近現(xiàn)代建筑發(fā)展視角下的建筑工業(yè)化歷史與前沿

張叢 秦姍

1.中國建筑科學(xué)研究院有限公司 北京 100013

2.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 100048

1 國際建筑工業(yè)化發(fā)展簡述

建筑行業(yè)選擇建筑工業(yè)化不是偶然。在追溯其歷史沿革中，始終有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)因素起到?jīng)Q定性作用。第一，技術(shù)所向?？茖W(xué)技術(shù)的長足進(jìn)步帶給建筑業(yè)生產(chǎn)方式產(chǎn)生徹底改變，早期因工業(yè)革命催生建筑工業(yè)化，當(dāng)代因可持續(xù)發(fā)展引導(dǎo)其綠色轉(zhuǎn)型，皆由技術(shù)奠定其發(fā)展基調(diào)。建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、工業(yè)化生產(chǎn)方式的變革和建造模式的轉(zhuǎn)變，都注定使建筑工業(yè)化發(fā)展在20世紀(jì)前后開始與現(xiàn)代主義建筑發(fā)展產(chǎn)生密切的關(guān)聯(lián)。第二，需求所向。無論是在戰(zhàn)后面臨量大面廣的建設(shè)，還是在各國建筑業(yè)由量轉(zhuǎn)質(zhì)的發(fā)展中，建筑工業(yè)化都展現(xiàn)了優(yōu)越的技術(shù)適應(yīng)性，可以做出以需求導(dǎo)向?yàn)楹诵牡目焖僬{(diào)整。

縱觀全球建筑工業(yè)化發(fā)展，在時(shí)間上有先后和快慢差異，各國也根據(jù)各自國家建設(shè)背景和需求，選擇了不同的工業(yè)化發(fā)展道路和體系，但基本上都經(jīng)歷了四個(gè)階段：（1）啟蒙探索階段，提出“類裝配式建筑”的理念和構(gòu)想，進(jìn)行“預(yù)制裝配”的探索性實(shí)踐；（2）量的積累階段，以建筑工業(yè)化生產(chǎn)方式適應(yīng)大規(guī)模城市建設(shè)；（3）質(zhì)的成熟階段，尋求建筑工業(yè)化由量轉(zhuǎn)質(zhì)的成熟發(fā)展階段；（4）可持續(xù)轉(zhuǎn)型階段，21世紀(jì)以來可持續(xù)發(fā)展觀下的建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

對(duì)于建筑工業(yè)化開始的時(shí)間，各方研究有差異，存在以18世紀(jì)60年代（工業(yè)革命開始）、19世紀(jì)中葉（水晶宮的誕生）、20世紀(jì)20年代（現(xiàn)代主義思潮開始）作為起始點(diǎn)。此外還有認(rèn)為裝配式建筑起源于15世紀(jì)、16世紀(jì)的中國、俄國，這個(gè)時(shí)代建筑建造基本是在木構(gòu)體系下應(yīng)用磚瓦石和泥土，木構(gòu)件一定程度上可以認(rèn)為是預(yù)制裝配的形式，但畢竟當(dāng)時(shí)的建筑技術(shù)相對(duì)落后，仍以傳統(tǒng)的手工操作為主，未涉及建造方式的變革。本文選取18世紀(jì)60年代開始，建筑工業(yè)化根本上來說是工業(yè)革命的產(chǎn)物，因此從廣泛的時(shí)間維度和空間維度去研究，便于我們更加清晰其發(fā)展脈絡(luò)。

2 國際建筑工業(yè)化發(fā)展階段

圖1 國際建筑工業(yè)化發(fā)展脈絡(luò)

2.1 啟蒙探索階段（18C60-20C40）

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

到20世紀(jì)20年代現(xiàn)代主義先驅(qū)們秉承理性主義的原則，向建筑工業(yè)化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變下的建筑技術(shù)與藝術(shù)進(jìn)行了全面探索。格羅皮烏斯在1910 年就提議建立用工業(yè)化方法供應(yīng)住房的機(jī)構(gòu)，在他成為包豪斯建筑學(xué)院的校長，開展在居住建筑、城市建設(shè)和建筑工業(yè)化方面的研究之后，研制用機(jī)械化大量生產(chǎn)建筑構(gòu)件和預(yù)制裝配的建筑方法。1927年德意志制造聯(lián)盟在斯圖加特住宅區(qū)展覽，通過創(chuàng)新的設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)方法，對(duì)住宅建筑平面布局、空間效果、建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料進(jìn)行了一系列革新。另一位現(xiàn)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(jī)器”奠定了建筑工業(yè)化和裝配式建筑最早的理論基礎(chǔ)。他構(gòu)想的 “多米諾”住宅體系是對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所形成的空間形態(tài)的高度概括，其均質(zhì)性完全順應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和大批量制造的原則，其預(yù)應(yīng)力混凝土板制成的樓板、柱和樓梯組合形式是現(xiàn)代建筑工業(yè)化的雛形。1927年勒·柯布西耶設(shè)計(jì)雪鐵龍住宅項(xiàng)目時(shí)，開始嘗試引入工業(yè)化預(yù)制方法。同樣一位非常重視建筑體系和建造方式變革的現(xiàn)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(yè)化》中提出“我們今天的建造方法必須工業(yè)化”，他的經(jīng)典作品巴塞羅那世界博覽會(huì)德國館基于建筑技術(shù)和材料的創(chuàng)新，呈現(xiàn)了靈活多變的空間布局和新穎的形體構(gòu)圖。

在垂直維度上的突破也代表了這個(gè)時(shí)代建筑工業(yè)化科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平，美國成為了高層和超高層試驗(yàn)的國家。自1885年最早的全框架高層商業(yè)建筑——10層高的芝加哥家庭保險(xiǎn)公司落成，美國建筑業(yè)將建筑高度一再突破。1931年103層的紐約帝國大廈成為當(dāng)時(shí)世界上最高的建筑物，從拆除舊房到全部竣工只用了19個(gè)月，建筑工業(yè)化的生產(chǎn)建設(shè)方式、設(shè)計(jì)建造一體化的模式起到了關(guān)鍵性作用，是著名的鋼結(jié)構(gòu)和石材結(jié)合的裝配式建筑；以及同樣在30年代建設(shè)完成的紐約洛克菲勒中心都成為了當(dāng)時(shí)建筑工業(yè)化發(fā)展的經(jīng)典作品。

18世紀(jì)60年到20世紀(jì)40年代，盡管有將近200年的漫長時(shí)間，但到19世紀(jì)中葉以后，西方國家才逐步由輕工業(yè)轉(zhuǎn)向重工業(yè)發(fā)展，徹底從傳統(tǒng)的以農(nóng)業(yè)為主的社會(huì)步入工業(yè)化社會(huì)。從工業(yè)革命到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，近現(xiàn)代建筑發(fā)展隨著世界格局的動(dòng)蕩變化也經(jīng)歷著起伏，對(duì)于建筑工業(yè)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(gòu)想和理念在歐美各國進(jìn)行著探索。

2.2 量的積累階段（20C50-20C60）

各國在二戰(zhàn)結(jié)束后都面臨著城市亟需快速復(fù)興復(fù)建的重大難題，加之勞動(dòng)力短缺、百姓住房存在巨大的缺口，由于當(dāng)時(shí)預(yù)制裝配建筑建造速度快、生產(chǎn)成本低，與建筑工業(yè)化發(fā)展與需求完全吻合，在20世紀(jì)50到60年代的英國、法國等戰(zhàn)爭重災(zāi)區(qū)重建過程中迎來高峰。與此同時(shí)，又被稱作第三次工業(yè)革命的科技革命是人類文明史上繼蒸汽時(shí)代（第一次工業(yè)革命）和電力時(shí)代（第二次工業(yè)革命）之后又一次重大飛躍，邁入了信息時(shí)代。建筑工業(yè)化中工廠的管理與生產(chǎn)環(huán)節(jié)開始以流水線生產(chǎn)操作為主，機(jī)械設(shè)備按照設(shè)定的程序進(jìn)行，部件部品的質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率都大幅提升。

各國開始采用工業(yè)化的生產(chǎn)方式批量建造住宅，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系成為時(shí)代主流，大大提高了生產(chǎn)與建設(shè)效率。作為典型案例，1952年勒·柯布西耶設(shè)計(jì)了第一個(gè)全部采用預(yù)制混凝土外墻板的高層建筑——馬賽公寓，并通過對(duì)馬賽公寓的實(shí)踐總結(jié)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(jié)構(gòu)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(huì)上設(shè)計(jì)的“棲息地67號(hào)”展現(xiàn)了預(yù)制混凝土模塊體系，也開創(chuàng)了三維預(yù)制模塊生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與施工建造的先河。

同樣采用建筑工業(yè)化生產(chǎn)建造方式，但和居住建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)反差的是公共建筑，鋼結(jié)構(gòu)主體+玻璃幕墻的組合登上歷史舞臺(tái)。1950年建成的美國紐約聯(lián)合國總部秘書處大廈，新穎的建筑形態(tài)和高、輕、光、透的特征代表了當(dāng)時(shí)工業(yè)化時(shí)代建筑材料、科學(xué)技術(shù)和施工建造的最高水平。并以此為起點(diǎn)，50年代先后出現(xiàn)了一批高層辦公建筑經(jīng)典之作，密斯·凡·德·羅設(shè)計(jì)的芝加哥湖濱大道公寓大樓、紐約西格拉姆大廈；SOM設(shè)計(jì)的紐約利華大廈等。鋼結(jié)構(gòu)主體+玻璃幕墻體系還廣泛應(yīng)用于小規(guī)模單體建筑，如密斯·凡·德·羅1950年設(shè)計(jì)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(shù)館。

2.3 質(zhì)的成熟階段（20C70-20C90）

建筑工業(yè)化是時(shí)代發(fā)展的必然結(jié)果，但是傳統(tǒng)工業(yè)化的弊端逐漸顯現(xiàn)，快速建設(shè)引發(fā)了城市人口驟增、用地短缺、交通擁堵、環(huán)境污染等問題。集中于20世紀(jì)70年代爆發(fā)的兩次石油危機(jī)觸發(fā)了二戰(zhàn)后最嚴(yán)重的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)，造成各國經(jīng)濟(jì)全面衰退，隨即建筑工業(yè)化發(fā)展步伐放緩。加之在滿足居住、生產(chǎn)的基本剛性需求之后，建筑工業(yè)化和裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化的形式難以滿足人們?cè)诰?、物質(zhì)方面日益豐富的多樣化和個(gè)性化追求。因此在這個(gè)階段，各國建筑工業(yè)化和裝配式建筑建設(shè)的基本形態(tài)呈現(xiàn)了由聚集向分散、高層向低層、單調(diào)外觀向豐富外觀的轉(zhuǎn)變。

持續(xù)高漲的建筑工業(yè)化經(jīng)歷了回落時(shí)期，但其生產(chǎn)建造方式的改變和技術(shù)的升級(jí)為建筑設(shè)計(jì)在功能與空間形式的突破創(chuàng)造了有利條件。日本代表建筑師黑川紀(jì)章提出的新陳代謝派理論是20世紀(jì)50、60年代高度工業(yè)技術(shù)傾向在日本的分支，通過工業(yè)化模塊探討空間形式的研究對(duì)日后的建筑理論、思想產(chǎn)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(fā)展史上具有跨時(shí)代意義的作品。曲面造型以當(dāng)時(shí)的技術(shù)很難靠現(xiàn)澆實(shí)現(xiàn)，只有采用預(yù)制裝配式才能解決這個(gè)難題，其預(yù)制件種類主要包括曲面薄殼所采用的裝配式疊合板、鋼構(gòu)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(shè)計(jì)的法國蓬皮杜國家文化藝術(shù)中心展現(xiàn)了建筑工業(yè)化高超的技術(shù)，將鋼骨結(jié)構(gòu)和設(shè)備管線外置，并按系統(tǒng)進(jìn)行拆分。之后的建筑實(shí)踐也充分證實(shí)了越是優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)，越是通過工業(yè)化設(shè)計(jì)方法與技術(shù)完成的工業(yè)化建筑產(chǎn)物。

2.4 可持續(xù)轉(zhuǎn)型階段（21C以來）

可持續(xù)發(fā)展的理念是在人類經(jīng)歷了工業(yè)革命爆發(fā)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，全球人口、資源和環(huán)境受到?jīng)_擊，以至于賴以生存的自然環(huán)境面臨嚴(yán)重破壞和威脅之后，于20世紀(jì)80年代逐漸得以形成。發(fā)展?jié)M足未來建設(shè)發(fā)展需求的建筑技術(shù)解決方案，增強(qiáng)設(shè)計(jì)適應(yīng)性和集成建筑部品生產(chǎn)裝配適宜性，指明未來新型裝配式建筑體系與技術(shù)集成發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)從建筑封閉體系向開放體系轉(zhuǎn)變，滿足建筑生命周期要求及建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

20世紀(jì)90 年代末，順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展建設(shè)的時(shí)代主題，各國建筑工業(yè)化和裝配式建筑向綠色、節(jié)能、長壽化轉(zhuǎn)型發(fā)展，以多體系并存構(gòu)建了各國通用化的、標(biāo)準(zhǔn)化的、系列化的建筑工業(yè)化和裝配式建筑體系。值得注意的是，各國建筑工業(yè)化和裝配式建筑并不僅針對(duì)主體結(jié)構(gòu)，而是集成了設(shè)備管線、內(nèi)裝等，并包含構(gòu)件的連接方式的一套完善的構(gòu)造方法。例如英國主流裝配式住宅采用現(xiàn)代建造方法MMC（Modern Methods of Construction），采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式，以新材料、新技術(shù)提高住宅的建設(shè)效率和建筑質(zhì)量、增加客戶滿意度和環(huán)境友好度、可持續(xù)的和建造過程可預(yù)知的建造方法。日本SI體系實(shí)現(xiàn)了一種開放性的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也代表了一種適應(yīng)性內(nèi)裝工業(yè)化體系，以內(nèi)裝部品的靈活性和適應(yīng)性實(shí)現(xiàn)在建筑全壽命期（設(shè)計(jì)—建造—使用— 改造）內(nèi)的最大價(jià)值。

3 建筑行業(yè)和建筑學(xué)科新型建筑工業(yè)化發(fā)展前沿

值得注意的一點(diǎn)，悉尼歌劇院、迪拜阿拉伯塔酒店這類在全球近現(xiàn)代建筑發(fā)展史上都被視為經(jīng)典的作品，毫無疑問也是建筑工業(yè)化發(fā)展史上的重要實(shí)例。但是這類建筑采用裝配式生產(chǎn)建造方式，一定程度上源于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)無法實(shí)現(xiàn)其獨(dú)特的造型，只有采用工廠預(yù)制生產(chǎn)混凝土構(gòu)件、現(xiàn)場(chǎng)裝配才能解決這個(gè)難題，完成的項(xiàng)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(fā)展中重要的建筑類型，卻有著極大的不同，是以裝配式生產(chǎn)建造徹底改變傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)建造方式，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，采用模數(shù)化、模塊化和系列化方法，實(shí)現(xiàn)批量化建設(shè)，具有很好的普適性。特別是對(duì)于我國現(xiàn)階段新型建筑工業(yè)化裝配式建筑發(fā)展，我們可以看到如何用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)具有“特殊性”的建筑方案，但相對(duì)來說更重要的是，我們要著重研究和發(fā)展具有“普適性”的建筑類型，以建筑設(shè)計(jì)和建造技術(shù)推動(dòng)我國建筑行業(yè)生產(chǎn)建造方式的根本轉(zhuǎn)變，全面提升工程建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。