從設(shè)計之外探索裝配式建筑設(shè)計

呂 僖

（中國建筑設(shè)計研究院有限公司裝配式建筑工程研究院，北京 100044）

裝配式建筑，顧名思義，是將工廠中加工制作完成的預(yù)制部品部件，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場拼接安裝而建成的建筑。其本質(zhì)為建造方式上的特點，區(qū)別于現(xiàn)澆混凝土、手工砌筑的建筑類型，相應(yīng)涵蓋了鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)建筑，以及預(yù)制混凝土建筑。

裝配式建筑在我國發(fā)展變革可追溯到20世紀(jì)50年代，而近十年來建筑行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級迭代，裝配式建筑重新被寄予厚望。作為我國建筑工業(yè)化的解決方案，裝配式建筑有著節(jié)能、環(huán)保、高質(zhì)量、高生產(chǎn)效率等優(yōu)點，是推動建筑行業(yè)良性發(fā)展的一股強大力量。近兩年來，國家相繼發(fā)布了裝配式建筑的一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，伴隨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，相關(guān)技術(shù)評價體系也相應(yīng)建立。裝配式建筑呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢態(tài)，大幕已開啟。而作為建筑師，更有責(zé)任和義務(wù)探索裝配式建筑設(shè)計，有效開展設(shè)計工作。

1 裝配式建筑設(shè)計的問題

目前裝配式建筑設(shè)計，困擾建筑師的問題有許多，可以歸納為兩個方面：一是技術(shù)體系認(rèn)知不足，對標(biāo)準(zhǔn)、措施理解有偏差；二是設(shè)計形式發(fā)揮不足，由于形式受技術(shù)條件限制，設(shè)計的創(chuàng)造力減弱。

技術(shù)體系認(rèn)知不足，是對裝配式建筑體系缺乏清晰的認(rèn)知，缺乏設(shè)計之外的全局統(tǒng)籌。體現(xiàn)在對裝配式建筑體系認(rèn)知碎片化、預(yù)制構(gòu)件部品知識缺乏；對裝配部位的關(guān)聯(lián)性認(rèn)識不足，難以發(fā)揮整體優(yōu)勢，或局部影響整體效益。還體現(xiàn)在脫離項目實際，為了裝配而裝配、片面追求高裝配率。

根據(jù)《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，能被稱為裝配式建筑是有嚴(yán)格條件的，將結(jié)構(gòu)、外裝、內(nèi)裝等各部位的預(yù)制部品分項量化、依權(quán)重取分值，計算所得裝配率，滿足50%可稱為裝配式建筑，60%～75%評價為A級，76%～90%為AA級，91%以上為AAA級。即達到一定的裝配量才能夠上其門檻，為滿足這些被計算被衡量的指標(biāo)，易導(dǎo)致盲目以裝配率作為噱頭，脫離建筑結(jié)構(gòu)本身的合理性。

設(shè)計形式發(fā)揮不足，表現(xiàn)在對裝配式建筑造型的懷疑或不認(rèn)可，建筑師在設(shè)計過程中對建筑形式的發(fā)揮有限，僅是簡單地拼合堆砌，缺乏設(shè)計感，建筑師的審美缺席，只能被動地接受建筑造型的形式成果。

裝配式建筑設(shè)計更多需要建構(gòu)性、對施工操作、對生產(chǎn)運輸?shù)恼J(rèn)識了解。由于對預(yù)制構(gòu)件部品了解不到位，加上受到原設(shè)計思維的影響，導(dǎo)致建筑師不會做裝配式設(shè)計、甚至不愿做設(shè)計。資源因缺乏深入了解和實踐而束縛手腳，復(fù)雜事物的未知不確定而不會表達、不敢于表達，建筑師易陷入這樣的境地，裝配式建筑也被貼上了刻板、生硬、平庸的標(biāo)簽。

這兩個方面的問題與不足，表明了裝配式建筑設(shè)計較于傳統(tǒng)建筑設(shè)計的不同， 原來處于產(chǎn)業(yè)鏈下游的材料、制造、生產(chǎn)、施工、安裝等產(chǎn)業(yè)，在裝配式建筑里已提升到設(shè)計環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)在設(shè)計策劃中預(yù)演、密切互動，需要對全產(chǎn)業(yè)鏈建立系統(tǒng)思維。由于設(shè)計思維有慣性，為了不陷在泥潭里掙扎，為了濾清其中關(guān)系、認(rèn)清設(shè)計規(guī)律，需要從設(shè)計之外找尋答案。

2 行業(yè)與格局

“不識廬山真面目，只緣身在此山中”，對裝配式建筑設(shè)計探討，需要知己知彼、建立概念與認(rèn)知系統(tǒng)，置身設(shè)計之外，放大認(rèn)知坐標(biāo)系。

從發(fā)展歷程上看，裝配式建筑是建造方式的一種變革、生產(chǎn)方式的一場革命。它將大量的施工現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)移到現(xiàn)代化工廠中，實現(xiàn)集成與高效；它緊密聯(lián)系整個行業(yè)，通過設(shè)計整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈，優(yōu)化各供應(yīng)鏈的資源分配與產(chǎn)品質(zhì)量。

從頂層設(shè)計上看，行業(yè)的發(fā)展像是在下一盤大的棋局，而裝配式建筑設(shè)計其中非常重要的棋子，可以說它錨定了整個行業(yè)變革發(fā)展的啟點。設(shè)計作為龍頭，在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置可起到牽一發(fā)而動全身的作用。因此，通過設(shè)計做整合是裝配式建筑對行業(yè)的貢獻，也是良性發(fā)展的趨勢。

目前裝配式發(fā)展尚處于初級階段，瓶頸制約依然明顯。如對傳統(tǒng)設(shè)計路徑的依賴，存在一定保守性和慣性；裝配式建筑是一種先進的建造技術(shù)或方法，具有很強的技術(shù)特征，但與裝配式建筑相適應(yīng)的技術(shù)體系尚待成熟。因此，設(shè)計企業(yè)能力不足的現(xiàn)象具有普遍性。裝配式建筑設(shè)計是機遇也是挑戰(zhàn)。

3 產(chǎn)品設(shè)計

裝配式建筑部品部件均為工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配，為現(xiàn)代工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)鏈中的產(chǎn)物，建筑設(shè)計進一步拓展到了產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域。建筑是人工環(huán)境在裝配式建筑中，墻體、地面、陽臺、雨棚等，都是成熟的建筑構(gòu)件與部品，甚至還可以拆裝、更新、替換，作為與生活直接接觸的產(chǎn)品。產(chǎn)品的優(yōu)勢在于尺度小、易復(fù)制、易推廣、復(fù)用率高，相對于建筑設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計的迭代速度可以非?？?，完全可以實現(xiàn)高度市場化，可以迎合人們的需求變化而改進升級。

當(dāng)前的趨勢是互聯(lián)網(wǎng)正逐漸滲透至傳統(tǒng)加工制造行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)引領(lǐng)著未來的發(fā)展，建筑部品構(gòu)件自帶屬性，可調(diào)節(jié)、可定制、可伴隨設(shè)計推進而同步迭代。迭代演化、動態(tài)互聯(lián)，通過系統(tǒng)化的控制，最終匯總到設(shè)計前段，建筑師做數(shù)據(jù)辨別、產(chǎn)品挑選，甚至直接參與到構(gòu)件產(chǎn)品設(shè)計中，做開發(fā)或優(yōu)化工作。

對于建筑師來說，設(shè)計各階段對預(yù)制部品部件的設(shè)計、選用、辨別、控制，與建筑師后期選材、定樣定顏色一樣，作為投入其中的一項工作。這對建筑師提出更高的要求，既要有資源掌控能力、整合能力，還要有不斷學(xué)習(xí)能力、自我升級能力。

對于成品部品構(gòu)件的生產(chǎn)方，技術(shù)上可以實時組裝或分解，也可以虛擬場景真實模擬，將設(shè)計作為外部條件可達到實時反饋，再通過市場化、系統(tǒng)化的控制，緊密互動、及時調(diào)整，實現(xiàn)利益與效率最大化，達到一種動態(tài)平衡的科學(xué)流程。

4 材料與工藝

建筑設(shè)計由藝術(shù)與技術(shù)相結(jié)合，而裝配式建筑設(shè)計更是抬高了其中的技術(shù)門檻、加重了技術(shù)的成分比例。裝配式建筑設(shè)計對工程技術(shù)的依賴程度很高，故對材料、工藝缺乏深入了解，必然會帶來問題。

材料要滿足可裝配的要求。鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)建筑誕生時就是裝配式，但混凝土并不是，它是塑性材料，在凝固中實現(xiàn)它的強度，一旦成型，耐久、力量都能表達出來?；炷恋膬?yōu)勢，在于原料易獲取、耐久、可靠，混凝土再配上鋼筋，在造價成本上戰(zhàn)勝了鋼結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)受力方面戰(zhàn)勝了木結(jié)構(gòu)，它實現(xiàn)了世界范圍的廣泛采用。建筑設(shè)計界長期享受著現(xiàn)澆混凝土造型自由的優(yōu)點。而預(yù)制混凝土在可塑性方面有劣勢，混凝土材料被放在工廠預(yù)制，而不是現(xiàn)場澆筑，既要滿足預(yù)制混凝土構(gòu)件能保證自身強度、不開裂、能運輸?shù)跹b，又不能過大、過重，超出運輸?shù)跹b的要求，還不能過小、裝配效率過低，并要保證節(jié)點可靠。但它質(zhì)量有保證，外觀精致、平整度高，制造周期不受限，兼具防水維護功能，是很好的外立面裝飾材料。

裝配式建筑是高度工業(yè)化的建筑，用工業(yè)中工藝流程的方式理解去裝配式建筑的建造過程，更易于規(guī)范設(shè)計。工藝設(shè)計是從工程上考慮如何制作出想要的產(chǎn)品。對機械零件的加工流程投射到裝配式建筑物的裝配建造流程中，可以看到，裝配式建筑的流水線經(jīng)歷部品構(gòu)件加工設(shè)計環(huán)節(jié)、工廠制造環(huán)節(jié)、運輸?shù)跹b環(huán)節(jié)，構(gòu)件要滿足設(shè)計、運輸、管理、吊裝等要求。列清單考慮到這一系列環(huán)節(jié)，有助于不做過度的設(shè)計，更不要做矛盾的設(shè)計。

建造過程非簡單的堆積木造房子，要充分考慮尺度和力學(xué)的問題。構(gòu)件設(shè)計首先以結(jié)構(gòu)設(shè)計計算為前提，單塊構(gòu)件吊裝時自平衡； 其次，大小、形狀、尺寸、重量等運輸要求、安裝要求，同時還要使用吊裝的方式組裝一棟裝配式建筑；組合后的鏈接不同還要考慮容錯空間，考慮標(biāo)準(zhǔn)與精度不一致帶來的細(xì)部問題。

5 設(shè)計探索

建筑設(shè)計由于項目不同、業(yè)主不同，本身是有著定制成分的，不同項目需求對應(yīng)不同設(shè)計。但在裝配式建筑設(shè)計領(lǐng)域，除了項目本身需要之外，還多了一個標(biāo)準(zhǔn)化前提。標(biāo)準(zhǔn)化高建筑可拆分為各功能模塊，各建筑構(gòu)件模塊的比率也高，于是有了再組合再裝配的優(yōu)勢。因此，標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)，是設(shè)計必要條件，這也是高層住宅能推廣裝配式混凝土建筑的原因。

設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化與個性化、多樣化的現(xiàn)實需求如何調(diào)和？從產(chǎn)品角度，預(yù)制部品部件的設(shè)計要在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上做到系列化、通用化、可替代性，這是下游制造產(chǎn)業(yè)提升至上游設(shè)計環(huán)節(jié)所需要的設(shè)計支撐。

從建筑師角度，如何處理、化解標(biāo)準(zhǔn)化與個性化的矛盾，是建筑師面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)。裝配式建筑的設(shè)計理念、形式、方法都受其設(shè)計范式影響，追本溯源，裝配化本身就是一個邏輯性很強的設(shè)計母題。裝配的設(shè)計母題可以衍生多維度的設(shè)計手法，從維度上可以歸納為兩種：一是平面層面——模塊設(shè)計；二是立面層面——層級設(shè)計。

平面模塊設(shè)計，又可分為功能模塊：廚房模塊、衛(wèi)生間模塊、樓電梯模塊、陽臺模塊等；構(gòu)件模塊：門窗模塊、梯段模塊、內(nèi)墻模塊、管井模塊、雨棚模塊等。多數(shù)情況下，功能模塊包含著構(gòu)件模塊，均可通過平面上的拼接實現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計。

立面層級設(shè)計，是從立面維度上，將墻體、外門窗、陽臺板及欄板、空調(diào)板，以及其他裝飾或功能構(gòu)件，立面層層疊加的方式組合到一起。這一視角直接將立面造型設(shè)計分解，有利于建筑外觀設(shè)計，但要注意不能一味地做加法、制造累贅，要區(qū)分必要層和不必要層，功能層和裝飾層。

不管是平面、立面，還是各種多樣化的分解方式，模塊、層級設(shè)計的關(guān)鍵在于分解部位的組合。裝配式設(shè)計應(yīng)針對建筑的特點展開， 很有必要進行多維度的設(shè)計預(yù)判?？偠灾?，要在標(biāo)準(zhǔn)化體系內(nèi)做設(shè)計手法的文章，遵循形式美的原則：統(tǒng)一變化、比例尺度、均衡穩(wěn)定、節(jié)奏韻律、對比協(xié)調(diào)、重點突出。

設(shè)計很多時候是一個“黑匣子”，有直覺、感性、不可言說的成分。在裝配式建筑設(shè)計這里，可以基于各類部品構(gòu)件的大數(shù)據(jù)，構(gòu)建一種“設(shè)計云”，它是一種開放的體系，將物化實體及其多方位的信息放入一個時空箱體內(nèi)，根據(jù)建筑師擬定的設(shè)計原則進行排列、組合，多方案比較、智能化調(diào)試。由原先一對一、一對多的線性工作，轉(zhuǎn)化為多對多的系統(tǒng)工作，必要的功能區(qū)塊、疊加的設(shè)計附加品、接口適應(yīng)性設(shè)計、成本控制信息等都可以作為設(shè)計的可能、切入點、前提輸入條件。在“設(shè)計云”的模式下，建筑師的設(shè)計工作可分為三個步驟：第一步是設(shè)定組合邏輯，通過相關(guān)性的互聯(lián)、挖掘規(guī)律，解決模糊性復(fù)雜性問題；第二步是校核、排除，多方案比較，去偽存真；第三步是選擇，確定方向、確定方案，作為實施方案的判斷選擇。

“設(shè)計云”是大數(shù)據(jù)和云計算的結(jié)合，建立在建筑全產(chǎn)業(yè)鏈上的信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，“設(shè)計云”會使方案多樣化在數(shù)量級顯著提高，規(guī)律性也變得有跡可循，設(shè)計的“黑匣子”更像一個百寶箱，未來建筑師的工作在“設(shè)計云”的輔助下，更多的是設(shè)計決策、選擇，輸出價值的思想，做出有價值的判斷。

6 現(xiàn)代主義

從建造的角度上看，裝配式建筑是非?，F(xiàn)代主義的建筑，它回歸到建筑最自然的狀態(tài)，經(jīng)歷分解、組合、建構(gòu)、搭接、疊加的過程，是一個有明確過程的建筑；建造過程清晰化、條理化、數(shù)字化，并具有可控性、可調(diào)節(jié)性，有著清晰邏輯生成原則；設(shè)計依靠多方位信息與構(gòu)配件實體，整合全產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，具有強大的系統(tǒng)性。由于裝配式建筑這些先天優(yōu)勢，不是附庸、不是裝置，本身就具備可以被物化的現(xiàn)代精神內(nèi)涵。

另外，建立在高度工業(yè)化的基礎(chǔ)之上，現(xiàn)代建筑才有能力和魄力實現(xiàn)人類的偉大構(gòu)想。這是現(xiàn)代的一種精神，從這個角度上看裝配式建筑也應(yīng)該是現(xiàn)代主義建筑，它回應(yīng)著新技術(shù)新工藝的發(fā)展，反映著這個時代的氣息。

裝配式是現(xiàn)代建筑，也是屬于時代的建筑。建筑師在其中擔(dān)當(dāng)者統(tǒng)籌、指揮的作用，需要輸出價值觀，設(shè)定目標(biāo)值，用目標(biāo)倒推設(shè)計，采取主動設(shè)計的方式；建立全產(chǎn)業(yè)鏈思維，高度統(tǒng)籌，運用體系化的思維建構(gòu)項目設(shè)計各階段目標(biāo)、梳理項目流程；針對項目自身特點，建立甲方思維，形成全周期項目設(shè)計與成本的閉環(huán)。

7 結(jié)語

裝配式建筑從生長、蔓延到成熟，是一個不斷升級迭代、經(jīng)歷陣痛的過程，即便在過程中有一系列質(zhì)疑聲音、問題和不足，對推動裝配式建筑設(shè)計發(fā)展是有利的。國家和行業(yè)的發(fā)展需要做好裝配式建筑設(shè)計，建筑師在其中有不可推卸的職責(zé)，需要有直面問題的態(tài)度，積極探索裝配式設(shè)計升級之路，不回避、不逃避，知己知彼，實現(xiàn)價值。