近現代建筑發展視角下的建筑工業化歷史與前沿

張叢 秦姍

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1 國際建筑工業化發展簡述

建筑行業選擇建筑工業化不是偶然。在追溯其歷史沿革中，始終有兩個驅動因素起到決定性作用。第一，技術所向。科學技術的長足進步帶給建筑業生產方式產生徹底改變，早期因工業革命催生建筑工業化，當代因可持續發展引導其綠色轉型，皆由技術奠定其發展基調。建筑科學技術的進步、工業化生產方式的變革和建造模式的轉變，都注定使建筑工業化發展在20世紀前后開始與現代主義建筑發展產生密切的關聯。第二，需求所向。無論是在戰后面臨量大面廣的建設，還是在各國建筑業由量轉質的發展中，建筑工業化都展現了優越的技術適應性，可以做出以需求導向為核心的快速調整。

縱觀全球建筑工業化發展，在時間上有先后和快慢差異，各國也根據各自國家建設背景和需求，選擇了不同的工業化發展道路和體系，但基本上都經歷了四個階段：（1）啟蒙探索階段，提出“類裝配式建筑”的理念和構想，進行“預制裝配”的探索性實踐；（2）量的積累階段，以建筑工業化生產方式適應大規模城市建設；（3）質的成熟階段，尋求建筑工業化由量轉質的成熟發展階段；（4）可持續轉型階段，21世紀以來可持續發展觀下的建筑工業化轉型升級。

對于建筑工業化開始的時間，各方研究有差異，存在以18世紀60年代（工業革命開始）、19世紀中葉（水晶宮的誕生）、20世紀20年代（現代主義思潮開始）作為起始點。此外還有認為裝配式建筑起源于15世紀、16世紀的中國、俄國，這個時代建筑建造基本是在木構體系下應用磚瓦石和泥土，木構件一定程度上可以認為是預制裝配的形式，但畢竟當時的建筑技術相對落后，仍以傳統的手工操作為主，未涉及建造方式的變革。本文選取18世紀60年代開始，建筑工業化根本上來說是工業革命的產物，因此從廣泛的時間維度和空間維度去研究，便于我們更加清晰其發展脈絡。

2 國際建筑工業化發展階段

圖1 國際建筑工業化發展脈絡

2.1 啟蒙探索階段（18C60-20C40）

建筑技術的發展在19世紀以前沒有出現顯著變革，但是自18世紀60年代英國首先爆發工業革命，為建筑界打開了發展契機，徹底改變了建筑業的生產建造方式。新材料（鋼、鐵、玻璃）、新技術（工業化施工建造方式）、新設備（垂直升降機）都為世界近現代建筑走向建筑工業化發展奠定了基礎。1851年英國舉行了世界上第一次國際工業博覽會，其主場館“水晶宮”采用鋼框架體系、標準化預制構件，以超前于時代的預制裝配構想和技術開創了現代建筑史新篇章，毫無疑問也是早期建筑工業化設計與建造的代表作。隨后，巴黎埃菲爾鐵塔中最早采用金屬預制構件，比亞里茨的俱樂部建筑中首次使用裝配式混凝土構件。工業革命對建筑發展帶來的影響還表現在，大工業企業需要廠房、也需要工人們就近居住，因此出現了人口集中，即城市化過程。期間發展最快的建筑類別是兼具生產性和實用性的建筑，如廠房、倉庫、車站、商業辦公樓、商店和住房。這就要求建造多層、大跨度、耐火、耐振動的建筑物，同時對建筑量的需求也促進了建筑生產方式的轉變。近現代建筑中里程碑式代表性實踐如1909年德國彼得·貝倫斯設計的柏林通用電氣公司透平機工廠、1911年現代建筑大師沃爾特·格羅皮烏斯與A.梅耶爾合作設計的法格斯工廠等。

到20世紀20年代現代主義先驅們秉承理性主義的原則，向建筑工業化生產方式轉變下的建筑技術與藝術進行了全面探索。格羅皮烏斯在1910 年就提議建立用工業化方法供應住房的機構，在他成為包豪斯建筑學院的校長，開展在居住建筑、城市建設和建筑工業化方面的研究之后，研制用機械化大量生產建筑構件和預制裝配的建筑方法。1927年德意志制造聯盟在斯圖加特住宅區展覽，通過創新的設計概念和設計方法，對住宅建筑平面布局、空間效果、建筑結構和建筑材料進行了一系列革新。另一位現代建筑大師勒·柯布西耶《走向新建筑》中提出的“住宅是居住的機器”奠定了建筑工業化和裝配式建筑最早的理論基礎。他構想的 “多米諾”住宅體系是對鋼筋混凝土結構所形成的空間形態的高度概括，其均質性完全順應現代工業的標準化和大批量制造的原則，其預應力混凝土板制成的樓板、柱和樓梯組合形式是現代建筑工業化的雛形。1927年勒·柯布西耶設計雪鐵龍住宅項目時，開始嘗試引入工業化預制方法。同樣一位非常重視建筑體系和建造方式變革的現代主義建筑大師密斯·凡·德·羅，在1924年出版的《建造方式的工業化》中提出“我們今天的建造方法必須工業化”，他的經典作品巴塞羅那世界博覽會德國館基于建筑技術和材料的創新，呈現了靈活多變的空間布局和新穎的形體構圖。

在垂直維度上的突破也代表了這個時代建筑工業化科學技術發展的水平，美國成為了高層和超高層試驗的國家。自1885年最早的全框架高層商業建筑——10層高的芝加哥家庭保險公司落成，美國建筑業將建筑高度一再突破。1931年103層的紐約帝國大廈成為當時世界上最高的建筑物，從拆除舊房到全部竣工只用了19個月，建筑工業化的生產建設方式、設計建造一體化的模式起到了關鍵性作用，是著名的鋼結構和石材結合的裝配式建筑；以及同樣在30年代建設完成的紐約洛克菲勒中心都成為了當時建筑工業化發展的經典作品。

18世紀60年到20世紀40年代，盡管有將近200年的漫長時間，但到19世紀中葉以后，西方國家才逐步由輕工業轉向重工業發展，徹底從傳統的以農業為主的社會步入工業化社會。從工業革命到第二次世界大戰結束，近現代建筑發展隨著世界格局的動蕩變化也經歷著起伏，對于建筑工業化和裝配式建筑來說，都屬于啟蒙探索階段，“類裝配式建筑”構想和理念在歐美各國進行著探索。

2.2 量的積累階段（20C50-20C60）

各國在二戰結束后都面臨著城市亟需快速復興復建的重大難題，加之勞動力短缺、百姓住房存在巨大的缺口，由于當時預制裝配建筑建造速度快、生產成本低，與建筑工業化發展與需求完全吻合，在20世紀50到60年代的英國、法國等戰爭重災區重建過程中迎來高峰。與此同時，又被稱作第三次工業革命的科技革命是人類文明史上繼蒸汽時代（第一次工業革命）和電力時代（第二次工業革命）之后又一次重大飛躍，邁入了信息時代。建筑工業化中工廠的管理與生產環節開始以流水線生產操作為主，機械設備按照設定的程序進行，部件部品的質量、精度和生產效率都大幅提升。

各國開始采用工業化的生產方式批量建造住宅，預制混凝土結構體系成為時代主流，大大提高了生產與建設效率。作為典型案例，1952年勒·柯布西耶設計了第一個全部采用預制混凝土外墻板的高層建筑——馬賽公寓，并通過對馬賽公寓的實踐總結出了新體系——酒架體系（類框架體系），其核心理論就是以固定的結構體系支撐不同的套型，不同套型的形式可以完全由居住者自己去決定。建筑師摩西·薩夫迪于1967年在蒙特利爾世界博覽會上設計的“棲息地67號”展現了預制混凝土模塊體系，也開創了三維預制模塊生產、設計與施工建造的先河。

同樣采用建筑工業化生產建造方式，但和居住建筑裝配式混凝土結構呈現反差的是公共建筑，鋼結構主體+玻璃幕墻的組合登上歷史舞臺。1950年建成的美國紐約聯合國總部秘書處大廈，新穎的建筑形態和高、輕、光、透的特征代表了當時工業化時代建筑材料、科學技術和施工建造的最高水平。并以此為起點，50年代先后出現了一批高層辦公建筑經典之作，密斯·凡·德·羅設計的芝加哥湖濱大道公寓大樓、紐約西格拉姆大廈；SOM設計的紐約利華大廈等。鋼結構主體+玻璃幕墻體系還廣泛應用于小規模單體建筑，如密斯·凡·德·羅1950年設計的美國范斯沃斯別墅以及1968年完成的德國柏林新國家美術館。

2.3 質的成熟階段（20C70-20C90）

建筑工業化是時代發展的必然結果，但是傳統工業化的弊端逐漸顯現，快速建設引發了城市人口驟增、用地短缺、交通擁堵、環境污染等問題。集中于20世紀70年代爆發的兩次石油危機觸發了二戰后最嚴重的全球經濟危機，造成各國經濟全面衰退，隨即建筑工業化發展步伐放緩。加之在滿足居住、生產的基本剛性需求之后，建筑工業化和裝配式建筑標準化、規格化的形式難以滿足人們在精神、物質方面日益豐富的多樣化和個性化追求。因此在這個階段，各國建筑工業化和裝配式建筑建設的基本形態呈現了由聚集向分散、高層向低層、單調外觀向豐富外觀的轉變。

持續高漲的建筑工業化經歷了回落時期，但其生產建造方式的改變和技術的升級為建筑設計在功能與空間形式的突破創造了有利條件。日本代表建筑師黑川紀章提出的新陳代謝派理論是20世紀50、60年代高度工業技術傾向在日本的分支，通過工業化模塊探討空間形式的研究對日后的建筑理論、思想產生了潛移默化的影響。丹麥建筑師約恩·伍重1973年落成的澳大利亞悉尼歌劇院，堪稱裝配式建筑發展史上具有跨時代意義的作品。曲面造型以當時的技術很難靠現澆實現，只有采用預制裝配式才能解決這個難題，其預制件種類主要包括曲面薄殼所采用的裝配式疊合板、鋼構梁柱以及混凝土幕墻。1977年意大利建筑師倫佐·皮亞諾和英國建筑師理查德·羅杰斯共同設計的法國蓬皮杜國家文化藝術中心展現了建筑工業化高超的技術，將鋼骨結構和設備管線外置，并按系統進行拆分。之后的建筑實踐也充分證實了越是優秀的建筑設計，越是通過工業化設計方法與技術完成的工業化建筑產物。

2.4 可持續轉型階段（21C以來）

可持續發展的理念是在人類經歷了工業革命爆發和市場經濟轉變，全球人口、資源和環境受到沖擊，以至于賴以生存的自然環境面臨嚴重破壞和威脅之后，于20世紀80年代逐漸得以形成。發展滿足未來建設發展需求的建筑技術解決方案，增強設計適應性和集成建筑部品生產裝配適宜性，指明未來新型裝配式建筑體系與技術集成發展趨勢，推動從建筑封閉體系向開放體系轉變，滿足建筑生命周期要求及建筑業的可持續發展。

20世紀90 年代末，順應可持續發展建設的時代主題，各國建筑工業化和裝配式建筑向綠色、節能、長壽化轉型發展，以多體系并存構建了各國通用化的、標準化的、系列化的建筑工業化和裝配式建筑體系。值得注意的是，各國建筑工業化和裝配式建筑并不僅針對主體結構，而是集成了設備管線、內裝等，并包含構件的連接方式的一套完善的構造方法。例如英國主流裝配式住宅采用現代建造方法MMC（Modern Methods of Construction），采用工廠預制、現場拼裝的方式，以新材料、新技術提高住宅的建設效率和建筑質量、增加客戶滿意度和環境友好度、可持續的和建造過程可預知的建造方法。日本SI體系實現了一種開放性的設計理念和設計方法，同時也代表了一種適應性內裝工業化體系，以內裝部品的靈活性和適應性實現在建筑全壽命期（設計—建造—使用— 改造）內的最大價值。

3 建筑行業和建筑學科新型建筑工業化發展前沿

值得注意的一點，悉尼歌劇院、迪拜阿拉伯塔酒店這類在全球近現代建筑發展史上都被視為經典的作品，毫無疑問也是建筑工業化發展史上的重要實例。但是這類建筑采用裝配式生產建造方式，一定程度上源于現場作業無法實現其獨特的造型，只有采用工廠預制生產混凝土構件、現場裝配才能解決這個難題，完成的項目具有特殊性。相比較而言，以荷蘭、德國、日本這些國家為代表完成的裝配式集合住宅，作為裝配式建筑發展中重要的建筑類型，卻有著極大的不同，是以裝配式生產建造徹底改變傳統建筑生產建造方式，進行標準化設計，采用模數化、模塊化和系列化方法，實現批量化建設，具有很好的普適性。特別是對于我國現階段新型建筑工業化裝配式建筑發展，我們可以看到如何用技術手段實現具有“特殊性”的建筑方案，但相對來說更重要的是，我們要著重研究和發展具有“普適性”的建筑類型，以建筑設計和建造技術推動我國建筑行業生產建造方式的根本轉變，全面提升工程建設高質量發展。