前言：此次瘟疫，火神山等醫院能夠迅速建成，與裝配式鋼構建造密不可分。成熟的預制生產線和有條不紊的現場管理是此次時間控制成功的關鍵。裝配式建筑的話題作為建筑界的一大熱門話題，也是建筑學朝著工業化科技化發展的重要方向。裝配式建筑的成品性、批量化、易操作、工期短、可復制等等優點讓其在高迅速發展的城市化建設進程中頗受青睞～
其實，建筑業目前的工業化程度還遠遠不足，現在很多嘗試的工業手段都是來自其他行業的降維打擊。比如，很多建筑學院研究的機械臂或者無人機制造代替人工，這些技術在機械設計中已經運用較為廣泛。而大量的預制化和工業化建造方式在橋梁、道路等市政工程其實已經大規模采用，這也是中國能夠快速基建的核心科技之一。裝配式、預制化可以結合這些先進科技經驗，期望到達的是將讓建筑不是“built”（建造）而是“manufactured”（機械化制造）
另一方面，因為建筑的技術核心雖然存在部分可復制性（比如建筑結構、立面幕墻），但其藝術核心卻無法直接批量復刻。而建筑藝術成分則需要模塊的多樣化和彈性設計、設計要素的大數據拓撲、建筑形制的參數化控制、客戶喜好需求統計、建筑標準化樣本歸納、流體行為的模擬等等的研究控制。因此，裝配式的發展依然還任重道遠。
本期，我們將探討裝配式建筑的國內外應用與發展前景。本期，我們將探討裝配式建筑的國內外應用與發展前景。
01
裝配式建筑運用
火神山的施工是裝配式鋼結構建筑一次重要實踐。工廠預制化生產的病房模塊可以在車間就進行大規模生產，而在現場進行最后的快速拼裝。所有工作流程簡單明了、施工操作容易、人員調度方便。
這次事件也體現了預制化建筑的諸多優點。對于可復制性高、標準化程度大、功能需求優先的建筑來說，預制裝配式建筑可能是最好的選擇。通常，預制化建筑在工廠批量化生產各個結構預制元件，然后在現場進行組裝，這也讓整個過程變得更加高效。
當然中國這么快建成一棟建筑并非首次，之前Broad Sustainable Building (BSB) company 就做過。他們用19天完成了一座57層的建筑。每天3層的速度，建成了可容納4000人的辦公樓。
總而言之，裝配式建造因為以下的優點而在世界范圍內得以大量的進行實踐和發展。
A 環境保護
模塊化建筑是節省能源和可持續性的建造方式。傳統的施工往往會造成許多額外的材料浪費。而工廠預制化的方式則可以更加精準地確定生產數量，而額外的材料也會被當場回收并等待再次利用。這可以大大節省將施工廢料運往垃圾場的人力物力消耗。同時，工廠預制可以讓節點更加結實、施工組件更加精準、空氣過濾更加完善。這些都可以提升能源利用效率。
B 經濟節省
另一個重要的優勢是預制式建筑可以做到節省財力。即便客戶定制化的組件看上去會很昂貴，但模塊化的思路也能解決這個問題。模塊化施工是將全方面地平衡預算和花費點，從而創造一個可承擔的選擇。預制化廠家因為大量定制某些材料可以從材料商那里拿到折扣。同時，模塊化施工也能避免不可靠的合同和沒有生產力的員工。而施工時間的節省也能很大地減少財政消耗。
C 可變性和適應性
模塊化施工可以被容易拆卸并組裝在不同的場地。這會減少原材料的需求，降低能源和時間消耗。另一方面，模塊化本身解構了建筑形體，使得不同的組裝方式可以應對不同的設計需求。這些模塊單元保持著中立的美學價值，可以適用于不同的建筑形式。
D 保證質量
預制化生產是在可控制的機械化制造環境里，有特定的標準，因此每一個組塊可以保持連貫的質量。相比之下，傳統的在地施工，需要考驗施工員的不同技能水平以及獨立事件因子對工期的影響。而在預制化模式下，所有組件都來自于經驗豐富的工程員監督與特定程序編制；并且這些組件在溫度適宜的工廠進行生產可以有效防御環境影響。
E 減少場地破壞
因為大部分的組成件都來自于工廠，這將大量減少工地的卡車運輸、器材和材料堆積，并降低傳統施工所導致的場地破壞（噪音、污染、廢棄物等影響）。相反，生產線的方式可以為生產提供更好、更有效率的環境；同時可以減少不必要的傳統工地的干擾和影響。
F 簡短工期
易于運輸移動的施工可以減少在地建設的時間。在很多案例里，預制化可以減少一半左右的時間。這歸功于更好的施工管理計劃、減輕的場地氣候影響、減少的承包商工期拖延以及更快的制造時間（不同原件可以同時制造）。這也可以讓建設公司可以同時開展多個項目，刺激經濟更快周轉。
G 安全
因為大部分的原件可以在工廠控制，因此很多和濕度、環境影響、污染有關的問題可以被避免。而在地組裝迅速，可以讓工人更少地暴露在外部環境影響里。而大部分機械操作可以減少事故、增加可靠性。
02
發展方向
裝配式和預制化并非是一個新鮮詞。實際上，在戰后就涌現了一大批的裝配式建筑構想。對于戰后亟待恢復元氣的城市來說，現代主義所提倡的集中式住宅就被大規模生產。而在著百廢俱興的土地上，建筑師們開始了大量的構想，希望建筑變得更具適應性，并期望建造也更加迅速。
而技術的革新讓裝配式有了生長的土壤。框架結構的發展，讓建筑其他組成部分變得更加靈活，讓建筑存在裝配式的可能性。但革命性的進展并非經常出現，實際上每次建筑行業的技術進步都是社會其他技術共同發展推動的結果。可生產的建筑（manufacturing buildings）也是從夸張的烏托邦構思和科幻的巨構思考之后重新回歸現實。
一方面，計算機技術的進步，帶動了制造業的發展。新的組裝式建筑得以有精準的編程作為有效支持。增材制造、3D打印、CNC控制、機械臂、清場時候采用的土層掃描等等，都為預制化提供了技術支撐。
另一方面，經濟的快速發展也讓裝配式更加具有吸引力。在人口爆炸、經濟周轉、城市更新換代迅速的今天，施工準確性和效率非常重要。其次，目前大部分的年輕人不愿意從事施工工作，工地平均年齡逼近50，也意味著工地也會進入老齡化；未來很大可能將出現施工人力不足，人力成本增加。這種情況下，預制化生產將成為新的趨勢。
況且，很多建筑都適合預制化和模塊化生產，只要具備以下一些特點，那么預制化就會成為更好的選擇。
從80年代開始，世界已經積累了許多的預制化經驗。比如樓梯、幕墻、墻體、樓板、廚房和廁所已經有著足夠的知識體系。不過還是存在著許多缺陷，比如，預制化元素在建筑信息化模型過程和設計信息傳導給制造商的轉換體系還不夠明確。
理想狀態，技術圖紙應該通過信息化模型直接提供給制造商進行相應制造，但實際上很多的信息處理需要人工組織，這種過程會造成人力浪費和傳遞誤解。再者，不同客戶對于模板有著不同的要求，這也會導致生產出現誤差。另外，不足的組裝管理也非常影響最后的施工質量。特別是在存在堆砌大型元件困難的場地，場地管理就顯得非常重要。
除此之外，雖然預制化可以滿足大規模生產，但建筑這門技術與藝術結合的學科也需要多樣性和藝術性。而設計的多樣性，往往來自于客戶的需求、場地的限制、以及建筑師的自身經驗與美學修養。
我們可以將這些看作為輸入的設計變量，而加快設計施工進程則是在不同里尋找設計的不變量，從而實現可量產可復制的設計標準。大量的形態拓撲學和形制抽象實際上就是在提取設計要素里的演變基準。
參數化設計可以看作是其中一種嘗試，其根本是尋找可變和不變的參數，將建筑語言編譯為程序語言，將建筑要素抽象為參數因子的過程。
比如，Studio Bark就設計了一種可以自我建造的系統，提供不同的設計尺寸，以滿足裝配式的可變性。
因此，預制化在實現了可復制性后，需要在兼顧多樣性上多下功夫。一是提供更多的組件選擇和拼裝方式選擇，二是將大組件化小為小組件集合，在成本控制基礎上利用材料長寬不同形成不同的形態。三是將顧客定制單元化繁為簡，提取出能夠實現批量生產的元件。
03
案例
A 居住類
居住類實際上是最容易實現模塊化需求的。因為大多數都有著較為明確的設計標準，形態容易復制，模塊容易拼裝。
比如，紐約的nArchitects設計了一種模塊化的住宅。其中包含了55個單元，是用鋼結構和混凝土樓板進行組裝。
單元建筑的室內通過設計能夠保證更好的空間感受。同時，即便是有著標準化的單元模塊，公共空間還是有著精心的設計。可見，即便是裝配式的建筑，通過設計師的搭配和組裝，也可以創造有差異化的設計作品。
很多人提及裝配式覺得裝配式的建筑很容易落入俗套，成為規格一致的集中式住宅，不過其實裝配式本身可以進行很多變化。比如對于基礎單元的設計、建筑表皮的設計、公共空間的設計、單元組成方式的設計等等都可以讓預制式建筑展現其多樣性。
裝配式住宅對于人口密集地區來說又是一種社會協調手段。比如，在倫敦的東南，一些POP-UP公寓用來提供給無家可歸的人們。在日益增長的倫敦租金和消耗中，為因此而被逐出城市的人提供安家之所。
這些單元住宅可以有60年左右的壽命，并且可以由政府的需要進行移動。按照設計者的說法，他們并不是提供臨時的空間去等待城市更新，而是將這種模塊化的手法當作城市更新的手段。
除了偏向于固定永久的建筑（Permanent Modular Construction），另一種居住類是移動式的便攜住所（Relocatable Buildings）。與前面提及的集中住宅公寓不同，這一類往往滿足不同人群的定制需求。比如，Muji設計了一種可以置地于鄉村的預制式建筑。在日本，鄉村有大量的低收入人群。通過預制式的模塊可以降低建造成本，減少人力需求。
而對于一些酒店商場來說，便攜式的居住單元可以提供不同的體驗，成為一些特屬的風景。比如奧地利的酒店Hotel Daniel就在自己的樓上放了一個單獨的觀景套房。
B 景觀及展示類
展覽類建筑構思精巧，所以采用預制式裝配更多地是追求其結構的精準度或者展覽的零時性。比如設計鬼才Thomas Heatherwick 在紐約設計的標志性樓梯建筑就采用了預制化的鋼結構，然后現場進行吊裝。這個建筑對于結構受力有著比較大的要求，因此預制化在這里起到的作用是更加精準地完成每個元件以及它們的組裝。
而對于更多的展覽建筑來說，建成框架后，預制化的建造代表著可靈活拆卸，以應對不同的展覽需求。很多零時的POP-UP展覽建筑正是利用了裝配式的靈活性去滿足多樣的功能需求以及易裝易卸的特征。
C 幕墻類
建筑的幕墻和圍護結構是建筑美學重要組成部分。而幕墻也是建筑里比較容易實現批量化生產的元素。通過幾個特定模板就可以組合出不同的幕墻形態，適用于工業化預制生產。同時，表皮的韻律性和重復性又屬于建筑美學特征，可以快速為建筑形態錦上添花。
例如，位于哥倫比亞的Medellin就通過預制化技術生產幕墻。過參數化測算，該建筑幕墻能有效地控制節能、日照等因素，展現幕墻系統對于環境因子的反饋。
另外，如果建筑師想要更多的變化，別忘了多個結構組合的組件也可能成為可復制的要素。倫敦大學學院（UCL）新醫院的幕墻系統就結合了手工磚、鋁板、玻璃幕墻和預制混凝土作為一個可復制的結合體。
這種結合體體現了文化風格和現代風格的混合，同時又能很好的進行組裝。將幕墻分解為這樣尺度的元件更利于材料生產和施工。
后記
目前的經濟形勢和科技發展給予了預制式（裝配式）建筑很好的成長土壤。另一方面，裝配式的應用空間也越來越廣泛，建筑類別也越來越多，這也意味著建筑業在重新審視自己在工業化浪潮里的定位。但同時也要明確裝配式并非是經濟快速周轉的萬能藥，在愈發同質化的城市里，裝配式與建筑多樣化設計仍需要齊頭并進。
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