3D模块化建筑设计、制造与装配（一）
一、住宅产业化
（一）百年住宅产业化之路
1、 住宅产业化起源
1910年3月，沃尔特·格罗皮厄斯向德国通用电气公司 AEG 的艾米尔·拉特诺提交了一份合理化生产住宅建筑的备忘录，那一年沃尔特·格罗皮厄斯26岁，虽然已经过去105年，但他仍然是对标准化住宅单元的设计、制造与装配的最为透彻的阐述。1923年出版的《包豪斯书集》中收录有格罗皮厄斯撰写的《住宅产业化》论文。
1928年第一届《国际现代建筑会议》 CIAM 通过的拉萨拉兹宣言不但强调了建筑产业化的必要性，还认为“建筑质量的高低并不取决于工匠们的手艺，而在于要普遍地采用合理化的生产方法”。指出“建筑产业化首先应该是尺寸规格化，并采用有效的生产方法”。
1933年包豪斯关闭后，沃尔特·格罗皮厄斯去了美国，继续致力与住宅产业化研究和推广。
从德国移居美国之后不久，沃尔特·格罗皮厄斯为家人建造的住宅就戏剧性的影响到美国建筑。
2、汽车产业化
1907年，福特发明了生产流水线，实现了生产的标准化、大批量制造——即大规模复制。
流水线大规模复制这种生产方式在全世界风行了一个世纪之久，并为工业化社会立下了汗马功劳。但是随着经济的发展和社会的进步，它自身的局限性日益成为它继续前进的障碍，并日渐明显地走向衰落。
大规模复制生产方式，在某些领域，现在乃至将来还会有它发挥作用的空间，但是作为一种主流的生产方式，它的历史使命已经完结，在许多领域里已经衰退。一种新的更能适应当今市场形势的生产方式——大规模定制，已经应运而生。
工程师是工匠们的天敌，工程师的职责就是砸掉工匠们赖以生存的手艺，工程师的工作就是把手艺转化成工艺，把工艺品变成产品。
传统制造业（汽车、家电、IT、制衣、制鞋等行业）早就完成了从手艺到工艺的转换。所以价格才会这么便宜，质量才如此之高。
住宅制造业才刚刚起步，与传统制造业差距巨大。所以房价才这么贵，质量这么差。
T型车发明之前的汽车制造方式——单件小批量定制
在T形车发明之前，汽车也是需要定制的——就像找裁缝量体裁衣一样，专门针对一个客户去设计每个汽车零部件和整车，这样一来，这辆汽车就是天价了。
T型车发明之后的汽车制造方式——批量复制
汽车产业化的成功经验大大刺激了建筑行业。
一百多年来，无数痴迷于“住宅产业化”的人士前仆后继的为之奋斗，但总的来说，成效不大。
主要原因就是住宅的个性化需求太过于强烈了。在工业1.0~3.0时代根本无法实现住宅的“批量定制” 。
一百多年来，无数痴迷于“住宅产业化”的人士前仆后继的为之奋斗，但总的来说，成效不大。
一百多年来，汽车产业化取得了突飞猛进的进步，但是，住宅产业化却基本停滞不前。
（二）美国的住宅产业化
1998年，时任美国总统克林顿指示发起住宅先进技术合股企业（PATH），目的是改善“美国的住宅质量、提高成本效率、耐久性、安全性和抵抗天灾的能力。”可以说住宅产业化是继IT产业，基因科学之后在美国所推行的又一个重大国家产业政策。
2001年，美国建筑师学会资深会员（FAIA）学会给美国罗马学院成员斯蒂芬.基兰和詹姆斯.廷伯克莱团队研究奖金。研究课题有工厂预制、创新墙体，以及采用新的装配工艺和材料的室内组件等，根据研究成果，他们撰写了《再造建筑》一书。
这本书的基本思想就是用制造业的成功经验来再造建筑业。他们在世界各地授课、讲授住宅制造的流程和方法，这些技术是从其他行业（例如船舶、飞机、汽车等行业）转移过来的，现在已经应用到了建筑上，构成了一种新的建筑学。
（三）日本的住宅产业化
日本的住宅产业化始于20世纪60年代初期。20世纪70年代是日本住宅产业化的成熟期。到20世纪90年代，采用产业化方式制造的住宅占竣工住宅总数的25~28%。日本是世界上率先在工厂里制造住宅的国家之一。
日本从1985年开始陆续进行了针对21世纪型住宅的模式的研究开发，先后进行了多层住宅用新材料、设备系统开发项目（1984~1990年），新工业化住宅产业技术——系统开发项目（1989~1995年），创造生活价值住宅开发项目（1994~2000年）和资源循环型住宅技术开发项目（2000~2004年），这些项目的研究开发对于构筑可持续性社会、降低建筑的资源和能源消耗、保护环境等都具有非常重要的意义。
创造生活价值住宅开发项目（1994~2000年）技术研究课题组6名顾问团成员的松村秀一先生（东京大学大学院工学系研究科建筑学专业副教授）、田边新一先生（早稻田大学理工学部建筑学科教授）共同编著了《21世纪型住宅模式》一书。该书不只是技术和问题的解答，而是在描述21世纪日本住宅的模式基础上的技术标准。
日本几个最大的专门从事住宅建造的制造商是：丰田、积水、久保田、三泽、三菱、大和。日本的住宅产业化战略是边建筑过程为制造过程。
日本处于建筑技术和开发的最前沿，尤其是机器人技术和计算机控制系统。它们早就开发出楼面自动打磨机、加固制作机器、上油漆机器人、自动焊接机器人、激光测量装置、无人驾驶铲车、巨大的塔吊等机器人技术，以应对熟练工人短缺的问题。
（四）住宅产业与制造业的差距
尽管住宅产业化思想已经提出了100多年，但是由于住宅产品的特殊性，住宅产业与制造业的技术差距却是越来越大。不但中国是这样，全世界也是一样。
制造业（汽车、家电、IT）正逐渐从批量复制向批量定制发展。流水线布局、物料供给系统、智能机器人、智能控制、无人化工厂、无仓库工厂（JIT）、制造与装配设计（DFMA）、企业资源规划（ERP）、远程控制设计与制造样板制作和分析工具等新技术措施层出不穷。
关起门来孤芳自赏，讨论一下“住宅产业化”这个话题，没有太大的问题。但千万要注意，不要和制造业同行聊什么“住宅产业化”，在全球范围内，住宅制造业与制造业（汽车、家电、IT）存在巨大差距。
现在衣服、鞋子、家用电器、汽车等工业产业之所以便宜，是因为它们都实现了产业化制造。
现在房价很贵，其中最重要的原因就是住宅没有实现产业化制造！
中国住宅制造业还没有起步，不但存在着许多技术障碍，而且还有很多法律、法规方面的缺失。
住宅产业化虽然面临着巨大的困难，但是也说明，住宅产业化有着巨大的发展空间。
（五）住宅产业化与集成建筑的关系
住宅产业化是手段，即通过产业化手段来制造（或建造）集成建筑。
集成建筑的内涵包括，但不局限于：
预制建筑（钢结构、木结构、混凝土结构）；
模块化建筑（钢结构、木结构、混凝土结构）；
智能建筑（智能家居、智能家具等）；
可持续建筑（绿色建筑、零能耗建筑、零能源建筑、零加热建筑、自给自足建筑、被动式建筑等）。
二、集成建筑三个层次
（一）集成建筑的三个层次
1、初级层次
集成建筑（或住宅产业化）的初级层次又称之为现场“绑棍建筑”，即在房屋制造工厂制造“一根根”建筑构件，运到施工现场，然后把“一根根”建筑构件“钉到一起”，再固定上建筑围护体系，就构成完整的建筑物。有所区别的是，当今中国是“一块块”的砌砖、抹灰、刷涂料来盖房子。
2、第二层次
集成建筑（或住宅产业化）的第二层次又称之为2D模块化建筑，即在房屋制造工厂把“一根根”建筑构件“钉到一起”， 再固定上建筑围护体系，构成“一面面”的墙面、楼面和屋面等二维（2D）建筑系统。然后把这些二维（2D）的墙面、楼面和屋面系统运送到施工现场，再吊装组成完整的建筑物。但是砌砖、抹灰、刷涂料是无法实现2D模块化建筑的。
3、最高层次
集成建筑（或住宅产业化）的最高层次又称之为3D模块化建筑，即在房屋制造工厂把“一面面”的墙面、楼面和屋面等二维（2D）建筑系统固定到一起， 形成三维(3D)建筑系统。然后把这些三维（3D）建筑系统运送到施工现场，再吊装组成完整的建筑物。但是砌砖、抹灰、刷涂料是无法实现2D模块化建筑的。
卓达集团目前主要采用的是2D模块化建筑和3D模块化建筑技术，很少采用“绑棍建筑”技术了。
三、卓达3D模块化建筑设计
卓达3D模块化建筑
最近几年，“像造汽车一样造房子”成了一句非常引人注目的“口号”。
但是，如果不能“像设计汽车一样设计房子”，那么“像造汽车一样造房子”就只能是一句空话！
现在设计一款汽车，需要动员成百上千的研发人员，花费数亿资金，干上好几年，才能完成设计任务。但它是值得的，因为这款汽车可能要销售几十年、制造数千万辆，把研发成本分摊到每辆汽车上，几乎可以忽略不计。
但是现在很少有房地产商会为设计一款住宅户型花费如此大的力量（人、财、物、时间）。 为了确保“像制造汽车一样制造住宅”，卓达集团采取的对策是“像设计汽车一样设计住宅”。
卓达3D模块化住宅是通过先进的模块化设计方法，把一栋住宅分解成若干个模块，然后在卓达全国各地的住宅工厂里分模块制造。
运送到工地的卓达3D模块化住宅既完成了室内外装修，也包括内部的给排水设施、厨房卫生洁具、家用电器、家具、地毯等更多的生活起居设施。
现在即使是再偏远的山区，也没有人会去纳鞋底，做鞋子了。因为与在商场买鞋子相比，自己做鞋子的成本太过于昂贵。自己纳鞋底手工做的布鞋已经不是现代意义上的“产品”，而是“工艺品”，价格是一般消费者无法接受的。
随着劳动力成本的上升，环境治理力度的加大，人们很快就不能忍受在工地“绑钢筋，浇混凝土”这种原始的建造方法了。
工厂化制造住宅很快就会流行起来。住宅的价格也会随之降下来。发达国家早就开始在工厂生产线上制造住宅了，美国的房价比中国便宜，原因之一就是实现了住宅产业化。
四、卓达3D模块化建筑设计
（一）模块化设计
1、3D模块
卓达3D模块化住宅是由若干个如下图所示的3D模块组成。
2、3D模块钢结构框架
卓达3D模块的钢结构框架如下图所示。
模块化住宅的装修工作是在工厂流水线上完成的。
卓达3D模块外墙构造如图9所示。卓达3D模块化住宅主要依托卓达新材来建造3D模块化住宅的维护结构。
卓达新材（构造板）在3D模块化住宅中起到了建筑蒙皮（结构承载）和建筑防火双重功能，卓达新材构造板是A1级的耐火材料。
卓达新材（外饰板）展现了卓达3D模块化住宅（室外侧）的建筑美学功能。
卓达新材（内饰板）展现了卓达3D模块化住宅（室内侧）的建筑美学功能。
1、3D模块的定位
卓达3D模块化住宅采用了专门的定位装置，可以把3D模块准确的定位和组装到一起，3D模块的水平位置偏差可以控制在±1mm之内，确保外立面整齐划一，不需要再施工现场做二次整形装修。
把标准的3D模块进行不同的组合，就可以获得不同的建筑造型。