装配式房屋：建造更快、废料更少、环境足迹更低

装配式房屋是指构件在场外标准化制造，再运至现场组装完成的专业化住宅。作为传统建筑工艺的替代方案，它以更快的施工速度、更少的废料产生和更低的环境负面影响脱颖而出。装配式房屋也被称为预制房屋、模块化房屋或模块化住宅。

以香港建筑业为例，其产生的废料高达填埋场总摄入量的40%，而装配式建筑预计可减少近85%的建筑垃圾。它也是更快的建造方式，2015年中国一家建筑公司便用此法在19天内建成了一座57层高楼。

鉴于装配式房屋的特殊要求，所用材料需满足耐用、轻量化等标准。但并非建筑每个元素都需预制，仅构成建筑主体及内部装修主要部分的特定构件适合预制，如墙体、楼板、屋顶、衣柜、搁架单元等。

本文将介绍：

• 什么是装配式房屋
• 装配式房屋用材
• 装配式房屋未来趋势

什么是装配式房屋？

装配式房屋指构件在场外受控环境（通常为工厂）中预制，再运至最终位置组装安装。其核心驱动原则包括：

1. 工业化与大规模生产

装配式住宅可实现大规模生产，因构件制造比现场建造快得多。这代表建筑重心与基础设施将从生产水泥、砂石、工字钢等原材料，转向生产预制板、胶合板等模块化构件。

2. 速度与经济性

装配式住宅比传统住宅更便宜，得益于节省的时间与精力。耗时主要集中在构件制造而非现场组装环节。

3. 定制化与可持续性

装配式房屋设计需保证构件契合，允许合理程度的定制化。同时，建造与组装工艺应将环境影响降至最低。

简而言之，装配式住宅优势在于：

• 整体成本相对较低
• 质量控制更容易
• 施工更快、更安全
• 减少浪费，可通过拆卸而非拆除实现价值回收

劣势集中在强度与稳定性相对较低，在地质灾害及预制构件从制造场地运至安装场地的运输过程中尤为令人担忧。

装配式住宅用材

装配式住宅使用多种材料，如混凝土、木材、金属等。下文分析部分材料及其适用效能。

混凝土

混凝土作为建筑材料已有详实记录。但用于装配式房屋时涉及更多考量。通过模具可实现造型复杂的坚固结构。预制混凝土板也可用于大型多层建筑作为构建单元。材料本身可配制满足特定需求，如轻量化（某些配方可漂浮水面）、耐温变。添加氧化石墨烯等添加剂可使混凝土更可持续。

木材

木材是装配式住宅常用材料。可直接作为“重型木材”（柱梁结构）使用，或作为“集成材”（木材与其他材料组成的板式系统）使用。木材耐火性常被关注，但木材系统可设计成具备良好耐火性，因暴露于火中会形成碳化层保护内部。竹材作为常见建材也可适配装配式房屋。木材还可工程化为性能优异、甚至媲美钢材的复合材料，如交叉层压木材（CLT）、胶合层压木材（GLULAM）、单板层压木材（LVL）。本质上都是多层木片胶合，消除了连续纹理导致的裂纹起始与扩展风险。

钢材

钢材常用于模块化建筑的支撑框架（工字梁、柱）、楼板、墙体。可与其他材料配合，或作为主要建材（如集装箱改造）。研究表明钢结构住宅可建至十层甚至更高。

钢材优势在于强重比低、易运输、可回收。劣势包括隔热差、声学性能欠佳，且用于此用途可能使其脱离回收循环。

玻璃

玻璃是多种建筑功能的高度可定制材料。建筑用玻璃类型包括钢化玻璃、夹层玻璃、半钢化玻璃、夹丝玻璃。玻璃可提供高强度、隔热、耐化学腐蚀、耐火等实用性能，兼具独特美学且完全可回收，契合装配式房屋主题。

回收与再生材料

可回收材料包括混凝土、石膏板、钢材等传统建材，也包括纤维素绝缘材、吊顶板、塑料、陶瓷/瓷砖、玻璃纤维绝缘材等。所有这些均可用于建造装配式房屋。

挑战在于：部分材料供应不稳定，难以持续依赖；部分材料长期使用可能有毒有害，需谨慎评估适用性。

装配式房屋对可持续性的贡献

模块化预制制造在可持续效益上显著优于传统方式。除显而易见的减废、降低现场能耗外，诸多因素在建造阶段发挥作用，特别是在建筑垃圾、美学选择、场地扰动、用水、污染排放等方面表现突出。

要妥善评估装配式建筑乃至建筑整体的可持续性，应考量建造、运营、维护全生命周期各阶段。

2019年一项关于预制模块化建筑可持续性能的研究，从经济、社会、环境三维度提取16项指标与传统建筑对比。结果显示：装配式建筑环境影响显著更小，尤其在排放、能耗、用水方面；经济优势明显，分别减少了传统建筑中钢材、混凝土、模板用量的60%、56%、77%。

增材制造如何助力装配式房屋建造

增材制造（AM）长期被视为难以规模化应用于大型设计的小型产品技术。新技术正在大规模设计应用及建筑施工领域取得突破。

主要挑战在于研发兼具3D打印适用性与结构强度的材料。水泥基材料、聚合物、金属均可为增材制造改性。

增材制造建造可大幅降低成本，因其产生废料少、少依赖人工。已有标志性建筑采用AM技术建成，如迪拜办公楼、阿姆斯特丹桥梁、马尼拉酒店等。

装配式房屋未来趋势

尽管预制建筑整体理念仍相对新颖，但行业涌现令人振奋的新可能。用材方面，碳纤维制造纤维结构、用于大型结构3D打印的特种塑料等新材料受关注。执行层面，开发机器人技术以最小化人工投入，基于建筑信息模型（BIM）等计算机程序数据在场外完成施工。