对很多人来说,“模块化建筑”或“装配式、预制建筑”这些名词第一次走进视野,是在今年的新冠疫情中。中国素来以基建狂魔的名声享誉全球,特别是在武汉疫情的影响下,以火神山、雷神山医院的建设,再一次让人们见识到什么叫做中国速度。


 


 

2020年1月24日火神山开始相关的设计规划,2020年2日2日上午正式交付。短短10天的工期,就完成了一座相当规模的现代化医院。在这一人类奇迹中,建筑工程模块化可谓立了大功。近年来,模块化建筑可以被认为是建筑领域的组装技术,房屋的建造主要利用事先预制的模块化的组建来拼装,具有组装灵巧、施工简便的优势。


 


 

采用标准化、模块化设计,结构、围护、内装和设备管线等系统的部品部件,在工厂预制完成,集成模块运输到工地进行装配连接最终形成完整的建筑,最大限度地采用成熟的拼装式工业化成品,大幅减少现场作业工作量,实现了效率最大化。“BIM+模块化建筑”,在火神山后“一战封神”。


 


 


 


 

模块化建筑的复兴


 

而最早提出并实验模块化建筑的是美国建筑师富勒。早在1928年,富勒就提出了预制浴室的想法。浴室、厨房、通讯设备都设置有标准插口,能够这些组件能够方便地运输到世界各地进行组装,以达到装配式和标准化量产的目的。很快这种新奇的建造方式开始在建造界推行。


 


 

模块化建筑正在复兴。模块化建筑是一种新兴的建筑结构体系,该体系是以每个房间作为一个模块单元,均在工厂中进行预制生产,完成后运输至现场并通过可靠的连接方式组装成为建筑整体。


 

尽管建筑师们长期以来一直认为,在工厂制造要优于现场施工,比如能够减少浪费、不受天气影响、一致性更强,但从整个建筑行业的角度而言,这种模块化的交付方法始终是少数。但转折点即将到来:有利的经济环境、新技术的发展和新冠疫情的影响这多重因素的推动下,模块化建筑正以全新的方式复兴。


 


 

业内有什么变化?其实唯一的变化就是突然出现的热潮

 


 

在工厂中组装建筑并不是一个新想法。1943年,SOM建筑设计事务所(Skidmore, Owings and Merrill)就设法在秘密地点为曼哈顿项目的成员建造了3000 栋预制房屋。通过将建筑各个部分分割成工厂制造、模块运输和工地组装,SOM能够每天通过组装配框架和石棉水泥板,建造30到40栋房屋。如果这个项目放到今天,相信SOM将工业工艺创新应用到住宅建设方面的技术一定会让投资人们垂涎三尺。但实际情况是,战争结束了,联邦政府下的住房合同也随之撤销,SOM则将其系统的设计方法应用到了建造时尚靓丽的摩天大楼上。至于那些秘密建造的预制房屋,则渐渐被众人遗忘,成为在战争中一系列突破和牺牲中的一个微小项目。


 

美国国家档案和记录管理局中B-1型的预制房屋,为曼哈顿项目而建


 

其实曼哈顿项目时的预制房屋技术与今天的房屋建造方式没有太大不同。窗户和框架通常是在场外制造然后在现场安装的,机房和空调系统等组件也通常都是在场外制造并运送到现场安装的。因此,"预制"和"模块化"这两个术语的边界是有点模糊的,因为当代建筑总是多多少少涉及到场外制造。


 


 

根据生成式建筑平台Hypar的建筑项目经理Tyler Goss的判断,新兴的模块化公司可以分为三大类:


 

首先是全堆栈式的模块化建筑公司,如RadUrban和行业巨头Katerra,正在与开发商进行正面竞争,以更有效地生产建筑。


 

接下来是提供现成的模块化架构的公司,他们的产品可以运送到施工现场,就像亚马逊的快递一样,这类公司有Cover、Mighty Buildings、Haus和Dwellito。


 

最后一类是设计开发公司,如Juno和Apt,它们的工作是简化模块化设计和开发流程,并将施工过程留给其他公司去完成。


 


 

每家公司的都对模块化建筑有着自己的策略,似乎也有着各自重塑建筑行业的战略。其中一些公司正在兴建自己的工厂,另一些则选择将建筑这部分外包。有的运营模式像建筑公司一样,他们的产品每次随着设计不同是有变化的,而另一些则像汽车公司一样,生产的产品是标准化的。一些公司参与项目的早期阶段,如融资和选址,而另一些人则更注重于建设阶段。然而如果对这些公司进行一个深入分析,会发现在近期掀起模块化建筑热潮的有三个基本因素:资金、技术和新冠疫情。

 


 


 

 初创企业还“创”得不够快


 

2017年,麦肯锡发布了一份155页的全球建筑业报告,其中概述了将建筑业推向“受制造业启发而产生的批量生产系统”的1.6万亿美元的机遇。对于业内人士来说,这其实不是新闻了,但对众多“持币观望”的局外人来说,这份报告实际上给了他们一个显眼的目标。“我能明显感觉到资金环境的变化,”Goss说。“市场上热钱很多,而现在风投读完麦肯锡的报告后,会认为该行业的颠覆时机已经要到来。”


 

2014年完工的纽约曼哈顿The Stack公寓楼,是由GLUCK+设计、由iBUILT在场外制造的模块化公寓楼


 

投入模块化施工的资金应接不暇。最近,由前苹果和前特斯拉高管创办的初创公司Juno宣布,已筹集了1100万美元来“对住房开发进行重新设计”。不久之后,Factory OS也宣称,它从Autodesk、Facebook、Google等公司处筹集了5500万美元,以建造“更像汽车”的房屋。SHoP建筑师事务所也在最近透露,它将成立一个独立公司叫Assembly OSM,旨在改变建筑制造行业的现状。Katerra已经为工厂筹集了超过10亿美元,这些工厂可以制造从预制框架到台面的所有产品。甚至连著名的猫咪网站“I Can Has CheezBurger?”的创始人Ben Huh也进场了,Huh的公司Social Construct的目标是把“建筑工地变成一个高效的装配线”,该公司得到了硅谷知名投资机构Y Combinator的支持。


 

计划于2021年底完成的由Generate及Placetailor建造的Model-C公寓

 


 


 

和曼哈顿计划时期的不同:技术的成熟

 

随着近期投资资本的涌入,模块化建筑技术在过去十年中有了显著的进步。“模块化建筑公司的问题在于,尽管它们使用了先进的场外制造技术,但它们仍是整个行业的小众群体”,iBuilt的首席技术官Danil Nagy解释道。


 

从本质上讲,模块化建筑公司被认为几乎可以与传统的建筑公司互换的。他们参与进项目时往往是在设计阶段之后,因此,如果采用在工厂建造,会导致设计上的修改,从而产生为了适应模块化系统的额外成本,那么这样的方案通常不会被采纳。“仅仅以新的方式进行施工并不足以创新,”Nagy说。“只有承担流程中的更多部分才能真正给行业带来改变,这就需要一种新的业务模式和技术。”


 

两名工人在iBUILT的工厂组装一个模块


 

而这项技术基本上已经到位了。模块化系统有点像乐高,用刚性的单元堆叠形成建筑物。随着计算设计的不断发展,设计人员现在可以创建有一定灵活性的模块。这些模块不是均匀的砖块,而是可以收缩、拉长或截断的模块,对项目有更好的适应能力。这一点对于城市的高层建筑往往是尤其重要的,因为在错综复杂的城市空间张红,矩形不一定能提供最有效的布局。许多建筑师已经熟悉了这项技术,Zaha Hadid建筑师事务所也已经在使用类似的算法来调整立面面板,以适应不规则形状的建筑。


 

 


 


 

啪,王炸:新冠疫情


 

掀起模块化建筑热潮的另一个驱动因素是新冠疫情的大流行。随着远程办公的增加,许多人正在搬家或调整他们的生活安排。这与战时出现的在秘密地点快速建造3000套住房的需求一样,而模块化建筑可能提供一种快速满足新住房需求的方法。专注于预制住房的新西兰建筑制造商公司的联合创始人兼董事Beth Cameron表示,虽然最初的工作在新冠大流行开始时有所放缓,但随着人们以新视角审视“自己的家庭环境”,她的公司迎来了一场“巨大的商业浪潮”。


 


 

由于资金、技术和市场条件都是一致的,模块化建筑对于其他建筑企业来说似乎是一种生存威胁,尤其是那些产品或服务可被工厂制造所复制的企业。另一方面,由于许多公司都争夺模块化建筑这片战场,鹿死谁手尚未可知。Hypar的Goss说,虽然目前筹集资金很容易,但经营一家工厂要困难得多。工厂需要稳定而持续的项目流才能继续运营。特斯拉也许是最近唯一从这种模式中成功走出来的例子,它获得了数十亿美元的投资。


 

Model-C型公寓的装配顺序演示


 


 

在很多方面,模块化建筑可以让建筑师回到在整个工作流中“主导”的位置,让设计和施工更加紧密地融合。


 


 

实际上,许多行业正在转向结合传统方法和非现场方法的混合方法。总包可以与非现场制造商或2D面板或零件的预制组件制造商合作。这可能会使合同复杂化,而且必须在打基础之前就做完全部决定。这种混合利用的方式,可能是建筑业全面迈向模块化的必经之路。


 

无论是通过何种路径,模块化建筑都将对整个行业形成越来越明显的颠覆,这一点在麦肯锡的报告中已经非常明确了:“所有的行业参与者都应评估趋势和影响,并评估其战略选择,以确保他们能够从大趋势中受益而不是被历史遗忘。”


 


 

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