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模塊化集成建筑(MiC)的發展歷程

模塊化集成建筑(MiC)的發展歷程

 二維碼 356

源自丨國家土建裝配化工程技術研究中心


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摘自《建筑智能工業化》雜志

2023年第4期


溯   源

Review



模塊化集成建筑具有標準化、集成化、信息化等諸多優點,符合建筑業高品質、綠色化、智能化發展趨勢。


閱讀導覽

· 模塊化集成建筑的概念

· 模塊化集成建筑的優勢

· 國外模塊化集成建筑發展歷程

· 國內模塊集成建筑發展歷程

· 結語



模塊化集成建筑(MiC)的發展歷程

The Development History of Modular Integrated Construction (MiC)


張宗軍 ZHANG Zongjun

中國建筑國際集團有限公司

中建海龍科技有限公司

教授級高級工程師


趙寶軍 ZHAO Baojun

中建海龍科技有限公司教授級高級工程師


王   瓊 WANG Qiong

中建海龍科技有限公司教授級高級工程師


陳朝駿 CHEN Chaojun

中建海龍科技有限公司高級工程師


張佳藝 ZHANG Jiayi

中建海龍科技有限公司工程師


楊   羅 YANG Luo

中建海龍科技有限公司工程師


曾夢然 ZENG Mengran

中建海龍科技有限公司工程師



1 模塊化集成建筑的概念


裝配式建筑是用工廠預制好的房屋構件(如梁、板、柱和樓梯等)裝配而成的建筑。與傳統建造方式不同,這種建造方式將大量的現場工作都搬到了工廠進行,在工廠制作好了配件、構件,然后再運送到施工現場,通過可靠的連接方式在現場進行組裝及固定,通過這樣的方式形成建筑結構。這是一種“工廠 + 現場”并行施工的方法,可以有效提高施工效率,符合從“建造”到“制造”轉變的建造理念。隨著技術的不斷發展以及建筑工業化政策要求,裝配式建筑也在不斷演進和變化,其中一個重要的變化是集成度越來越高。目前,裝配式建筑經歷了從預制構件、一體化部品部件、集成廚衛到集成模塊四代發展。


模塊化集成建筑(Modular Integrated Construction,MiC),港譯“組裝合成建造法”,是裝配式建筑中集成化程度、工業化程度最高的一種,是目前裝配式建筑的最高形態。與采用預制構件的裝配式建筑不同,模塊化集成建筑不以梁、板、柱等基本構件為單元,而是在方案或施工圖設計階段,將建筑以建筑功能為依據進行劃分,將每個功能單元拆分成多個空間單元模塊。在工廠或生產線上,將多個構件和零部件組合成為一個完整的模塊,然后再將多個模塊運到現場組合起來形成一個完整的建筑物。


此外,模塊化集成建筑不僅是建筑結構構件的簡單裝配,而且是同時包括水、暖、電等管線安裝及裝飾裝修的集成設計,具有標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理的“五化”基本特征。這種建造方式可以更好地利用工業化生產的優勢,提高建筑的標準化和可重復性,同時也可以更好地適應建筑功能的變化和需求的多樣化,是新型建筑工業化發展的重要途徑。


國際上將模塊化集成建筑分為永久性模塊集成建筑和可移動性模塊集成建筑??梢苿有阅K集成建筑計劃使用時間短,結束使用后可吊裝拖走。永久性模塊集成建筑建好后與傳統永久性建筑幾無差別。此外,按不同分類標準,模塊化集成建筑有不同類型。如按材料劃分,可以被細分為混凝土模塊、鋼模塊和木模塊等。按應用劃分,在居住房屋、商業建筑、工業建筑等領域中均有廣泛應用,其中居住房屋包括住宅、公寓、宿舍、別墅、福利房等;商業建筑包括辦公樓、酒店、度假屋、學校、幼兒園、展廳、售樓處、立體車庫、便利店等;軍用醫療包括軍用哨所、醫院、醫療方艙、監獄等;工業建筑包括設備箱、機房、配電房等;城市配套設施包括廁所、休息廳、配電房、消防站、垃圾站等。



2 模塊化集成建筑的優勢


一是實現建筑工業化。將工地復雜的高空作業環境轉移到工廠,提高了工程質量,降低了安全風險。同時,在工廠能夠實現并行化生產和流水化作業,這使得建設工期及現場用工量均減少2/3。此外,工業化使傳統的農民工轉型升級為工廠產業工人,在解決當前國家面臨的勞動力短缺問題的同時,提高了工人幸福感。


二是實現建筑綠色化。由于模塊化集成建筑標準化、集成化和工業化的特性,模塊化集成建筑可以實現資源化利用,同時可與多種措施和先進技術手段相結合,進一步增強其綠色低碳的優勢。據某項目測算:建筑廢棄物總體排放水平較傳統項目能夠減少75%以上,建設階段碳排放水平減少50%,降低了大量垃圾處理人工和成本,為國家雙碳戰略目標做出了重要貢獻。


三是實現建筑智能化。模塊化集成建筑技術是建筑智能化應用的最佳載體,其設計、生產、運輸、安裝全過程對于BIM、DfMA、MES、WMS等技術及平臺的剛性需求同制造業無異,基本可實現智能建造技術應用場景的100%覆蓋。


四是帶動產業鏈共同升級。模塊化集成建筑實現了80%以上的部品部件在工廠完成,使得下游產品不再需要為了適配厘米級的建筑誤差而現場測量、定制生產。整體帶動了行業供應鏈由面向工程轉為面向產品的生產模式,下游產業可由以前作坊式生產升級為大規模集中生產,提高了整個社會的生產力。



3 國外模塊化集成建筑發展歷程


1921年,法國現代建筑大師柯布西耶在《走向新建筑》中首次提出“像造汽車一樣建房子”的概念,提倡建筑革新,走工業化、功能化、平民化道路,自此人們開始了對建筑工業化的思考和探索。


1950~1960年,歐洲是第二次世界大戰主戰場之一,戰爭造成的嚴重破壞使房屋大量短缺。為了快速滿足住房需求,參考世界先進的建筑手段大力采用裝配式建筑,同時制定標準要求,邁入工業化建筑體系。各個國家追求標準化的方法各有不同,如英國注重集成化高效率,促進裝配式建筑全產業鏈整合,德國則發展多種裝配式結構,從不同類型裝配式建筑體系到通用體系等。1950年代,日本開始使用裝配式建筑技術,用于解決戰后住房短缺問題。1954年,蘇聯政府在五年計劃中提出,在最短的時間內以最低的成本改善城市居民的居住條件。自1970年開始,在日本,住宅的部件尺寸和功能標準有固定的體系。只要廠家是按照標準生產出來的構配件,在裝配建筑物時都是通用的。日本創立了優良住宅部品認定制度,這一制度就是對住宅部品的質量、安全性、耐久性等諸多內容,進行綜合審查。


在1967年蒙特利爾世博會上,建筑師摩西·薩夫迪(Moshe Safdie)展示了他的巨型建筑生境館(Habitat 67),如圖1所示。


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圖1 加拿大生境館


生境館由365個混凝土模塊連接而成包含158棟住宅的建筑,這些混凝土模塊是他直接在現場附近設置工廠生產出來的。住宅的面積從37m2的一居室到167m2的四居室等,總共有15種不同的住房類型。在它們的模塊化布局中,每個住宅都有自己的屋頂花園。整個建筑內都設有供兒童玩耍的游樂區域。生境館的空間規劃設計,既包含了立方體堅固的特點,又表現了錯綜復雜的美學形態,表明未來住宅人性化、生態化的發展方向。


但是,預制構件經常被用于建造高密度住房,裝配式建筑被認為是一種審美和社會的失敗,這種失敗的具體表征是在大城市的外圍聚集起來的去個性化的裝配式板房。因此,歐洲大部分地區對預制房屋的接受度一直很低。


隨著信息化時代的到來,AutoCAD軟件、BIM 技術、網絡技術和通信技術等在裝配式建筑領域得到廣泛應用,建筑工業化更加高效、集成、節能,更加個性化、風格化,美國、英國、荷蘭、挪威、澳大利亞、新加坡政府大力推廣模塊化集成建筑技術,推出了相關政策和支持措施,促進了該技術在全球的應用和發展。


如今,預制房屋行業正在復蘇。由于計算機控制的建筑組件生產提供的精度,設計師和建筑師有機會創造標準化的、靈活的住房組件,以滿足各種需求。


全球模塊集成建筑經過半個多世紀的發展,市場已按地區細分發展為北美、歐洲、亞太地區和世界其他地區。亞太地區主導著模塊化建筑市場,北美的模塊化建筑市場是世界第二大建筑市場。


3.1 美國模塊化集成建筑發展歷程

美國模塊化集成建筑發展歷程如下[1]


美國的工業化住宅起源于20世紀30年代。當時它是汽車拖車式的、用于野營的汽車房屋。最初作為房車的一個分支業務而存在,主要是為選擇遷移、移動生活方式的人提供一個住所。但是在20世紀40年代,即二戰期間,野營的人數減少了,旅行車被固定下來,作為臨時的住宅。


二戰結束后,政府擔心拖車造成貧民窟,不許再用其來作為住宅。20世紀50年代后,人口大幅增長、軍人復員、移民涌入,同時軍隊和建筑施工隊也急需簡易住宅,美國出現了嚴重的住房短缺。這種情況下,許多業主又開始購買旅行拖車作為住宅使用。于是政府又放寬了政策,允許使用汽車房屋。同時,受它的啟發,一些住宅生產廠家也開始生產外觀更像傳統住宅,但是可以用大型的汽車拉到各個地方直接安裝的工業化住宅。可以說,汽車房屋是美國工業化住宅的一個雛形。


美國的工業化住宅是從房車發展而來的,所以形象一直不太好。其在美國人心中的感覺大多是:低檔的、破舊的住宅,其居民大多是貧窮的、老弱的、少數民族或移民。更糟糕的是,由于社會的偏見(對低收入家庭等),大多數美國的地方政府都對這種住宅群的分布有多種限制,工業化住宅在選取土地時就很難進入“主流社會”的土地使用地域(城市里或市郊較好的位置),這更強化了人們對這種產品的心理定位,其居住者也難以享受到其他住宅居住者一樣的權益。


為了擺脫“低等”、“廉價”形象,工業化住宅努力求變。1976年,美國國會通過了國家工業化住宅建造及安全法案(National Manufactured Housing Construction and Safety Act),同年開始由住房和城市發展部(Housing and Urban Development,HUD)負責出臺一系列嚴格的行業規范標準,一直沿用到今天。除了注重質量,現在的工業化住宅更加注重提升美觀、舒適性及個性化,許多工業化住宅的外觀與非工業化住宅外觀差別無幾。新的技術不斷出臺,節能方面也是新的關注點。這說明,美國的工業化住宅經歷了從追求數量到追求質量的階段性轉變。


現在在美國,每16個人中就有1個人居住的是工業化住宅。在美國,工業化住宅已成為非政府補貼的經濟適用房的主要形式,因為其成本還不到非工業化住宅的一半。在低收入人群、無福利的購房者中,工業化住宅是住房的主要來源之一。


如圖2所示,為萬豪集團打造的模塊化系列酒店產品,由168個鋼結構模塊組成,共26層,高109m,是美國最高的模塊化酒店。


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圖2 美國鋼結構模塊酒店


3.2 英國模塊化集成建筑發展歷程

英國模塊化集成建筑發展歷程如下[2]


英國非現場建造建筑的歷史可以追溯到20世紀初。規?;?、工廠化生產建筑的源動力是兩次世界大戰帶來的巨大的住宅需求以及隨之而來的建筑工人的短缺。具體發展歷程如下:


(1)1914~1939年起步發展期

第一次世界大戰結束后,英國建筑業受到技術工人和建筑材料嚴重短缺的影響,住房嚴重短缺。但絕大多數房屋仍然采用傳統方式進行建造,僅有5%左右的房屋,采用現場搭建和預制混凝土構件、木構件以及鑄鐵構件相結合的方式完成建造,非現場建造的建筑規模小,程度低。


(2)二戰后快速發展期

第二次世界大戰結束后,鋼鐵和鋁的生產過剩,促使行業走向預制,并產生了多種混凝土、木材、鋼和混合框架系統。在整個20世紀50年代和60年代,英國建筑業向工業化的建筑形式發展。


(3)20世紀50~80年代產生多種裝配式結構,預制木結構廣泛應用

該時期英國建筑行業朝著裝配式建筑方向蓬勃發展。這其中,既有預制混凝土大板方式,也有通常采用輕鋼結構或木結構的盒子模塊結構,甚至產生了鋁結構框架。同時,隨著建筑設計流程的簡化和效率的提高,鋼結構、木結構以及混凝土結構體系等得到進一步發展。木結構住宅在新建建筑市場中的占比一度達到30%左右,但后期因木結構建筑水密性能不確定,木結構住宅占比急劇下滑。


(4)20世紀90年代技術日臻成熟,步入品質追求期

20世紀90年代,英國住宅的數量問題已基本解決,建筑行業發展陷入困境,住宅建造邁入提高品質階段。這一階段非現場建造建筑的發展主要受制于市場需求和政治導向。公有開發公司極力支持以上倡議所指導的方向和行動,著手發展裝配式建筑。與此同時,傳統建造方式現場臟亂差及工作環境艱苦的影響,導致施工行業年輕從業人員銳減,現場施工人員短缺,人工成本上升,私人住宅建筑商亦尋求發展裝配式建筑。


(5)20世紀后期至今,非現場建造方式逐步成為行業主流建造方式

如圖3所示,為莫瑞街住宅項目(Murray Grove),該項目是保障性住房,且是倫敦第一個鋼結構模塊式建筑。


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圖3 莫瑞街住宅項目


3.3 日本模塊集成建筑發展歷程

日本預制件的發展與世界各地發生的各種戰爭的時間有很大的關系,包括第二次世界大戰和朝鮮戰爭。由于這些不幸的事件,出現了房屋的嚴重短缺的問題,這引發了對大規模生產預制房屋的需求。


1945年二戰結束,因住房短缺問題與50年代援美鋼鐵產量過剩,日本政府銀行成立住房貸款公司,助推經濟復蘇。簡單的大批量的房屋建筑的預制件立即蓬勃發展。


1963~1973年,體量龐大的公營住房建造為日本住宅產業化的發展提供了重要載體。建設省出臺一系列政策和方針引導部件化和標準化發展。同時質量低下的戰后房屋快速貶值,掀起預制住宅以舊換新的浪潮。1972年,日本建筑師黑川紀章(Kisho Kurokawa)在東京建造了中銀膠囊塔,如圖4所示。由140個鋼結構模塊組成,住宅單元在預制混凝土核心周圍分層,形成一個14層的住宅塔。每個膠囊艙都能做到“自成一體、隨意更換”,僅10m2的模塊空間集成有床、空調、電視、書桌、衛生間等生活必備設施。1973年創設了“工業化住宅性能認定制度”,住房需求轉化為住宅功能完善的需求,建筑質量提升,建筑界掀起產品化住宅浪潮,出現單元住宅、盒子建筑等形式。各大企業跨界聯合,促進裝配式建筑技術進步。


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圖4 東京中銀膠囊塔


20世紀90年代起,隨著居民需求及生產效率提升,由早期以低層住宅為主發展為可變內部結構的“中層及高層住宅生產模式”,住房產業既能實現高品質需求,也實現了本身的產品化和體量化結構整合,逐步步入成熟。21世紀以來,日本裝配式住宅占全部住房總量的42%,日本能夠利用預制柱、梁等構件建造高度超200m的超高層裝配式建筑。


3.4 新加坡模塊化建筑發展歷程

新加坡模塊化建筑發展歷程如下[3]


20世紀60年代初期,新加坡剛剛從英殖民統治下脫離成立自治機構,當時整體社會發展落后,民眾住房條件比較差,為改善住房條件,70年代開始采用裝配式建造方式。半個多世紀的發展中,新加坡經歷了從裝配式構件到預制整體衛浴再到PPVC(Prefabricated Prefinished Volumetric Construction),即從部分到整體的發展階段,裝配率逐步提升。2014年,新加坡“榜鵝水濱臺組屋”住宅項目完工,這是新加坡首個采用PPVC技術的公共住宅項目。目前新加坡已形成一套較為完善的體系(圖5-6)。


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圖5 榜鵝水濱臺組屋


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圖6 新加坡PPVC 建筑——The Clement Canopy


新加坡是東南亞第一個在建筑工業中使用預制混凝土預制技術的國家,預制件的使用也可以追溯到20世紀80年代初。40余年來,新加坡已經形成了完善的政策、標準和技術體系,成為國際上裝配式建筑技術領先的國家之一。通過分析新加坡裝配式建筑的發展軌跡,可以將其發展歷程大致劃分為三個階段:


(1)初期探索階段

1960年,為了解決住房短缺和貧民窟問題,新加坡實行居者有其屋政策, 設立了建屋發展局(Housing Development Board, HDB),開始大興土木,為民眾建造公共住房——組屋。1965年新加坡獨立以后,繼續將大力建設公共住房作為其基本國策之一。進入80年代以后,隨著新加坡人力成本逐年提高,為了減少對勞工的依賴,提高建筑業效率和工程質量,新加坡開始嘗試將裝配式建筑技術引入組屋建設。1981~1983年間,建屋發展局將5個組屋項目(共計約5萬套組屋)分別委托給具有裝配式建筑技術實力的英、澳、日、韓4個國家的5家施工企業(其中英國2家),采用各自的裝配式技術進行設計、制造和施工。這5項工程采用了預制的框架梁、墻體、樓板、垃圾槽、樓梯等預制構件,不僅使項目平均施工時間從18個月縮短到8~14個月,還大大節約了建筑成本。新加坡建屋發展局在上述工程的實施過程中,及時進行裝配式建筑技術的采納和總結,開啟了本國建筑裝配式技術的探索與實踐。新加坡本地的一些公司也逐漸接受建筑裝配式理念,一座座預制工廠陸續興建起來。


(2)快速發展階段

1992年,新加坡為推動裝配式建筑在本國的發展,成立了“建筑生產力工作小組”。該小組設定了“2020年以前全國施工效率每年增長2%~3%”的目標,并提出2020年發展愿景,即在先進技術公司的領導下,依靠高技能的勞動力團隊,構建高度集成和技術先進的建筑環境產業。為了實現上述目標和愿景,新加坡建筑業大幅度增加預制結構構件、預制外墻的使用,預制構件的規模化生產使得裝配式建筑的造價與傳統建筑相當;同時,新加坡開始研發和推廣“易建設計”(Buildable Design),即通過建筑預制構件的設計,來減少施工過程中對勞動力的依賴。1999年,新加坡發布“建筑 21”報告(Construction 21),以加大力度推廣易建設計和預制構件,并著手制定用于評價建筑易建性的評估系統,籌備裝配式建筑立法。2001年,新加坡頒布《易建法規》,實現了對裝配式建筑的立法。從此,新加坡裝配式建筑的發展進入新階段。


(3)提質增效階段

為了指導裝配式建筑科學有序發展,新加坡先后發布了兩版“建筑生產力路線圖”作為裝配式建筑發展的頂層設計:2010年, 新加坡建 設局發布《 第一個建筑生產力路線圖》(1st Construction Productivity Roadmap), 提出發展“ 綜合建設與預制樞紐”(Integrated Construction & Prefabrication Hubs, ICPHs)的設想,將裝配式建筑的工作重點落在提高預制構件的生產能力和生產效率方面;2014年,新加坡建設局發布《第二個建筑生產力路線圖》(2nd Construction Productivity Roadmap), 提 出“ 面向制造和裝配的設計”(Design for Manufacturing & Assembly, DfMA),將工作重心轉向設計與場外自動化生產、現場裝配的結合,力圖從設計源頭提升裝配式建筑的效率和水平。


2017年,新加坡貿易與工業部發布《建筑業轉型藍圖》〔Construction ITM (Industry Transformation Map) Sheet〕,提出建筑業轉型的三個關鍵趨勢——綠色建筑、面向制造和裝配的設計、集成數字交付(Integrated Digital Delivery, IDD)。該藍圖提出,需要建立強大的DfMA技術生態系統,使其具有價格競爭力并得以廣泛采用。實現途徑包括:①擴大需求,形成規模效應;政府部門投資項目,通過制定專門政策擴大DfMA技術采用;私營企業投資項目,增加專門的土地售賣條件和提供資金支持;②提高產能,根據行業需求,加快建設綜合建設與預制樞紐。截止到2020年,新加坡新建項目中DfMA技術的采用率已經從2017年的19%提高到39%;③有5個綜合建設與預制樞紐建成并投入使用。該藍圖還提出,IDD技術涵蓋四個主要組成部分,即數字化設計、數字化制造、數字化建設以及數字化資產交付和管理。推動IDD技術應用的實現路徑包括:①逐步建立IDD技術能力,推行BIM技術,為廣泛采用IDD技術奠定基礎;②制定IDD標準,鼓勵政府和私營企業投資項目采用IDD技術。



4 國內模塊集成建筑發展歷程


4.1 香港模塊集成建筑發展歷程

香港使用預制技術的歷史可以追溯到20世紀70年代初。2017年,香港政府明確提出引進更先進的“組裝合成建筑(模塊化集成建筑)”,并陸續推行相關優惠政策,如2018/2019財政預算報告提出政府會提供10億元成立建筑業創新及科技獎金在資金方面加強協助MiC在香港的推廣。2019年5月屋宇署宣布一項寬免措施:以該建筑法建成的發展項目的樓面面積,當中6%可無須計入該項目的總樓面面積內,也不受制于現時10%的總樓面面積寬免上限。2020年4月,香港政府發布技術通告強制七類樓宇的部分工程使用MiC興建包括辦公室大樓、學校、職員宿舍、醫療設施及護理院等促成香港對MiC的需求。除此之外,香港屋宇署專門為MiC發出作業備考ADV36,主要針對消防安全、接口及間隙、結構設計、質量控制及監督以評核引進MiC系統是否符合香港屋宇條例規范。大灣區模塊化集成建筑市場開始飛速發展。


同時,香港地區發展模塊化建筑具有顯著的地區優勢。香港土地緊缺,經濟發達,居民住房需求旺盛,人工成本高,同時擁有豐富的預制裝配式發展經驗和發達的建筑行業和優秀的建筑技術人才。目前,在模塊化集成建筑領域,香港已形成較完善的技術體系及標準體系,已建立了一套完善的建筑標準和認證體系,設置了相應的質量控制規范和制度,使得模塊化建筑的質量穩定可靠,便于市場推廣。


香港政府以政府項目強制使用模塊化集成建筑的方式,大力推廣模塊化集成建筑,特別是在住宅和宿舍等領域,模塊化建筑已經得到了廣泛應用,大大加快了香港住房建設速度,滿足香港的住房需求。


截至2022年1月,香港已有60余個項目成功采用MiC建筑組合法建造,主要應用于永久性樓宇、過渡性社會房屋、檢疫營等建筑類別中。而MiC項目在香港的大量推廣歸功于早期香港標識性先導項目——香港科學園創新斗室、將軍百勝角消防宿舍等的成功應用。


其中,香港科學園創新斗室是首個獲得香港屋宇署批準興建的多層MiC項目,共17層,承建商協興建筑,組件供應商中集集團,作為高科技人才智能宿舍使用。該項目于2019年8月開始建設,2020年10月竣工。


將軍百勝角消防宿舍項目共有5棟樓(其中4棟是16層、1棟是17層),包括648個3房宿舍,每個單位設有3房2廳、1個廚房及1個浴室,采用混凝土MiC方式制造,共計采用3800個MiC組件(盒子)。


如圖7所示,為香港中央援港防疫設施項目。


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圖7 香港中央援港防疫設施項目


4.2 內地模塊化集成建筑發展歷程

內地裝配式建筑起步于20世紀50年代,經歷了開創、發展、低潮及恢復再發展四個階段。從手工作業到機械化生產、從借鑒到自我創新,有過高潮也經歷過低谷。


20世紀50年代,內地借鑒前蘇聯和東歐各國的經驗,推行標準化、工廠化、裝配式施工的房屋建筑建造方式,工業建設熱情高漲,以混凝土結構為主的裝配式建筑得到快速發展;20世紀60~80年代,各類建筑標準不高、形式單一,容易采用標準化方式建造,且房屋建筑抗震性能要求不高,總體建設量不大,預制構件廠供應基本可滿足需求,多地形成了設計、制作和施工安裝一體化的裝配式混凝土工業化建筑模式,裝配式混凝土建筑和采用預制空心樓板的砌體建筑成為兩種最主要的建筑體系,應用普及率達70%以上;20世紀90年代,大板住宅建筑等出現滲漏、隔音差、保溫差等使用性能方面的問題,我國建筑建設規模急劇增長,建筑設計出現個性化、多樣化、復雜化等特點,房屋建筑抗震性能要求提高,裝配式建筑發展停滯。與此同時,各類模板、腳手架的應用普及,商品混凝土普及,現澆結構更適應這一時期的國情;21世紀至今,隨著我國經濟發展模式逐步從投資拉動向質量發展轉變,對綠色建筑、生態環境、建筑能耗等要求不斷提高,同時,隨著勞動力成本的不斷上升,預制構件加工精度與質量、裝配式建筑施工技術和管理水平的提高以及國家政策因素的推動,裝配式建筑慢慢恢復、發展、創新,逐步形成技術體系和技術標準,開展推廣應用。


2013年以來,中央及地方政府持續出臺相關政策大力推廣裝配式建筑,加之裝配式技術發展日趨成熟,形成了如裝配式框架結構、裝配式剪力墻結構等多種形式的建筑技術,我國裝配式建筑行業迎來快速發展新階段。


2016年中共中央國務院發布《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》,提出發展新型建造方式,大力推廣裝配式建筑,力爭用10年時間使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%;2016年國務院辦公廳發布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》國辦發〔2016〕71號,提出大力發展裝配式混凝土建筑和鋼結構建筑,不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例,促進產業轉型升級;2021年,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》,提出要大力發展裝配式建筑。


在技術條件、市場發展、生產條件的經驗積累達到一定階段,模塊化建筑作為高級形式的裝配式建筑應運而生。在市場驅動、政策加持的趨勢下,內地早前的一些裝配式建筑企業、傳統建筑龍頭企業、新興建筑企業也相繼踏上探索模塊化建筑的市場道路。


相較于其他國家地區,內地模塊化建筑起步較晚,2017年以前主要集中在以集裝箱為代表的低多層鋼結構模塊化集成建筑方面,并經歷了“基于二手集裝箱改造”、“定制化新箱的應用”和“多種模塊化技術體系規范確立”等幾個階段,市場條件不成熟,發展較為緩慢。2017年后,隨著國內建筑技術發展、房地產市場受限、節能降耗要求提高、疫情影響及大灣區市場變化,國內裝配式模塊化建筑迎來更廣闊的市場發展空間,模塊化集成建筑得到較快發展,并形成一批模塊集成建筑項目,如圖8所示。


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圖8 深圳龍華樟坑徑項目——華章新筑


2020年1月國內新冠疫情爆發,2020年2月各地紛紛建設應急醫院設施,以抗疫為主的應急類項目在全國各地開工,而模塊化建筑快速高效易拆除的特點在防疫類項目中得到大量應用。以中建海龍、中建科技、中建科工為代表的中建系央企相繼進入模塊化建筑市場。


目前,在北京、廣東、上海、安徽、江蘇等地均有模塊化建筑落地,以低多層鋼結構模塊化建筑居多,典型項目有深圳國際酒店、上海璀璨城市綜合樓和深圳市福田區公辦幼兒園等,高層模塊化建筑應用較少,典型項目有北京亦莊藍領公寓、深圳龍華樟坑徑地塊項目和煙臺萊山濱海健康驛站項目等。


目前,我國模塊建筑技術標準體系已初步建立?,F行通用性標準的相關內容可為模塊建筑提供基礎性、原則性的技術支撐。同時,在專項標準方面,隨著《集裝箱模塊化組合房屋技術規程》《鋼結構模塊建筑技術規程》《輕型模塊化鋼結構組合房屋技術標準》等標準的陸續出臺,以及《裝配式鋼結構模塊建筑技術指南》的發布,模塊建筑專項技術標準體系已日趨完善,基本覆蓋了模塊建筑設計、生產制作與運輸、施工驗收、技術評價等環節 。


隨著全民抗疫常態化發展,新入局的老牌建筑央企憑借全國化布局、政商基礎良好、設計施工一體化能力強等優勢逐漸整合零碎分散的模塊化市場,行業頭部效益日漸顯著,但隨著疫情結束,防疫項目的銳減,巨大產能又該如何投放;在不同的豎向領域精益生產探索多年的中部企業受到頭部沖擊,開始縱橫聯合,探索跨界發展的可能……一場關于模塊化建筑未來出路的討論引來高潮。


經過十多年的探索,既有的非永久建筑市場容量有限且標準化量產后利潤下降,“向更大規模、更高品質的永久建筑探索”似乎已成為行業的共識。與永久建筑相比,突破技術限制、降低成本、提升群眾認知、健全政策體系、開拓市場等一系列問題也將是模塊化建筑發展探索路上必須解決的難題。


不過,據某調研機構預測,2023~2028年中國裝配式模塊化建筑市場規模年均增速(GARG)達到15%,到2028年,裝配式模塊化建筑市場規模將達到3100億元,市場發展前景廣闊。



5 結語


模塊集成建筑具有標準化、集成化、信息化等諸多優點,符合建筑業高品質、綠色化、智能化發展趨勢。未來,隨著技術的突破、行業標準體系的完善、人才培養的加強以及群眾認知的提升,模塊集成建造技術有望取得更大突破并迎來快速發展。其在低成本高效率、可持續性和環保意識等方面的優勢,也將進一步帶動建筑業轉型升級。



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