少浪费。在适当的建造场地，采用螺旋桩基础系统，可削减对混凝土的需求，显著减少碳排放。

　　装配式建筑在应急领域也有极大应用潜力。比如：为难民提供居住点，灾后应急避难所的建造，以及卫生隔离点等。本文只提供装配式建筑的日常应用案例，在此不做赘述。

　　移动式医疗隔离装置，包括五间医疗隔离室，提供先进的高效空气过滤器，WOW柜，两个洗手台，负压室，以及带医用气体供应的墙体。

　　2011年海啸袭击日本东北部海岸后，港口小镇Onagawa受灾特别严重。这是日本建筑师Shigeru Ban设计的装配式临时住房。Shigeru Ban是普利兹克奖得主，因在海地和卢旺达等地设计的独特的纸板避难所结构而闻名。