近现代建筑发展视角下的建筑工业化历史与前沿

张丛 秦姗

1.中国建筑科学研究院有限公司 北京 100013

2.中国建筑标准设计研究院有限公司 北京 100048

1 国际建筑工业化发展简述

建筑行业选择建筑工业化不是偶然。在追溯其历史沿革中，始终有两个驱动因素起到决定性作用。第一，技术所向。科学技术的长足进步带给建筑业生产方式产生彻底改变，早期因工业革命催生建筑工业化，当代因可持续发展引导其绿色转型，皆由技术奠定其发展基调。建筑科学技术的进步、工业化生产方式的变革和建造模式的转变，都注定使建筑工业化发展在20世纪前后开始与现代主义建筑发展产生密切的关联。第二，需求所向。无论是在战后面临量大面广的建设，还是在各国建筑业由量转质的发展中，建筑工业化都展现了优越的技术适应性，可以做出以需求导向为核心的快速调整。

纵观全球建筑工业化发展，在时间上有先后和快慢差异，各国也根据各自国家建设背景和需求，选择了不同的工业化发展道路和体系，但基本上都经历了四个阶段：（1）启蒙探索阶段，提出“类装配式建筑”的理念和构想，进行“预制装配”的探索性实践；（2）量的积累阶段，以建筑工业化生产方式适应大规模城市建设；（3）质的成熟阶段，寻求建筑工业化由量转质的成熟发展阶段；（4）可持续转型阶段，21世纪以来可持续发展观下的建筑工业化转型升级。

对于建筑工业化开始的时间，各方研究有差异，存在以18世纪60年代（工业革命开始）、19世纪中叶（水晶宫的诞生）、20世纪20年代（现代主义思潮开始）作为起始点。此外还有认为装配式建筑起源于15世纪、16世纪的中国、俄国，这个时代建筑建造基本是在木构体系下应用砖瓦石和泥土，木构件一定程度上可以认为是预制装配的形式，但毕竟当时的建筑技术相对落后，仍以传统的手工操作为主，未涉及建造方式的变革。本文选取18世纪60年代开始，建筑工业化根本上来说是工业革命的产物，因此从广泛的时间维度和空间维度去研究，便于我们更加清晰其发展脉络。

2 国际建筑工业化发展阶段

图1 国际建筑工业化发展脉络

2.1 启蒙探索阶段（18C60-20C40）

建筑技术的发展在19世纪以前没有出现显著变革，但是自18世纪60年代英国首先爆发工业革命，为建筑界打开了发展契机，彻底改变了建筑业的生产建造方式。新材料（钢、铁、玻璃）、新技术（工业化施工建造方式）、新设备（垂直升降机）都为世界近现代建筑走向建筑工业化发展奠定了基础。1851年英国举行了世界上第一次国际工业博览会，其主场馆“水晶宫”采用钢框架体系、标准化预制构件，以超前于时代的预制装配构想和技术开创了现代建筑史新篇章，毫无疑问也是早期建筑工业化设计与建造的代表作。随后，巴黎埃菲尔铁塔中最早采用金属预制构件，比亚里茨的俱乐部建筑中首次使用装配式混凝土构件。工业革命对建筑发展带来的影响还表现在，大工业企业需要厂房、也需要工人们就近居住，因此出现了人口集中，即城市化过程。期间发展最快的建筑类别是兼具生产性和实用性的建筑，如厂房、仓库、车站、商业办公楼、商店和住房。这就要求建造多层、大跨度、耐火、耐振动的建筑物，同时对建筑量的需求也促进了建筑生产方式的转变。近现代建筑中里程碑式代表性实践如1909年德国彼得·贝伦斯设计的柏林通用电气公司透平机工厂、1911年现代建筑大师沃尔特·格罗皮乌斯与A.梅耶尔合作设计的法格斯工厂等。

到20世纪20年代现代主义先驱们秉承理性主义的原则，向建筑工业化生产方式转变下的建筑技术与艺术进行了全面探索。格罗皮乌斯在1910 年就提议建立用工业化方法供应住房的机构，在他成为包豪斯建筑学院的校长，开展在居住建筑、城市建设和建筑工业化方面的研究之后，研制用机械化大量生产建筑构件和预制装配的建筑方法。1927年德意志制造联盟在斯图加特住宅区展览，通过创新的设计概念和设计方法，对住宅建筑平面布局、空间效果、建筑结构和建筑材料进行了一系列革新。另一位现代建筑大师勒·柯布西耶《走向新建筑》中提出的“住宅是居住的机器”奠定了建筑工业化和装配式建筑最早的理论基础。他构想的 “多米诺”住宅体系是对钢筋混凝土结构所形成的空间形态的高度概括，其均质性完全顺应现代工业的标准化和大批量制造的原则，其预应力混凝土板制成的楼板、柱和楼梯组合形式是现代建筑工业化的雏形。1927年勒·柯布西耶设计雪铁龙住宅项目时，开始尝试引入工业化预制方法。同样一位非常重视建筑体系和建造方式变革的现代主义建筑大师密斯·凡·德·罗，在1924年出版的《建造方式的工业化》中提出“我们今天的建造方法必须工业化”，他的经典作品巴塞罗那世界博览会德国馆基于建筑技术和材料的创新，呈现了灵活多变的空间布局和新颖的形体构图。

在垂直维度上的突破也代表了这个时代建筑工业化科学技术发展的水平，美国成为了高层和超高层试验的国家。自1885年最早的全框架高层商业建筑——10层高的芝加哥家庭保险公司落成，美国建筑业将建筑高度一再突破。1931年103层的纽约帝国大厦成为当时世界上最高的建筑物，从拆除旧房到全部竣工只用了19个月，建筑工业化的生产建设方式、设计建造一体化的模式起到了关键性作用，是著名的钢结构和石材结合的装配式建筑；以及同样在30年代建设完成的纽约洛克菲勒中心都成为了当时建筑工业化发展的经典作品。

18世纪60年到20世纪40年代，尽管有将近200年的漫长时间，但到19世纪中叶以后，西方国家才逐步由轻工业转向重工业发展，彻底从传统的以农业为主的社会步入工业化社会。从工业革命到第二次世界大战结束，近现代建筑发展随着世界格局的动荡变化也经历着起伏，对于建筑工业化和装配式建筑来说，都属于启蒙探索阶段，“类装配式建筑”构想和理念在欧美各国进行着探索。

2.2 量的积累阶段（20C50-20C60）

各国在二战结束后都面临着城市亟需快速复兴复建的重大难题，加之劳动力短缺、百姓住房存在巨大的缺口，由于当时预制装配建筑建造速度快、生产成本低，与建筑工业化发展与需求完全吻合，在20世纪50到60年代的英国、法国等战争重灾区重建过程中迎来高峰。与此同时，又被称作第三次工业革命的科技革命是人类文明史上继蒸汽时代（第一次工业革命）和电力时代（第二次工业革命）之后又一次重大飞跃，迈入了信息时代。建筑工业化中工厂的管理与生产环节开始以流水线生产操作为主，机械设备按照设定的程序进行，部件部品的质量、精度和生产效率都大幅提升。

各国开始采用工业化的生产方式批量建造住宅，预制混凝土结构体系成为时代主流，大大提高了生产与建设效率。作为典型案例，1952年勒·柯布西耶设计了第一个全部采用预制混凝土外墙板的高层建筑——马赛公寓，并通过对马赛公寓的实践总结出了新体系——酒架体系（类框架体系），其核心理论就是以固定的结构体系支撑不同的套型，不同套型的形式可以完全由居住者自己去决定。建筑师摩西·萨夫迪于1967年在蒙特利尔世界博览会上设计的“栖息地67号”展现了预制混凝土模块体系，也开创了三维预制模块生产、设计与施工建造的先河。

同样采用建筑工业化生产建造方式，但和居住建筑装配式混凝土结构呈现反差的是公共建筑，钢结构主体+玻璃幕墙的组合登上历史舞台。1950年建成的美国纽约联合国总部秘书处大厦，新颖的建筑形态和高、轻、光、透的特征代表了当时工业化时代建筑材料、科学技术和施工建造的最高水平。并以此为起点，50年代先后出现了一批高层办公建筑经典之作，密斯·凡·德·罗设计的芝加哥湖滨大道公寓大楼、纽约西格拉姆大厦；SOM设计的纽约利华大厦等。钢结构主体+玻璃幕墙体系还广泛应用于小规模单体建筑，如密斯·凡·德·罗1950年设计的美国范斯沃斯别墅以及1968年完成的德国柏林新国家美术馆。

2.3 质的成熟阶段（20C70-20C90）

建筑工业化是时代发展的必然结果，但是传统工业化的弊端逐渐显现，快速建设引发了城市人口骤增、用地短缺、交通拥堵、环境污染等问题。集中于20世纪70年代爆发的两次石油危机触发了二战后最严重的全球经济危机，造成各国经济全面衰退，随即建筑工业化发展步伐放缓。加之在满足居住、生产的基本刚性需求之后，建筑工业化和装配式建筑标准化、规格化的形式难以满足人们在精神、物质方面日益丰富的多样化和个性化追求。因此在这个阶段，各国建筑工业化和装配式建筑建设的基本形态呈现了由聚集向分散、高层向低层、单调外观向丰富外观的转变。

持续高涨的建筑工业化经历了回落时期，但其生产建造方式的改变和技术的升级为建筑设计在功能与空间形式的突破创造了有利条件。日本代表建筑师黑川纪章提出的新陈代谢派理论是20世纪50、60年代高度工业技术倾向在日本的分支，通过工业化模块探讨空间形式的研究对日后的建筑理论、思想产生了潜移默化的影响。丹麦建筑师约恩·伍重1973年落成的澳大利亚悉尼歌剧院，堪称装配式建筑发展史上具有跨时代意义的作品。曲面造型以当时的技术很难靠现浇实现，只有采用预制装配式才能解决这个难题，其预制件种类主要包括曲面薄壳所采用的装配式叠合板、钢构梁柱以及混凝土幕墙。1977年意大利建筑师伦佐·皮亚诺和英国建筑师理查德·罗杰斯共同设计的法国蓬皮杜国家文化艺术中心展现了建筑工业化高超的技术，将钢骨结构和设备管线外置，并按系统进行拆分。之后的建筑实践也充分证实了越是优秀的建筑设计，越是通过工业化设计方法与技术完成的工业化建筑产物。

2.4 可持续转型阶段（21C以来）

可持续发展的理念是在人类经历了工业革命爆发和市场经济转变，全球人口、资源和环境受到冲击，以至于赖以生存的自然环境面临严重破坏和威胁之后，于20世纪80年代逐渐得以形成。发展满足未来建设发展需求的建筑技术解决方案，增强设计适应性和集成建筑部品生产装配适宜性，指明未来新型装配式建筑体系与技术集成发展趋势，推动从建筑封闭体系向开放体系转变，满足建筑生命周期要求及建筑业的可持续发展。

20世纪90 年代末，顺应可持续发展建设的时代主题，各国建筑工业化和装配式建筑向绿色、节能、长寿化转型发展，以多体系并存构建了各国通用化的、标准化的、系列化的建筑工业化和装配式建筑体系。值得注意的是，各国建筑工业化和装配式建筑并不仅针对主体结构，而是集成了设备管线、内装等，并包含构件的连接方式的一套完善的构造方法。例如英国主流装配式住宅采用现代建造方法MMC（Modern Methods of Construction），采用工厂预制、现场拼装的方式，以新材料、新技术提高住宅的建设效率和建筑质量、增加客户满意度和环境友好度、可持续的和建造过程可预知的建造方法。日本SI体系实现了一种开放性的设计理念和设计方法，同时也代表了一种适应性内装工业化体系，以内装部品的灵活性和适应性实现在建筑全寿命期（设计—建造—使用— 改造）内的最大价值。

3 建筑行业和建筑学科新型建筑工业化发展前沿

值得注意的一点，悉尼歌剧院、迪拜阿拉伯塔酒店这类在全球近现代建筑发展史上都被视为经典的作品，毫无疑问也是建筑工业化发展史上的重要实例。但是这类建筑采用装配式生产建造方式，一定程度上源于现场作业无法实现其独特的造型，只有采用工厂预制生产混凝土构件、现场装配才能解决这个难题，完成的项目具有特殊性。相比较而言，以荷兰、德国、日本这些国家为代表完成的装配式集合住宅，作为装配式建筑发展中重要的建筑类型，却有着极大的不同，是以装配式生产建造彻底改变传统建筑生产建造方式，进行标准化设计，采用模数化、模块化和系列化方法，实现批量化建设，具有很好的普适性。特别是对于我国现阶段新型建筑工业化装配式建筑发展，我们可以看到如何用技术手段实现具有“特殊性”的建筑方案，但相对来说更重要的是，我们要着重研究和发展具有“普适性”的建筑类型，以建筑设计和建造技术推动我国建筑行业生产建造方式的根本转变，全面提升工程建设高质量发展。