碳排放分析评估：工业化预制装配建筑的碳排放模型

根据“工业化预制装配建筑全生命周期碳排放核算模型”，就全生命周期的各个阶段，针对具体碳源及碳排放影响因子，如图3-32所示，从工业化建筑方案的设计方法出发，提出具体的减碳措施，从而对工业化预装配建筑做出全流程控制的、系统详尽的分析评估。下面将就全生命周期的各阶段展开详细的论述。

图3-32　工业化建筑全生命周期碳排放影响因子

资料来源：作者自绘。

1.建材开采和生产阶段

建材开采和生产阶段碳排放的计算见公式（3-2）：

P1＝∑c（Vc×Qc）　（3-2）

该阶段减碳措施的关键碳排放影响因子“Qc”“Vc”：

（1）控制“Qc”——即减少建材用量

本书从建筑布局与几何形体（平面标准化、模数化）、建筑材料（新型结构体系）、设备选型（物理整合与性能整合）等方面具体阐述。

途径一：平面标准化、模数化

建筑结构合理化是节约建筑能耗和碳排放的有效方法。有数据证明：在标准层建筑面积不变的情况下，住宅的碳排放量与外墙长度变化量ΔL及体形系数变化量ΔS分别成正比关系，比例系数分别与墙体构造以及建筑物总高度、总体积有关。住宅体形系数过大、外轮廓过于曲折、围护结构长度过长，耗材耗能，增大碳排放量［36］。为了降低建材的使用量，首先需要重视合理且经济的结构系统设计，即尽量使建筑物的跨度设计合理，具有均匀对称的平面、立面、剖面，减少不必要的造型结构负荷。这种设计重复性高，可减少生产过程中的构件种类，使结构体尺寸统一，从而简化组模时间与增加重复使用率以减少损耗，达到节材的目的。设计遵循模数协调原则，以减少加工废料量。

途径二：新型结构体系

如选用集轻钢结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声、新型建材的设计施工于一体的集成化技术。其优点除可以减少水泥、黏土砖、混凝土等建材的使用外，还能降低能源消耗量与碳排放量。在保证承载建筑物与抵抗外来风力与地震力的前提下，结构体自重越轻，材料使用量越少，碳排放量则越少。如采用金属幕墙、轻钢龙骨隔墙与钢结构楼地板自重平均为0.7-0.9t/m2，而钢筋混凝土结构达到1.0-1.2t/m2。另如采用无黏结预应力混凝土结构技术，可节约钢材约25%，节约混凝土约1/3，且减轻了结构自重［37］。

途径三：物理整合与性能整合

可采用物理整合与性能整合两种方式。物理整合是指设备空间的集中，将地板、天花、照明、管道等各系统整合，压缩物理空间。性能整合是指叠加、融合不同功能构件，以智能反应代替资源利用，从而改善舒适度，降低运营成本，减少设备占有，降低碳排放。

采用S-I分离技术，也就是将建筑结构本身和填充部分、设备管线和装修部分分离，因为建筑各部分的生命周期不一样，如设备管线达到生命周期需要更新的时候，还可以保留结构体部分，从而实现节材、减碳的目标。简化建筑与设备的接口，设计公用管道间，电气配管脱离主结构体。明管化设计解决了结构体与设备体耐久年限不一的问题，方便日后整修与更换［38］。

（2）控制“Vc”——即选用碳排放系数低的建材

尽量采用绿色建材与3R建材，减少不可再生材料的使用率。绿色建材是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固体废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建材。而3R建材是指Recycle（再循环）、Reuse（再利用）、Reduce（减量、节约、低消耗）。Recycle材料是对无法进行再利用的材料通过改变物质形态，生成另一种材料，实现多次循环利用的材料。Reuse材料是指在不改变所回收物质形态的前提下进行材料的直接再利用，或经过再组合、再修复后再利用的材料。Reduce材料是指能不用的材料尽量不用，尽量减少废弃物的产生。

3R建材最大限度地减少材料消耗，回收建筑施工和拆除产生的废弃物，合理利用可再利用材料与可再循环材料，实现材料资源的循环利用。通过使用3R建筑材料，可以大幅度减少建筑物拆除时产生的固体废弃物，从而减少碳排放。由此可见，3R建材和绿色建材都属于低碳建材。

发展木制构件：木材具备再生性、再加工性、节省能源及安全舒适性等优点，还是一天然的碳储藏库（构成木材的元素中有50%为碳元素），若大量推广使用便可提高碳减排效果。

2.工厂化生产阶段

工厂化生产阶段碳排放的计算公式（3-3）和公式（3-4）：

P2＝∑g（Wg×Yg）＋∑c（Wz×Yz）＋∑m（Wm×Ym）　（3-3）

Wg、Wz、Wm＝∑d（Td×Pd×Ee）　（3-4）

在某种程度上说，建筑工业化脱胎于工业和制造业，因此工业化建筑的设计和制造必须深刻理解制造业，这包括工业化建筑的设计、生产、装配、管理等各方面与制造业的结合和对先进制造业理念的理解，如与工业化建筑相关的：产品开发体系设计、精益生产（Lean Production，LP）、敏捷制造（Agile Manufacturing，AM）、大规模定制（Mass Customization，MC）、快速动态响应协同产品设计理论、面向大量定制的延迟制造理论、并行工程（Concurrent Engineering，CE）、虚拟制造（Virtual Manufacturing，VM），等等。而理解这些制造业先进理念的基础是“标准化”和“模块化”概念［39］。

该阶段减碳措施的关键碳排放影响因子“Yg、Yz、Ym”“Wg、Wz、Wm”：

（1）控制“Yg、Yz、Ym”——即简化构件、组件、模块的种类，实现高效集成化

途径一：标准化、系列化

标准化：构件（或组件、模块）的标准化是通过建立综合反映工业化建筑的耐久性能、安全性能、环境性能等技术指标，和各工业化建筑构件（或组件、模块）之间的接口的规定，保证不同厂家生产的工业化建筑构件（或组件、模块）的互换性，实现品种简化等。

标准化是大规模生产与定制的结合点。标准化构件（或组件、模块）的种类、数量越多，越容易提高产品的多样性，从而可能使定制部分种类和数量减少。但种类过多的标准化部分会使成本大大增加，因此要将标准化构件（或组件、模块）的种类和数量控制在一个各方面都可以接受的范围内，在这个范围内，标准化部分的成本与定制产品的成本之和最小，同时使工厂化生产阶段的碳排放量最小。

标准化包括各类构件等的定义、适用条件与范围、系统构成、功能与性能要求，组成构件等的材料和制品的技术性能要求，组合性功能试验与检验要求、检验方法，工程应用的可实施性要求，构件等的质量控制与保证，相关引用标准等方面的内容。

标准化问题包括：构件通用化、标准化接口、机具通用化、工艺标准化几个方面的内容。

构件通用化是指通过某些使用功能和尺寸相近的构件的标准化，使该构件在建筑的许多部位或纵、横系列产品间通用，实现跨系列产品间的模块的通用，从而减少构件种类和数目。模块接口部位的结构、尺寸和参数的标准化，容易实现模块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同产品的需要。应使标准化的接口简便易用、容易区分并保证接口可靠。确定标准构件单元的划分基准是构件标准化的技术基础。对同一种构件，标准构件的种类越多，定制构件的种类和数量就越少，这就出现了一对矛盾，标准化的构件单元必须能够二者兼顾，寻求到一个划分标准单元的基准点［40］。

系列化：系列化的构件（或组件、模块）是指同一系列的产品，具有相同功能、相同原理方案、基本相同的加工工艺和不同尺寸特点的一组产品，系列化产品之间相应尺寸参数、性能指标应具有一定的相似性［41］。构件等的系列化是实现工业化建筑设计合理化的重要手段，由于构件等的系列化，方可实现设计更大的自由度，从同一标准的系列化产品中挑选用以集成工业化建筑，同时最大限度地实现生产阶段的低碳减排的产品。

系列化即产品变型系列化，变型产品一般有以下三类系列［42］：

纵系列产品：一组功能相同、原理相同、结构相同（相似），而尺寸、参数不同的产品，如载质量为2.5t、5t和10t的载货汽车等。

横系列产品：是在基型产品的基础上扩展功能的变型产品。如在普通自行车基础上扩展的变速车、山地车、赛车等。横系列产品具有很强的针对性和市场竞争力。

跨系列产品：具有相近参数的不同类型的产品，它们采用相同的主要基础件或通用部件。如推土机、装载机、混凝土搅拌机等，其发动机和控制部件是通用的。

途径二：模块化

模块化是指运用标准化原理和科学方法，通过对某一类产品或系统的分析研究，把其中含有相同或相似的单元分离出来，进行统一、归并、简化，由分解得到的模块以通用单元的形式独立存在。模块化的目的就是通过标准化达到产品的多样化，是构件等优化的重要途径。模块化产品具有相对独立的完整功能，建筑师只需了解这些模块的功能原理及输入、输出接口，就可选用合适的模块合成产品或系统。

模块化技术是实现标准化与多样化的有机结合和多品种、小批量与高效率的有效统一的一种最有生命力的标准化方法，它是实现复杂产品及工程系统多样化的主要手段，同样是工业化预制装配建筑实现减碳的重要措施。

模块化设计方法可以解决标准化、系列化原则与工业化建筑功能多样化审美要求的矛盾。模块化的设计方法可以概括为：

新系统＝通用模块（不变部分）＋专用模块（变动部分）

一般有以下五种构成模式：

①现有通用模块化构件加接口结构。

②通用模块化构件加专用模块化构件。

③改型部分通用模块化构件加接口结构。

④通用模块化构件加新型模块化构件。

⑤改变与外观有关的模块化构件（形态、色彩、表面装饰等）。

就模块化设计而言，国外针对工业化的产品开发模式提出了六种模块化设计方法［43］。

①共享构件模块化：指同—个构件被用于多个产品。

②互换构件模块化：它是共享构件模块化的补充，只是共享程度不同，它强调不同的构件与相同的基本产品组合，形成与互换结构一样多的产品。

③“量体裁衣”式模块：一般与共享构件模块化配合，主要针对现有产品系列在尺寸上有非连续递增的构件，一个或多个构件在预制或实际限制中不断变化的情况。

④混合模块化：它可以使用任何一种构件，并且相互组合在一起形成完全不同的产品。

⑤总线模块化：主要指在标准结构上可以增加各种不同类型的构件，强调增加构件的类型、数量和位置变化。

⑥可组合的模块化：强调只要存在标准接口，就允许任何数量的不同类型构件，按任何方式进行配置。

（2）控制“Wg、Wz、Wm”——即改进加工工艺、简化加工工序

改进加工工艺、简化加工工序，即做到以下四点：

①优化产品性能，改进工艺，提高产品合格率。

②采用合理工艺，简化产品加工流程，尽量减少加工工序，谋求生产过程中的废料最少化。

③减少产品生产过程与使用过程的污染物排放，如减少切割液的使用或采用干切割加工技术。

④在构件等设计中，要考虑到产品废弃后的回收处理工艺方法，使产品报废后易于处理和处置，且不产生二次污染。

途径一：成组技术（Group Technology，GT）

成组技术源于制造业理念，在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础。成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。近年来，成组技术已发展成为柔性制造系统和集成制造系统的基础。

途径二：大规模定制（Mass Customization，MC）

大规模定制的思想已逐渐成为信息时代制造业发展的主流模式。大规模定制的生产方式是根据每个客户的特殊需求以大批量生产的效率提供定制产品的一种生产模式，是解决工业化大规模生产与多样化、个性化矛盾的有效方法。大规模定制的基本思想是：将定制产品的生产问题通过产品重组和过程重组全部或部分转化为批量生产问题。大规模定制从产品和过程两个方面对制造系统及产品进行了优化。

产品优化的主要内容是：正确区分用户的共性和个性需求、产品结构中的共性和个性部分。将产品中的共性部分归并处理，减少产品中的定制部分。

过程优化的主要内容是：正确区分生产过程中的大批量生产过程环节和定制过程环节。减少定制生产环节，增加大批量生产过程环节。

3.物流阶段

物流阶段碳排放的计算见公式（3-6）、公式（3-7）、公式（3-10）、公式（3-8）、公式（3-11）：

P3＝Pver＋Plev＋P2ver　（3-6）

Pver＝∑m（Dm×Ym）　（3-7）

Dm＝∑v（GEv×Pv×Tv/ρv×Ev）　（3-10）

Plev＝∑m（Lm×Ym）　（3-8）

Lm＝∑s（Qm×Hs×Ls×Es/100）　（3-11）

1）一、二次垂直运输阶段减碳措施的关键碳排放影响因子是“Dm、Ym”，而与“Dm”相关的碳排放影响因子是“GEv、Pv、Tv”，其中“GEv、Pv”均与垂直运输机械有关；因此该阶段的控制变量分别是“GEv、Pv”“Pv”“Ym”。

（1）控制“GEv、Pv”——即合理选择、安排垂直运输机械

“GEv、Pv”是垂直运输机械的碳排放基本参数（比油耗、额定功率），控制该两项参数，与垂直运输机械的规格选择有关，但并非简单地选择低比油耗、低功率的起重机械，这是一个综合性的问题。首先分属不同功能体系（结构体、围护体、设备体等）的构件或模块在质量、尺寸等各方面都存在很大差异，且构件种类繁多；由于起重机械的租赁成本较高，在租赁期还应考虑到起重机械单位时间使用效率的最大化，应按照构件等的规格条件选择合适吨位的起重机械，但机械的规格种类越多，租赁成本越高，需合理简化吊装车辆的种类，尽量兼顾不同质量、不同规格尺寸的构件或模块，在起重机械的规格种类与使用效率之间做出权衡，从而实现该阶段的低碳控制。

如何选择：起重机械的选择由房屋承包商与构配件生产厂商共同决定，在一个项目中，起重机械的选择需与预制构件体系相匹配。起重机械的一般规律是起吊能力与作业范围成反比，起重机械的选择取决于构件或模块的重量和作业范围。构件或模块的起吊对于起重机械的能力要求远高于传统的现场浇筑方式，传统现场建造方式下的起重机的额定起重通常低于5t，而用于模块起吊的起重机械通常需要有40～75t的起吊能力。

起重机械的选择取决于起吊装载量、起吊高度、执行多重任务时起重机的可移动性（作业范围）、升降次数、起重机的可获得性等［44］。同时起重机械的起重臂长度同样决定负载能力。例如：一台7.6～21.3m长起重臂的标准液压可伸缩性汽车吊可处理22t货物；30.48m长起重臂的汽车吊可处理33t货物，但是规格型号越大的吊车会越容易受到场地条件的制约。

卡车运输的货物重量上限约为36t，这意味着即便构件或模块被尽可能的紧密压缩，使用7.6m长起重臂需要3次升降，30.48m长起重臂需要2次升降。通常，选用成组的小型、可达性强的起重机吊装比多吊一到两次的大型起重机更为经济、低碳。

起重机械类型：起重机械类型主要有两种，移动式起重机和固定式起重机。移动式起重机包括汽车吊和履带式起重机，移动式起重机多用于轻型建造体系。最为常见的固定式起重机是塔式起重机，即塔吊，较移动式起重机可以承受更大荷载并达到更大的作业范围（包括高度和距离），多用于重型建造体系。下面介绍常用于预制构件起吊的通用起重机及各自特性。如图3-33所示［45］。

图3-33　起重机械类型

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：209.
图左、中：在中小型项目中，移动式起重机的工　作范围可以到达场地的任何地方，实现距离可控，这些起重机的额定起重范围在40～75t，一般适用于约55m高、49m宽以内的建筑预制构件的起吊。图右：塔式起重机是固定的，且成本高，但有更大的起吊能力和作业范围。

汽车吊：

·适用于进入困难、未平整地形的场地。

·只适用于高速公路的简易汽车吊，不适于困难地形。

·全地形汽车吊，结合以上两个特点。

·具备吊取和搬运性能。

·40～75t自身重量。

履带式起重机：

·具有更大的现场灵活性。

·由8辆卡车拖运至现场。

·40～3　500t自身重量。

·需现场自行组装。

塔式起重机：

·适用于空间富余型场地。

·通常固定于基础上。

·作业范围最广。

（2）控制“Tv”——即缩短吊装时间

途径一：优化吊装安排

天气条件对起吊安排也有一定的影响。当风速超过16.09km/h（4.47m/s），考虑到吊装安全，工作需暂停，因此对吊装工作的整体时间安排需做出详尽的规划，以保证吊装工作的顺利进行，并最大限度缩短该阶段的时间。同时在吊装过程中，需对构件或模块的所有连接点和暴露处覆盖防雨布避免雨水侵蚀，保证后续装配工作的顺利进行。

优化吊装安排还包括工厂阶段（一次垂直运输）和现场阶段（二次垂直运输）的构件、组件或模块的堆放，两阶段过程相逆，原理一致。宜按安装顺序和型号分类堆放，堆垛宜布置在起重机械工作范围内且不受其他工序施工作业影响的区域。垫木或垫块在构件下的位置宜与脱模、吊装时的起吊位置一致。重叠堆放构件时，每层构件间的垫木或垫块应在同一垂直线上。以便于下一步的装配施工。

途径二：优化吊具设计

优化吊具设计，即开发吊装专用的各类适用于不同类型预制件的吊运夹具；做到既快又安全地将构件或模块吊装至运输车辆上，从而达到提高吊装的工作效率、缩短吊装时间的目的。其中吊具设计包括：预制构件吊装限位器、预制构件垂直调节器、预制构件吊具等。

（3）控制“Ym”——即构件、组件、模块的集成化

加大构件、组件、模块的集成化，减少吊装次数，缩短起重机械的台班数。

2）水平运输阶段

水平运输阶段减碳措施的关键碳排放影响因子是Lm、Ym，而与“Lm”相关的碳排放影响因子有Qm、Hs、Ls，其中“Hs”与水平运输机械有关。该阶段的主要控制变量分别是“Hs”“Ls”“Ym”“Ym”同上（3），此处不再赘述。

（1）控制“Hs”——即合理选择、安排水平运输机械

“Hs”即水平运输机械每运载1t货物100km耗油量［L/（t·100km）］，控制该项参数，与水平运输机械的规格选择有关，运输车辆需满足构件、组件或模块的尺寸和载重要求。同时在运输过程中应采取绑扎固定措施，防止构件移动或倾覆。

工业化预制装配建筑的水平运输方式主要有两种方式：集装箱运输和定制尺寸运输。集装箱运输：按照国际标准组织（ISO），集装箱的尺寸、吊点（提升和定位的方法）、相邻单元间的连接方式均为标准化。定制尺寸运输：针对区别于ISO标准的非常规尺寸或定制尺寸，该运输方式适用于铁路、公路载货汽车、船只和航空，可运载过宽、过高、过长的构件、组件或模块。对于交通方式的选择，除了特殊情况（施工场地直接毗邻铁路线或港口，建筑构件可以通过火车或轮船直接装载和卸载；直升机只有在建造场地太偏远或可达性困难的场地使用），公路运输最为经济、可行。

水平运输机械的类型有载货汽车和拖车，下面介绍其主要性能。

载货汽车：

关于载货汽车的参数包括：额定载重量（t）、功率（kW）、百公里油耗［L/（t·100km）］、车厢尺寸［长（m）×宽（m）×高（m）］。

重型汽车指汽车总质量在12t以上，车长6m以上；中型汽车指汽车总质量大于4.5t，小于12t，车长小于6m；轻型汽车指汽车总质量不大于4.5t，车长小于6m；微型汽车指汽车总质量小于1.8t，车长不大于3.5m。

拖车：

用于预制构件运输的拖车有下面两种类型：

一是集装箱拖车：标准的箱式集成拖车，用于运输构件、组件、模块等。通过叉式升降机将货物从拖车的背面装载，该类型的优点：在运输过程中保持干燥，并避免损坏。箱型结构的外形尺寸应考虑到运输规格。拖车有以下标准外观尺寸：宽2.4m或2.55m；长8.4m、9.6m、10.2m、10.8m、12m、13.5m、14.4m和15.9m，其中最后两种最为常见；拖车底盘以上高2.5m；最大负载19.8t。

二是平板拖车，即有平台可载货的卡车，有1轮轴、2轮轴、3轮轴，取决于运输货物的尺寸和重量。通常用于建材运输的平板拖车有以下三种类型（图3-34）：

图3-34　平板拖车类型

上：标准平板拖车，适合长货物；
中：单边下降平板；
下：双边下降平板，适合高货物。
一般来说，拖车的租赁成本由上到下依次增加。
资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：198.

①标准平板拖车：运输正常宽度和高度的货物，通常是双轴挂车，底盘宽2.55m、长14.4m，由于底盘离地面高，负载的高限为2.55m，货物长度的限值为平板长度外加规范允许的悬垂长度。如美国犹他州，14.63m（48英尺）长平板拖车可以容纳16.46m（54英尺）长货物，最大负载约22t（48　000磅）。

②单边下降平板：通常是双轴或三轴挂车，用于运输许多相同类型货物，优点：无需额外许可，可以拖运更高负载。大多拖车长14.4m或15.9m，标准的14.4m拖车的上层长3m，预留载货区长11.4m。如美国犹他州，典型的单边下降平板拖车的货物高限3.15m，货物长度限值为15m（包括悬垂长度在内）。单边下降平板拖车相较于标准平板拖车更笨重，最大负载约20t（44　000～45　000磅）。

③双边下降平板：由于平板中间的凹陷可拖运超高货物，但同时货物的长度相比较前两种受到限制，且货物较难装载。双边下降平板通常长14.4m，较低平板间高0.5m，货物允许的限高位4.65m，长度限值为12m。该拖车在牵引机与平板之间有可移动式鹅颈管，为装卸货提供更大的灵活性。

（2）控制“Ls”——即合理安排运输路线

“Ls”即水平运输机械的运输距离（km），合理安排运输路线包括两部分：

①场内运输：宜设置循环路线，尽量缩短运输距离。

②“工厂——施工现场”场外运输：构件运输应合理选择路线，制定运输路线需要考虑道路、桥梁的荷重极限，及限高、限宽、转弯半径规定，还要考虑交通管理等方面的相关规定。其中由于不同体系的构件、组件或模块的质量、体积等各方面的差异，故限高、限宽值也有差异，这两点更需要增强重视。

4.装配阶段

装配阶段碳排放的计算见公式（3-12）至公式（3-14）：

P4＝∑m（Am×Ym）　（3-12）

Am＝Dm＋Zm　（3-13）

Zm＝∑j（Qj×Pj×Tj×Ee）　（3-14）

吊装阶段：关键碳排放影响因子“Dm”，与之相关的变量控制同物流阶段的吊装环节，此处不再赘述，这里说明下装配阶段的吊装环节，预制构件或模块在运抵施工现场的堆放点后，经现场管理人员清点数目并核对编号，采用专用的吊具将构件或模块吊至安装位，施工人员在将构件初步就位后随即设置临时支撑系统与固定限位措施。

装配阶段：关键碳排放影响因子“Zm”，与“Zm”相关的碳排放控制变量分别是“Qj、Pj、Tj”。

（1）控制“Qj”——减少连接节点个数，即模块化装配

模块集成度越高，就像汽车制造，高度预制后的模块在现场组装时可以减少连接节点的个数，缩小安装误差，节省大量的安装时间。构件—组件—模块，随着集成化程度的提高，安装对象越来越大，现场组装的工作量递减、步骤越来越简单，优化建造效率。

按构成要素来划分，工业化预制装配建筑可以分为结构、围护、基础、设备这四个主要模块。这些主要模块根据建造方式可以进一步细分，如围护体可以继续划分为外围护模块和内装模块，外围护体还可以分为屋顶、墙体模块等，如图3-35所示。

图3-35　工业化建造系统四大模块

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：221.作者编辑。

由于各种限制，无论是结构强度还是空间的灵活性需求，适用于模块化概念的大体量建筑类型是有限的，与模块化装配技术更为匹配的依然是轻型建造系统，从材料、结构形式的选择到模块的大小、模块之间的组合都大大超过在重型建造系统中的应用。

①基础

对于模块化结构基础，可以是点式、线式或连续式。木材模块通常采用分布荷载，类似于承重墙结构；而钢结构模块通常是连续式或点式荷载而非分布荷载。基础安装构件通常用垫片来水平对齐，实现快速装配，如图3-36所示。

图3-36　三种模块化基础类型

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：210.

②结构、围护

在轻型建造系统中，“模块化”已经成为标准的设计方法和建造技术。木材和轻钢是现在单元模块制造的标准材料，相比较预制混凝土构件，单元模块的组装更快。木材通常以板材的方式在工厂组装成单元模块，钢材则被作为单元模块的骨架，然后在骨架上附加各种类型的墙板组成单元模块，如图3-37所示。单元模块在需要拼接形成大空间的面预先留空，同时考虑到建造过程中结构受力的不稳定，采用临时支撑构件加固，在整体安装过程结束后拆除。

屋顶作为围护体中功能最复杂的部分，过多的接缝会导致屋顶防水功能出现缺陷，预先安装好的屋顶尤其是坡屋顶在吊装过程中容易损坏，因此无论从设计角度还是装配角度，独立的屋顶模块设计都是必要的，如图3-38所示。

图3-37　典型的轻钢单元模块（结构体与围护体）

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：171.作者编辑。

图3-38　独立屋顶模块

资料来源：www.flick.com

③设备

除了结构与围护体，设备模块（包括卫浴、厨房、空调设备等）的集成也很重要，这些设备会根据单元模块的尺寸，预先定制，可以在单元模块工厂预制的时候先安装在模块中，也可以单独组成设备模块，在现场总装的时候再整体安装，如图3-39所示。

（2）控制“Tj”——缩短单位节点的连接时间，即优化快速装配的预制连接件和装配工艺

途径一：优化快速装配的预制连接件

建筑构件、组件或模块之间的连接界面主要包括三种方式：

①固定式装配：如住宅室内的围护部分、有特定技术要求的部位，如保温墙、隔音墙等，采用专用黏合剂安装固定连接的方式。

②可拆装式装配：如划分室内空间的隔墙，可采用搭挂式金属连接，接缝用密封胶密封连接，表面不留痕迹，方便以后变更或更换表面装修材质。

图3-39　设备模块

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：166，173.

③活动式装配：内部装修构件也可与结构构件进行活动式装配，在室内的特定区域内采用滑动式金属组件装配方式，形成可以随时变化的室内空间，并设置暗装式隔墙与家具插口，使内墙体与家具装配成为灵活的整体。又如整体橱柜，整个柜体可由不同功能的柜体单元拼接而成，方便功能升级时更换。

三种方式可以归结为两大类：固定式连接和可拆卸式连接，如表3-25所示。

表3-25　连接方式与材料的关系（固定式连接和活动式连接）

资料来源：作者自绘。

固定式连接包括胶接、焊接、铆接等，砌筑或胶合是最常见的固定式连接，黏合剂为砂浆、强力胶等；焊接是随着金属材料技术的发展而产生的一种固定连接工艺，是通过电弧产生的热量熔化焊条和局部焊件，然后冷凝形成焊缝从而使焊件连接成一体的现场操作的连接技术。根据接合方式的不同，焊接可以分为对接、搭接和T形连接三种。如图3-40所示。

(www.chuimin.cn)

图3-40　钢框架结构中典型的焊接类型

资料来源：Fundamentals of Building Construction：430.

可拆卸式连接包括螺栓、卡扣、滑轨等。可拆卸连接更符合工业化预制装配建筑的可持续发展要求，丰富多元、灵活可变、轻质高强的可拆卸连接在建筑构造工艺的发展中已经占据越来越重要的地位。可拆卸式连接的干作业方式是区别于依靠化学变化的湿作业的固定式连接的主要特征。丰富的金属构件加工工艺是可拆卸连接的基础，金属的加工方式可以分为冷加工、热加工和机械加工；具体的工艺又可以分为锻造、铸造、轧制、挤压、拉拔、扭转等，通过这些不同的工艺，产生了类型丰富的螺钉、螺栓、铆钉、销钉等连接构件，如图3-41-1所示；这些多样的可拆卸连接最终形成了金属型材与板材之间灵活的组合方式，如图3-41-2所示。设计人员依据装配方式对金属连接件进行设计，进而考虑连接件的制造成本，在装配和成本间达到平衡，以尽可能低成本易装配的产品结构作为最终方案，该过程用于优化快速装配预制连接件。

图3-41-1　类型丰富的螺钉、螺栓等连接构件

资料来源：Fundamentals of Building Construction：123.

图3-41-2　金属型材与板材之间灵活的组合方式

资料来源：Fundamentals of Building Construction：123.

卡扣也是一种高效的可拆卸的、可实现快速装配的构造连接方式，卡扣是定位件、锁紧件和增强件的集合体，最大可能地将多种功能集于一身，构件与构件之间的连接是借助定位功能件和锁紧功能件（约束件）共同完成的，这些功能件与被结合元件的其中一个是同源的，结合要求锁紧功能件（柔性的）在与配合件结合时向一侧运动，随后恢复到原来位置。其中定位功能件是非柔性的，在连接件中提供强度和稳定性，如图3-42所示［46］。

图3-42　卡扣构造的基本形式

资料来源：姜蕾.卡扣连接构造应用初探——应急建造及其连接构造问题研究［D］.南京：东南大学，2012：18.

途径二：优化装配工艺

高质、高效的装配工艺应遵循下面几项原则［47-48］。

①减少零配件数量。考虑去除每个零配件的可能性，如图3-43（a）所示；把相邻、相似、对称的零配件合并成一个零件，如图3-43（b）所示；合理选用零配件制造工艺，设计多功能的零配件，如图3-43（c）所示。

②减少紧固件数目和类型。因为多一个紧固件就要增加装配工序，延长连接单位节点的时间，同时紧固件容易产生应力集中而损坏；此外还要考虑到紧固件的标准化，以便用最少的装配工具。方法包括：使用同一类型的紧固件；使用卡扣等代替紧固件；避免分散的紧固件设计。

③使用基本件定位其他件。这一设计原则是鼓励使用一个简单的基本件，将其他件安装在此基本件上。基本件提供确定其他部件位置，是固定、运输、定位和支撑的基础，方法包括四周增加限位、使用定位柱等。

图3-43　减少零配件数量的方法

资料来源：钟元.面向制造和装配的产品设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2011：5.

④在装配中不需要二次定位基准。这一原则是指装配基准应与设计基准和加工基准一致。如预制混凝土结构建筑装配阶段，临时固定措施的主要功能是在装配式结构安装过程承受施工荷载的同时，保证构件一次定位。预制构件安装就位后应及时采取临时固定措施，并可通过临时支撑对构件的水平位置和垂直度进行微调。预制构件与吊具的分离应在校准定位及临时固定措施安装完成后进行。临时固定措施的拆除应在装配式结构能达到后续施工要求的承载力、刚度和稳定性要求后进行，并应分阶段进行。对拆除方法、时间及顺序，应事先制订方案。

⑤零配件对称设计。如果在装配中连接构件仅能以一种方式装入，那么连接件必须定好方向，这对于装配精度的要求会提高，而降低了装配效率。零配件的对称设计有两种：头尾对称（垂直与插入轴的轴对称）和与插入轴对称。头尾对称意味着在装配时，可以从零件的任何一端首先装入，如图3-44（a）所示，只能由一个方向装入，若改为右侧图头尾对称结构，则也能从另一个方向装入；与插入轴对称即考虑旋转对称，如图3-44（b）所示为考虑与插入轴对称的改进设计，左侧为非对称形状，改为右侧对称，若设计成圆形或球形，则可360°旋转对称。

图3-44　零配件对称设计

资料来源：柴邦衡，黄费智.现代产品设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2012：289.

⑥装配连接件与插入轴不对称时要将不对称性表达清楚，这一原则的目的是使连接件仅按规定的方式装入。

⑦零件通过直线式装配实现配合，从同一方向完成所有操作这一原则的目的是使装配运动最少，即装配时所有零件只需按一定顺序在同一方向移动。因此，装配过程不需要基准的再定位，也不需要考虑其他的装配运动。考虑到重力对装配过程的帮助，向下是最佳方向。如图3-45左侧原装配需三个运动，右侧为改进后装配只需向下的一个动作。

图3-45　直线式装配（左侧：原始设计；右侧：改进设计）

资料来源：柴邦衡，黄费智.现代产品设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2012：290.

⑧充分利用斜面、倒角和柔性实现插入和调整。利用倒角、圆角及导向部分，使装配容易，已为大家所熟知，如图3-46所示为利用柔性使装配容易的示例。

图3-46　利用柔性插入装配

资料来源：柴邦衡，黄费智.现代产品设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2012：290.

⑨零件的最大可接近性。无论装配还是维修都需要工具。要提高装配效率，为工具留出足够的空间是必要的。如果零件在不方便的情况下装入，装配效率也就相应下降，如图3-47所示，改进后加大了扳手活动范围，也就提高了装配效率。

图3-47　为装配工具操作预留空间

资料来源：柴邦衡，黄费智.现代产品设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2012：290.

可按表3-26来评价可装配性设计9项原则的执行情况。

公差控制：除了以上提出的9项装配原则，优化装配工艺还包括合理的公差控制。人们常误认为严格要求零配件的公差就可以提高产品质量，事实上，严格的零件公差只能表示单个零件生产质量水平高，并不意味着整个产品的质量高，产品质量必须通过装配才能体现出来。零件公差越严格，制造成本越高，装配效率随之下降。因此装配节点设计中应避免提出过高的精度要求，并避免出现“双重配合”的设计。

表3-26　可装配设计评价表

资料来源：柴邦衡，黄费智.现代产品设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2012：290.作者编辑。

容许误差是公差控制的技术手段，是在生产、装配及使用中都要考虑到构件的误差和调误差的构造设计。在安装时出现的误差可能是线性的，也有可能是平面的、三维的。在设计阶段为生产和装配误差留有余地是非常必要的，譬如构件上的长孔、柔性垫圈、弹性连接以及预留接缝连接。

公差控制有以下五种方法，如图3-48、表3-27所示［49］。

①滑动配合：一个元素覆盖另一个并通过滑动来定位。一旦存在尺寸偏差，该差距由滑动元素填补。

②可调适合：建筑元素必须准确定位，因此在设计过程中务必保证安装现场的可调整。超大洞口和水平或垂直开槽锚允许不同系统（譬如箱体面板与结构层）的相互连接。一旦出现同轴连接，通常采用焊接或栓接；相比较焊接和胶结，构件的拆卸分解更倾向于螺栓连接或滑动连接。

③预留：滑动覆盖是一种方法，尺寸预留也是一种方法；预留通常可产生光影画线以掩盖细节精度的缺失。系统、材料的转变或元素方向的改变，在带来视觉效果的同时也为容差预留提供可能和余地。

④对接：即斜面结合处相交元素的取舍。该节点处以抛光的A面覆盖垂直于A面的B面，同时隐藏有缺陷的细节，它的优点是规避由斜接带来的相接元素的破坏。

⑤边缘：元素的边缘在被暴露时需被特别保护，锐角部容易受到划痕、碰撞、凹陷等损伤。另一方面，边缘倒角不易破损且不伤人。在组装过程中，不同于其他元素，边缘需要塑造和加强。

图3-48　5种装配公差

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：216.

表3-27　附件：美国建筑的尺寸公差

注：上表是经验法则而非标准，每个独立的项目需要自身的特定的尺寸公差）
资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：212.

（3）控制“Pj”——即合理选择电动装配设备

大型机械的选用力求合理，尽可能采用能效比较高的设备，配置使用系数合理的耗电机具，简化机械设备的种类，减少机具空转频率，同时引入手持式电动设备方便工人现场的安装和拆卸作业。

5.使用和维护更新阶段

使用和维护更新阶段包括两部分：使用阶段、维护更新阶段。

针对使用阶段，通过Energy Plus性能模拟软件对使用阶段的能耗做出预估模拟，提前发现问题，为修正方案设计、提前解决问题提供依据，从而最大限度地降低能耗使用和碳排放。

维护更新阶段，相较于使用阶段，该阶段与工业化预制装配模式的关联更为密切，该部分碳排放的计算公式是与P2、P3、P4合并考虑的，由此可见该部分与工厂化生产、物流、装配密切相关。

该部分的减碳措施包括：系列化、通用化、模块化。系列化是指同类归并，按最佳数列科学排列的大小分档、分级，以便有效地精简品种，防止盲目形成杂乱无序的标准化方法。通用化是同一类型不同规格或不同类型功能相同、结构相似的零部件，统一后彼此可以相互互换的标准化方法。不同部品的使用寿命不同，特别是随着居住水平提高，对住宅维修维护部品互换性尤其重要，模块化方法可较好解决此问题。国外住宅建筑工业化过程中，逐步把住宅产品的结构典型化同尺寸参数系列化联系起来，并且注重产品的通用化。丹麦建立较健全的模数标准并且强制执行，通用体系总产品目录由互换性部品构成；瑞典建筑部品规格纳入瑞典工业标准（SIS），部品的尺寸、连接等标准化、系列化提高了部品的互换性，由于采用税收鼓励政策，80%以上新建住宅采用通用部件。日本在20世纪70年代开始推广以“住宅部件化”为中心的工业化住宅，1980年开始的CHS（Century Housing System）作为当时日本建设省提高居住功能开发项目的一个重要环节，探讨通过部件互换实现高度耐久性住宅设计。

模块化设计在维护更新阶段对低碳减排的作用意义［50］：

①模块化设计能满足低碳要求开发的产品结构，是由便于装配、易于拆卸和维护、有利于回收及重复利用的模块单元组成，既简化产品结构，同时又能快速组合成市场所需的产品。

②建筑中有永久性的结构和构件，有半永久性的构件也有临时性的构件等；有些材料的循环周期与建筑物寿命相同（50年或70年），有些材料的循环周期可能只有25年、10年或者更少；如果材料寿命超出使用寿命是对材料的浪费，如果材料寿命达不到使用寿命也会造成其他材料的浪费；而模块化设计可将使用寿命相近的部分集成到同一相对独立的模块中，以便于拆卸和及时维护更换。

③模块化设计可根据低碳设计的不同目标要求进行设计，当考虑零部件寿命时，可将长寿命的零部件集成在相同模块中，以便产品维护和回收后的重用；当考虑可重用性时，应将具有相同可重用性的零部件集成在同一模块中。

模块化设计的途径：灵活性、适应性设计（长寿命设计）。Crowther提出一些灵活性、适应性设计建议，如图3-49所示。

图3-49　空间可变性设计

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：230.

（这是一个预制内部隔断系统的住宅建筑案例，在网格上面板通过连接件与立柱固定，为内部空间的灵活处理提供可能。现在，大多户主平均5年会更新一次内部空间，上图提出的解决方法将在日常生活中最大限度地降低材料浪费并创造空间可变性）

①不确定性设计：设计适应多样化功能的空间。

②初始空间：设计一个特定框架和常规空间允许非过度设计的体系结构。

③剩余空间：有空间未被预先设定，允许使用者在稍后的时间赋予其功能，或是未完成空间以供使用者在需要时使用。

④添加：随着时间的推移提供添加的潜在可能。

⑤内部扩展：空间之间可连接成更大的空间，譬如可移动或可拆卸重新配置的墙壁。

⑥系统因素：包括需要改变的系统结构、围护体、设备和空间，以及如何改变。

⑦可移动部分：滑动、旋转和折叠设计。

住宅部品的适应性设计：

住宅部品对住宅的适应性体现在支撑结构（部品）不变的情况下自由选择内部部品、设备部品等配套部品上。住宅适应性设计（长寿命设计）的目标是满足目前及未来功能的需求，未来需求的实现依靠现阶段住宅的“不确定”部分的设计。

从技术上分，住宅建筑可分为结构部品、围护部品、厨卫部品、设备部品等。在这些部品中，只有结构部品是属于支撑体的层面，在住宅全寿命周期内是永久的、不变的，属于住宅建设中“确定”的部分。其他的所有部品都是属于不同层面的填充部分，是灵活可变的，是主要满足“不确定”功能的部分。

①“确定”部分部品的适应性

框架结构由于技术的保障，使得空间的灵活划分得以实现。由于结构上分为承重部分和非承重部分，为室内空间性质划分和设备安装可变性创造了条件，并可将住宅空间分为基本空间和服务空间，且从结构上分开，服务空间和设备集中布置，便于服务空间的整体拆装。同时住宅的内墙和分户墙也具有部分调整的可能性，尤其轻质高强材料的非承重内墙可获较大的可变性。

②“不确定”部分部品的适应性

“不确定”部分部品的使用寿命短于住宅全周期的寿命，其对于住宅的适应性通过部品的更换、改造来实现。住宅中的“不确定”部品包括围护部品、厨卫部品、设备部品。在支撑体固定不变的前提下，填充体与支撑体的连接越简洁，越有利于适应住宅功能的变化。例如采用轻质高强的非承重隔墙与家具隔断可以根据住宅不同时期功能需求来灵活划分室内空间，各种厨房卫生间设备管线的更新换代、各种智能控制系统逐步在住宅中的应用都是部分“不确定”部品的适应性。

住宅部品的适应性实现：

适应性的实现主要有以下几点：多样性，互换性，整体、大型组合型，接口设计。

首先，部品设计的多样性与互换性是部品适应性的前提。多样化的住宅部品是住宅功能的载体，不同社会环境、不同生活习惯、不同经济条件和年龄构成需要不同的住宅部品来满足。例如中、西厨房设备就是为满足不同家庭需求而设计与开发的产品。另外，一个住宅的寿命至少是50年，而住宅部品的使用年限则不尽相同，往往远小于住宅的寿命，所以就出现了住宅部品因为使用年限的互换性。除此之外，还有因为改变样式、增加功能等的互换。这些互换建立在产品开发的标准化生产上，是住宅功能在全生命周期内得以实现的重要保障。

其次，整体、大型组合型部品是适应性部品发展的必然趋势，大型组合性部品减少了住宅与部品之间的接口，部品的更换改造既可以在大型部品内部解决，也可以通过更换大型部品达到对住宅的适应，这也可以更好地保证住宅的整体性能。

最后，还应注意住宅部品的接口设计。部品的接口不仅要做到将住宅结合成一体化的融合、协调的产品，还应做到同一接口对不同部品的接入需求的满足。这些互换的产品在住宅建造时有可能并未生产，但是现有接口应尽可能做到满足未来产品的需求，例如将不同寿命的产品之间接口灵活化、弹性化，为样式或功能更新的部品预留出满足未来需要的空间等。

6.拆卸和回收阶段

拆卸和回收阶段碳排放的计算见公式（3-19）至公式（3-22）所示：

P6＝Pdis＋Pdis-lev＋Prec　（3-19）

Pdis＝P4×90%　（3-20）

Pdis-lev＝P3×90%　（3-21）

Prec＝∑c′（Rc′×Qc′）＋∑g，z，m［R（g，z，m）×Y（g，z，m）］（3-22）

该阶段的减碳措施，主要包括下面几点。

途径一：可拆卸设计

在产品设计中，可拆卸设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新利用中获得最高利润的设计方法学。可拆卸设计是低碳设计的主要内容之一，是绿色设计中研究较早、较系统的一种方法。它研究如何设计产品，才能提高效率、低成本地进行零部件的拆卸及材料的分类拆卸，以便重新回收利用。它要求在产品设计的初期，就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则，使所设计的结构易于拆卸，并可在产品报废后，对可重用部分充分有效地回收和利用，以达到减碳的目的。

可拆卸设计的要求有：减少拆卸的工作量、易于拆卸、减少零件种类、产品结构的可预估性等。

可拆卸设计准则是为了将产品的拆卸性要求及回收约束，转换为具体的产品设计而确定的通用或专用准则，具体如下：

①拆卸工作量最小准则：它包括两层意思：一是产品在满足功能要求和使用要求的前提下，应尽可能简化结构和外形，减少零件材料种类；二是简化维护及拆卸回收工作，降低对于维护与拆卸人员的技能要求。为此，必须做到：

·明确所要拆卸的零部件。

·功能集成。即将多个零件功能集中到一个零件上。

·在满足使用要求的前提下，尽量简化功能。

·在零件合并时要注意合并后的零件结构易于成形和制造，从而降低成本。

·减少产品材料种类。

·有害材料集成准则，在满足功能的前提下，尽量将有害材料零件集成在一起，便于以后拆卸和分类处理。

·拆卸目标零件易于接近原则，即不必拆卸许多其他零件才拆下该零件。

②与结构相关的准则：尽量采用简单的连接方式，尽量减少紧固件数量，统一紧固件类型，并使拆卸过程具有良好的可达性及具有简单的拆卸运动等。

③易于拆卸准则：即不仅拆卸动作要快，而且易于操作。这就要求在结构设计时，在拆卸零件上预留可供抓取的表面，且应避免产品中有非刚性零件存在。并将有害物质密封在同一单元结构内，以提高拆卸效率和防止环境污染。

④易于分离准则：即尽量避免零件表面的二次加工，如涂装、电镀、涂覆。同时，避免零件及材料本身损坏，并为拆卸与回收提供便于识别的标志。

⑤产品结构的可预估性准则：即应避免将易老化或易被腐蚀的材料与需要拆卸和回收的零件组合。要拆卸的零部件应防止被污染或被腐蚀等。

途径二：可回收再利用设计

可回收再利用设计的基本概念是指在产品设计初期，就应充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值的大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收性有关的一系列问题，最终达到零件材料资源、能源的最大利用，并对环境污染最小的一种低碳设计思想和方法。可回收再利用设计的内容主要有：可回收材料及其标志；可回收性工艺及方法；可回收性经济评价及设计等，如表3-28所示。

表3-28　回收利用措施

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：226.

工业化预制装配建筑的全生命周期中的回收利用包括：更新、元件再利用、材料再循环、材料再生等，如图3-50所示。

图3-50　建筑全生命周期的回收利用

资料来源：Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：225.

注释

［1］Smith R E.Prefab architecture：A guide to modular design and construction［M］.Hoboken，N.J.：John Wiley and Sons，2010：128.

［2］ISO14040.Environmental Management—Life Cycle Assessment—Principles and Framework［S］.Switzerland：International Standard Organization，1997.

［3］Sun Guobing，Yang Ming，Wang Da.Data quality evaluation process and methods of natural environment conceptual model in simulation systems［C］∥IMACS Multi-conference on“Computational Engineering in Systems Applications”（CESA）.2006.Beijing：［s.n.］，2006：358-361.

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［7］Industrial Environmental Informatics（IMI）.The SPINE＠CPM Database［DB/OL］.［2008-09-10］.http：∥databases.imi.chalmers.se/imiportal/.

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［9］European Commission-DG Joint Research Centre.The European LCI Database［DB/OL］.［2008-09-10］.http：∥lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohub/index.vm.

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［11］龚先政，张群，刘宇，等.建材类生命周期清单网络数据库的研究与开发［J］.北京工业大学学报，2009（7）：139-143.

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［26］可再利用建材是指基本不改变旧建材或制品的原貌，仅对其进行适当清洁或修整等简单工序后经过性能检测合格，直接回用于建筑工程的建筑材料。可再利用建材一般是指制品、部品或型材形式的建材。合理利用可再利用建材，可延长仍具有使用价值的建材的使用周期，减少新建材的使用量。可再循环建材是指如果原貌形态的建材或制品不能直接回用在建筑工程中，但可经过破碎、回炉等专门工艺加工形成再生原材料，用于替代传统形式的原材料生产出的新材料。充分利用可再利用和可再循环的建材可以减少生产加工新材料带来的资源、能源消耗和环境污染，充分发挥建材的循环利用价值，对于建筑的低碳减排具有非常重要的意义。

［27］朱嬿，陈莹.住宅建筑生命周期能耗及环境排放案例［J］.清华大学学报（自然科学版），2010，50（3）：3-7.

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