以前苏联大板建筑为原型的俄罗斯方块游戏PNLK
文
BAI资本(BAI_VC),作者
王亦君
什么是装配式建筑?这种建筑方式,是将构件在工厂进行标准化批量预制后,运输到施工现场进行拼装,与其他构件可靠连接,最终建成完工。
如果把建房子类比为厨师做大餐,那装配式建筑就好比先把食材(建筑构件)在中央厨房(工厂)进行预处理,再运到门店厨房(施工现场)进行烹饪(拼装)。
装配式建筑,也可称为建筑界的乐高
装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构(PC,PrecastConcrete)、钢结构(PS,PrecastSteel)以及现代木结构建筑,被普遍认为是现代工业化生产方式的代表。
01从古希腊庙宇到榫卯结构木屋,装配式建筑不是新概念
无论是自然界还是人类历史中,“预制”、“装配”的概念从不新鲜。
在澳大利亚树林中,雄园丁鸟会利用小树枝搭建、装饰求偶亭吸引雌鸟,这一充满智慧和美感的行为让它们被誉为“鸟类建筑家“。
对人类而言,早在农业出现前就有采集狩猎者利用兽皮、树干搭建房屋;古希腊、古埃及的庙宇宫殿,均是在加工场将石材凿好后运输至现场安装搭建。
我国古代的木质梁柱体系是今天框架建筑的原型,近代著名建筑学家梁思成在破译《营造法式》时发现古代木结构已经有了高度标准化的设计概念,即所谓“凡构屋之制,皆以材为祖”。此类传统木构房屋使用模数化的、预先制造的木材部件,无需连接材料,还不易受到地震破坏。
《营造法式》斗栱各部分名称示意图,来源:清华大学建筑学院中国营造学社纪念馆
年,为实现海外殖民地定居点的快速建设,英国木匠曼宁(JohnManning)借助造船业基础,发明了在英国制造并由轮船运往世界各地建造简易的木框架房屋(ManningPortableCottage)。
曼宁移动房框架及外观图
19世纪中期,英国工程师优化了用生铁制造低碳钢的过程,从而使钢铁材料以轧制的形式普遍用于之后的框架结构中,现代钢结构也因此具备了天然的预制与装配属性。
任何新事物的诞生都会经历一个概念懵懂期,彼时的人们尚未有清晰的“装配式技术”认知,但已经意识到“预制构配件+现场加工”的建造方式所带来的便利性。
0城市的时代记忆,装配式建筑现代化
世界第一座大型现代建筑,其实也是装配式建筑。
年英国世界博览会前夕,现有的古典建筑方案不仅难以提供足够的展馆空间,甚至不能在博览会开幕前如期建成,欧洲各国建筑师纷纷出谋献策。
无奈之下的维多利亚女王采用了花匠的方案:用铸铁和玻璃打造一个大型“花房”。铸铁梁柱在工厂制作,玻璃幕墙在按玻璃工厂最大的规格制作,运到现场装配,最终6个月内完成了建设,解决了大空间和工期紧的难题。
这是第一座大型现代建筑,也是装配式建筑的开山之作,由于建筑效果美观,展馆获得了“水晶宫”(TheCrystalPalace)的美誉。
水晶宫,年
年,法国建筑大师柯布西耶于其著作《走向新建筑》中第一次提出了“像造汽车一样”去“批量复制”建筑的想法,实用主义建筑设计逐渐流行。
年,纽约帝国大厦竣工。这座被誉为“现代七大工程奇迹”之一的摩天大楼也采用了装配式工艺,采用“钢结构+石材幕墙”设计,全部工期仅天,平均4天一层楼。
采用“钢结构+石材幕墙”设计的纽约帝国大厦
二战后,装配式建筑在全球市场迎来高速发展期。
一方面,战后经济复苏时代,城市亟待重建但劳动力严重不足,城市化不断加速造成住房短缺;另一方面,第三次工业革命为装配式建筑的标准化、模块化提供了近乎完美的温床。速度快、节省人力、可批量的优势,让装配式技术在战后重建过程中发挥了重要作用。
年,前苏联在著名领导人赫鲁晓夫的要求之下,开发了一种可“复制粘贴”的建筑模板:预制件均为工厂流水线生产的标准件,采用统一的工业化建造,所有楼房统一规格,成本低廉。“赫鲁晓夫楼”很大程度上奠定了早期预制装配式建筑规模化的基础。
苏联典型的赫鲁晓夫楼
两年后,我国提出“建筑工业化”要求,年,我国最早的装配式建筑——北京民族饭店,10个月顺利完工,用于人民代表大会接待。引入苏联装配式混凝土大板建筑后,我国装配式建筑迎来第一次发展热潮。
为了实现“居者有其屋”的共产理想,“赫鲁晓夫楼”也曾经遍布中国各处,成为时代记忆。许知远在《无根者之家》中回忆道:在北京,我第一次住进楼房,那种红色砖墙的五层楼房。日后我才知道,它也被称为“赫鲁晓夫楼”……让我兴奋的是,卫生间与厨房都在小小的套间里,再不用夜半跑进院子外透风的厕所。
美国最早的装配式混凝土高层住宅之一费城社会岭公寓(societyhilltowers),由著名建筑师贝聿铭设计,这也是一个代表性的旧城改造项目,利用装配式技术的低成本、高效率优势,来解决城市人口居住问题。
费城社会岭公寓
年,“住宅产业”的概念开始在日本出现;年,著名的舱体大楼落地东京,该装配式建筑所有家具设备都实现了单元化,个舱室错落有致,构思新奇,如同一座巨型“乐高积木”公寓。
坐落于东京的舱体大楼
八九十年代的欧洲,为完成大规模住宅建设目标,预制混凝土大板体系被广泛应用于新住宅区,成就了一大批风格鲜明的建筑。同一时期,日本逐渐成为住宅产业化的标志性国家,构件生产的机械化、产品标准的固定化、建筑过程的精准化,使得日本在装配式建筑领域成为世界学习的对象。
法国巴黎东郊大诺瓦西区的大型后现代乌托邦社区,以“天空之城”为寓意,包含间公寓的钢筋混凝土建筑
在我国,改革开放后的装配式建筑热潮并未持续,而是因为八十年末大量廉价劳动力涌入城市、商品混凝土兴起陷入尴尬。
由于相关政策、标准体系的不完善,预制构件的产品规格较少;同时,技术手段的限制,使装配式建筑的保温、防水、隔音效果不理想,节点质量和抗震也有不足。现浇技术成为主流,装配式技术陷入暂时的沉寂。
03双碳+数字化,装配式建筑的“事业第二春”
数十年间,装配式建筑的节点质量、抗震能力得到了大幅度提升,上世纪的制约其发展的因素逐渐弱化。装配式建筑的优势开始显露:
第一,从经济成本角度,预制构件、现场安装,可以减少建筑材料及相关设备的损耗和浪费;建造完成后,日常维护管理成本也更低。
第二,更重要的,是装配式建筑的节能环保属性。装配技术的推广能减少施工现场的噪音、空气污染,控制建筑垃圾的产生;理想状态下,装配式建筑可以随主体施工同步实现装修一体化;最后,在回收阶段部分建筑材料可有效循环利用,减少污染、提高资源利用率。
年住建部、发改委在头号文件《绿色建筑行动方案》中明确提出要推广预制装配式建筑体系,“新型建筑工业化”由此形成;并在随后几年间不断出台落地举措。
去年,国家明确提出碳达峰和碳中和的实现时间,从顶层设计规范“双碳"目标。地产建筑行业规模大、占GDP比重高,同时也是碳排放最高的终端消费来源,传统建筑产业的转型升级已成必然。
中国建筑节能协会《中国建筑能耗研究报告(00)》年我国建筑全过程能耗占全国能源消费总量的46.5%,碳排放总量占全国碳排放总量的51.3%,其中建筑生产阶段(材料)和运行阶段为主要占比
各类标准、扶持政策的相继完善,官方的大力扶持与引领,加上自身的“低碳减碳”特性,装配式建筑由此迎来了“事业第二春”,成为建筑工业化、绿色化的主抓手。
-00年我国新建装配式建筑面积逐年增长,新开工装配式建筑面积占新建建筑面积的比例也不断提高,00年,全国新开工装配式建筑面积达6.3亿平方米,占比0.5%。数据来源:前瞻产业研究院
作为“绿色建筑行动”中的“天选之子”,装配式技术可以说是建筑业多年以来最重要的技术变革。但绿色建筑不能仅