市場和發展雙重需求：裝配式模塊建筑帶來新的機遇
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2020年7月3日，住房和城鄉建設部、國家發改委、科技部等13部門聯合發布《關于促進智能建筑與建筑產業化協調發展的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)《指導意見》指出，要以大力發展建筑產業化為載體，以數字化、智能化升級為動力，創新和突破相關核心技術，提高其在工程建設各方面應用的智慧，形成集科研、設計、生產加工、建筑裝配、運營等為一體的智能建筑產業體系。
近二十年來，我國建筑業發展迅速，產業規模不斷擴大，建筑技術不斷突破。然而，我國每年科技研發投入的比重處于各個領域的末端，生產技術與先進制造業的距離還很遙遠。加快推進建筑產業化、數字化、智能化升級，促進建筑業高質量發展迫在眉睫。根據《指導意見》，要大力發展裝配式建筑，推動建立以標準件為基礎的專業化、規模化、信息化生產體系。推進智能建筑和建筑產業化基礎共性技術和關鍵核心技術的研發、轉移、擴散和商業化應用，加快零部件現代工藝制造等一批核心技術的突破，智能控制與優化。
基于市場和發展的雙重需求，裝配式模塊化建筑的施工技術越來越受到重視和認可。模塊化建筑不是一個新概念。它在國外已經應用和發展了近20年。一些完工的建筑物超過100米。大部分建筑生產作業已由傳統的現場作業轉向遠程制造生產，實現了建筑業與制造業的初步融合，為未來建筑技術發展帶來了新的轉型機遇和創新空間。
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場由工廠預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。建筑單元在工廠預制。它是由主體結構、樓板、吊頂、設備管線、室內構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輸的性能要求。
由于采用模塊化建造技術，每個模塊從吊裝到安裝只需要8-10名技術人員，每個模塊由同一批技術人員進行安裝。與傳統施工相比，施工現場所需工人數量大大減少，施工質量更加穩定可靠。模塊化建筑可以實現80%-90%的建筑施工和部件在工廠的安裝過程。實現了建筑整體質量和產業化程度的質的飛躍。它是一種資源消耗少、環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)按層數分類，可以分為低層、多層和高層。因為不同的層數對應的模塊建筑的制作精度、建筑防火、結構抗震等都有不同的標準，由此帶來的設計條件和體系構造也有所不同。
2)按建筑性質分類，可以分為臨時建筑和永久建筑。比如一些周轉房、營地房等都是臨時建筑，這類建筑對建設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。目前世界范圍內在應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造演變來的，有的則是采用的框架斜撐的箱體構造，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構材料。
4)按模塊建筑的結構體系分類，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。而由箱體與傳統的框架結構、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
模塊建筑的特點歸納起來有三個主要的特征。
1)建筑空間模塊化。建筑設計中，可以將建筑物按照模塊的特點進行空間模塊化的拆分，相比于預制混凝土結構里的預制構件拆分，模塊建筑的模塊化拆分需要考慮的問題更多，或者說進行建筑一體化和集成化設計的需求更高。在做空間模塊化拆分時，不僅要考慮建筑功能，還要考慮設備系統設置、運輸條件限值、現場吊裝的場地限制、吊裝順序、吊裝裝置、防水抗滲措施等多種因素。空間模塊化在設計中是非常重要的環節，對后期的建造速度、成本節約都有著較大的影響。
2)生產工藝的標準化。模塊建筑大部分的構件和部品都是在生產線上生產的，所以工藝的標準化對成本和效率都有較大的影響。同時，因為大部分的主體結構加工、裝修和部品安裝等都是在流水線上采用工業制造的手段生產出來的，建筑質量的均好性就能得到充分的保證。
3)建筑施工的裝配化。模塊建筑的優勢就在于速度，因此現場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方面。一個是模塊與現場工程之間的連接，因為一般情況模塊建筑的地下室和交通核是在現場完成的，所以模塊如何與現場的結構體系進行連接，現場的精度如何滿足模塊的安裝精度，這個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，這個連接的受力性能對結構體系的抗震性能有較大的影響，同時其便捷性與精度要求又對建筑體系的建造速度和建造質量有較大的影響，另外連接構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。
模塊建筑的優勢通過上述內容的介紹，可以總結出模塊建筑的優勢——質量優、速度快、綠色環保。1)質量優。因為建筑體系的大部分工序是在工廠完成的，因此質量可以有很好的保證。而且因為在工廠，可以把很多在現場施工難度很大的工作轉變成簡單的工作流程，比如現場的人工焊接可以變成工廠的機器人焊接，現場的吊頂設備安裝可以變成工廠的平面作業等等，既方便了施工，又提高了質量。2)速度快。在速度方面，因為模塊部分可以在工廠與現場施工同步開展制造，將傳統的現場交叉作業轉變為同步、獨立進行，一般情況模塊的吊裝可以實現1-2天一層的速度。3)綠色環保。模塊建筑在綠色環保方面的優勢，不僅僅體現在材料的節約和現場的干凈整潔上。由于質量可控，模塊建筑可以很容易的實現各種低能耗、密閉性、環保性等綠色性能指標。同時模塊建筑還可以實現模塊單元的可拆除、異地重建、重復再利用等。
模塊建筑的國內發展與應用
2008年，中國建筑設計研究院在國內最早開始針對高層模塊建筑在國內的應用開展可行性研究以及試驗研發工作，并相繼與威信廣廈模塊住宅工業有限公司、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合作，已完成鎮江港南路公租房項目，雄安市民服務中心企業臨時辦公區、景德鎮圣莫妮卡國際學校、深圳市第三人民醫院二期工程應急院區醫護人員公寓等項目，并完成《鋼骨架集成模塊建筑技術規程》(T/CECS 535-2018)、《箱式鋼結構集成模塊建筑技術規程》(T/CECS 641-2019)等技術標準的編制工作，進一步促進了模塊建筑在國內的應用推廣。
02 由模塊建筑設計帶來的理念轉變與創新
建筑的產品概念
提到建筑設計與建筑工業化，我們首先需要厘清一個認識，即在建筑工業化的概念基礎之上，建筑是否應該被視作一個工業產品。中國正處于工業化和城鎮化的高峰期，一方面我們的生活充滿工業制品，另一方面我們仍然居住在質量與性能不盡如人意的建筑中。我們在關注建筑形態的時候，極少關注部品間的邏輯關系與系統性能的關聯;我們在關注建設成本的時候，極少關注子系統的匹配與全周期的成本關系;我們在關注建設量的時候，極少關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和集成度，使得我們很自然地就可以將建筑視作為產品來思考，來建立與工業制造領域融合的建筑產業邏輯，同時更加深入地挖掘建筑智能制造的可行性與潛力。
建筑設計的產業統籌作用
在工業設計中，產品設計涵蓋了企業形象、用戶需求挖掘、用戶體驗分析、未來流行趨勢等幾個重要方面，以及制造生產、包裝運輸、品牌推廣等各個環節。汽車設計、服裝設計、家具設計都屬于工業產品設計。但是作為經濟體系中重要的支柱產業的建筑業，其建筑設計與工業設計在理念范疇與工作流程方面卻存在較大的差異和距離。
現象一：業主主導的建筑設計。有很多建筑行業的產品設計往往是業主主導的，所謂的設計師僅僅是制圖者。這樣一種狀態帶來的是一種惡性循環，業主的逐利思維、設計師的能力缺失、實施者的低價中標，無一不使得我們越來越遠離產品設計的概念。
現象二：設計師的主導能力缺失。現有的市場模式、管理體制、教育體制產生的建筑師，往往在建設過程中缺乏主導權，進而導致在理念確立、技術創新、體系優化、產品升級、成本與性能控制等方面的能力缺失。很多新技術的推進過程中，都缺乏設計師的身影。因此，我們急需在建筑行業建立設計的產業統籌概念，而模塊建筑由于其高集成度和工廠化的特點，進一步加速了我們這種思維轉型的速度。在建筑設計中，設計師需要建立系統化的頂層設計理念，將建筑看作一個系統工程，考慮實施的邏輯和技術體系的關聯;在關注技術體系的同時，尤其重視接口技術實施的可行性，并確保制造理念在設計與管理中貫穿始終;在設計的方案之初，開展產業化技術選型的工作，將產業鏈條中的設計、制造、施工、運維等環節的技術體系在前期統一進行頂層設計，制定技術方案。良好的系統化思維和頂層設計可以為后期的項目實施節約大量的成本，避免不必要的工作反復帶來的資源浪費和時間浪費。
隨著科技的發展、市場的需求和政策的引導，智能化施工已成為建筑領域的熱點。智能施工是指在施工過程中充分利用智能技術和相關技術，通過智能系統的應用，提高施工過程的智能化水平，減少對人的依賴，達到安全施工的目的，提高建筑的性價比和可靠性。它所包含的智能測繪、智能設計、智能施工、智能運維管理等內容已經在眾多企業進行了不同層次的研發創新。在此背景下，模塊化體系結構受到了更多跨學科從業者和投資者的青睞。與其他建筑系統相比，模塊化建筑具有更高效的制造生產系統，這將為智能建筑領域帶來更早的實現可能性和更大的創造空間。據國外資料顯示，模塊化建筑比傳統的現場施工系統快20-50%，使用模塊化庫可節省近15%的設計時間。同時，由于大部分建筑都是在封閉可控的工廠環境中實現的，通過優化建筑系統的結構和工藝，提高生產線的自動化水平，從而提高施工質量，降低建設成本，是比較可行的。因此，在建筑業總體設計的前提下，基于制造業自動化生產條件，結合智能設計技術的發展和應用，模塊化建筑將在未來智能建筑的發展中發揮更積極的引領作用，給用戶和建設者帶來更多驚喜。
大部分的建筑體是在封閉和可控的工廠環境中實現的，使得通過優化建筑體系的構造和工藝來提高生產線自動化水平，進而提高建筑質量降低建造成本，變得更具有可行性。以上內容就是“市場和發展雙重需求：裝配式模塊建筑帶來新的機遇”，更多裝配式新發展新資訊，歡迎繼續關注環球網校裝配式建筑行業頻道!點擊下方免費下載，獲取裝配式精華考點/課程講義。
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