理论教育 预制装配建造的发展与建筑构造技术发展演变

预制装配建造的发展与建筑构造技术发展演变

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-29建筑产品预制技术的发展资料来源:自绘虽然建筑产品零部件工厂预制的发展并不滞后于汽车,甚至还可能比汽车制造业更早,但“模块化”的装配概念却没有很快被建筑师所意识,建筑产品的场外预制主要集中于单项技术的发展,这些单项产品之间很少有密切的关系。之后,富勒还为这个建筑产品设计了预制装配式的卫浴单元。普鲁维设计的预制装配式建筑要远远多于同时期的任何一位建筑师。

预制装配建造的发展与建筑构造技术发展演变

如果说汽车制造业已经从模块化装配技术中获得了如此显著的效益,那么建筑产业呢?如果不论建筑类型的多元性和建筑形式的差异性,仅从构件组装的角度出发,建筑与一辆汽车并没有什么本质差异,只不过汽车在车间完成组装,建筑在现场完成组装。虽然在手工业时代,现场作业技术是建造唯一可行的方式,但单元构件的场外预制已经产生了,如砖、瓦等标准化构件。随着工业化生产技术的发展,从门、窗等相对简单的构件到更整体的单元模块等集成化产品开始全面地实现了工厂预制(图4-29)。

图4-29 建筑产品预制技术的发展

资料来源:自绘

虽然建筑产品零部件工厂预制的发展并不滞后于汽车,甚至还可能比汽车制造业更早,但“模块化”的装配概念却没有很快被建筑师所意识,建筑产品的场外预制主要集中于单项技术的发展,这些单项产品之间很少有密切的关系。虽然像勒·柯布西耶这样有远见的建筑师提出了向汽车制造业学习的工业化生产方式,但那些在第二次世界大战后推行的固有的、采用通用标准产物的工业化建造方式并没有得到长久地延续。一方面,由于早期批量生产的技术局限性,建筑产品的大量性生产和多样性不能共存,导致了建筑师与大众对标准化的抗拒;另一方面,在斯提芬·基兰和詹姆斯·廷伯莱克看来,由于政治力量的介入,使得住宅成为一个被过度关注的议题,导致了形式多样的建筑被等同于某一类型的建筑产品,在政治力量大力推进工业化住宅生产技术的过程中,“住宅是理所应当使用场外组装技术的唯一建筑类型”的观念被大众所接受。这些综合因素导致了场外组装被不幸地打上了“唯一建筑类型、唯一应对方式”的双重烙印。这种不幸的搭配不仅缩小了场外组装的适用范围,还将建筑模块化类型局限于住宅一种类型[10]

更糟糕的是,在很长的一段时间内,一提及场外组装的质量,人们就会不自觉地将它和可移动建筑产品联系起来。这种最早开始使用模块化组装技术的建筑产品,由于其在简单的功能与形式以及性能上的缺陷,一度被广大建筑师所忽视,而这种习惯性的思维也附带到了对工厂化标准构件预制体系的抵制中。必须承认的是20世纪批量生产最大的问题就在于预制构件缺少变化,工厂精良的机器只能批量制造有限的建筑形式,这也是工业化建筑被众多建筑师所诟病之处。尽管如此,我们还是应当注意到那些看起来有些“无趣”的标准化产品所体现出来的先进制造思想,它们是20世纪末建筑工业再度革新的原点和基础。在这方面做出较大贡献的建筑师并不是提出工业化生产模式的勒·柯布西耶,而是一些积极投身工业化生产制造,深受现代工程技术发展影响的工程师,巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)和让·普鲁维(Jean Prouve)就是其中的两位代表人物。这两位并没有受过正式建筑教育的建筑师在工程领域,尤其是预制装配领域的贡献是有目共睹的,从另一角度来说,他们的工作以及成果在建筑以外的领域更加广为人知。

作为一个出色的工程师,富勒将他在数学上的才华用在复杂的空间结构的计算与找形中,创造性地发明了整体张拉球体结构,并将其应用在其设计的批量化生产的房屋中。1928年富勒设计了第一个采用张拉结构的单元房。这个后来被称为威奇托屋(Wichita House)的建筑在当时就是高技术的产物:建筑外壳采用了飞机生产制造的工艺,结构构件的生产和装配材料使用了铝,表皮采用了可拉伸的塑料膜。富勒甚至使用了飞机设计的原理,流线型的造型保持气流可以持续地在建筑中流动。由于采用了轻质高强的材料,建筑整体重量才6 000lb[11],通过撑脚抬高与地面分离更加深了建筑的“轻”的形象,整个建筑看上去就像漂浮的气球一样轻盈(图4-30)。之后,富勒还为这个建筑产品设计了预制装配式的卫浴单元。尽管由于种种原因,富勒最终没有将这个原型房推向市场,但富勒积极地寻求与先进制造技术结合来促进建造技术进步的思想与实践给后人留下了宝贵的经验。

(www.daowen.com)

图4-30 富勒设计的轻型建筑产品原型和整体卫浴单元,1928

资料来源:Ryan E Smith.Prefab Architecture:A Guide to Modular Design and Construction[M].John Wiey & Sons,Ins,2010:33

让·普鲁维也不是一名职业的建筑师,但其在建筑工业化生产技术中做出的卓越贡献对预制装配的发展有着深远影响。普鲁维始终坚持用工业化的生产技术来进行建造,并且经常从汽车、飞机制造技术中汲取设计的灵感。在1935年,他设计了一种小型的可批量生产的房屋,并以此为原型为客户建造了用于度假的小型住宅。随后普鲁维设计了大量法国军队使用的临时居住产品,并参与了战后住宅产品的设计。普鲁维设计的建筑产品都很轻,并且都采用了工厂预制构件,在现场可以快速地组装。同时,普鲁维还在自己的工作室中设计了大量预制构件。普鲁维设计的预制装配式建筑要远远多于同时期的任何一位建筑师。当代工业建筑的设计与制造的众多原则和方法都可以追溯到20世纪早期普鲁维在其设计建造(design-build)的工厂里进行的实践中(图4-31)。

图4-31 20世纪后,建筑师在预制装配技术方面开展的系列研究

资料来源:Stephen Kieran,James Timberlake.Refabricating Architecture[M].New York:McGraw-Hill Press,2004:114

经过半个世纪的发展,不论是在富勒与普鲁维成果基础上开展的轻型建造研究,还是基于预制混凝土构件系统的重型预制装配技术都得到了进一步发展。20世纪初,新的建筑外观与落后的建造技术的矛盾开始被消除,勒·柯布西耶的预言也逐渐实现了,只不过并不是如同他当初设想的“大量的、可重复生产的标准化‘物体类型’”,而是存在千差万别、各具特色但同时又可以批量生产的建筑产品。20世纪50年代后,以福斯特、罗杰斯、皮亚诺、盖里为代表的一批建筑师,重新掌握了先进的工业化生产技术,实现了形式复杂和性能优越的建筑创作。这也让更多的建筑师意识到场外组装并不是“统一的、重复的形体”的唯一定义,预制装配技术开始突破住宅领域,被应用在更多类型的公共建筑中。建筑师开始重新挖掘新的方法所带来的设计与建造的潜能,模块化装配技术也在成为继单向构造技术发展之后又一个新的技术增长点(图4-32)。

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