住宅作为功能单一、体型相对简单、建造规模又最大的建筑类型,最早与工业化生产技术结合,并形成了系统的产品设计建造流程。柯布西耶关于“建筑批量制造”的概念就是基于工业化住宅提出的。不过,现实的发展并没有像柯布西耶所想象的那样,工业化住宅在早期以“产品通用化”为目标的发展之路并未走通,即使不像公共建筑那样有着明确的定制需求,市场的变化无常也需要批量生产的工业化住宅具有多样性。于是,有远见的住宅生产企业积极地借鉴汽车、飞机、轮船先进的研发、生产制造流程,在系统的流程整合下批量定制了种类丰富的工业化住宅产品。相比较只占整个建造流程中一部分的建筑设计部门,作为掌握第一线生产力的住宅制造企业,在整合资源方面有着更大的优势,这也成为封闭的流程整合得以在住宅产品领域率先实现的原因。工业化住宅产品从结构类型上可以分为预制混凝土、轻钢和木结构。
从适用性来说,预制混凝土装配(PC)技术是最为广泛的。先进的预制混凝土产品制造企业通过集成化的墙板、梁柱构件生产技术,在工厂预先制造特定建筑的结构以及围护体部件,形成不同类型的住宅产品。20世纪后期,国内诸多工业化住宅生产企业都开始引入预制混凝土装配技术,著名的如万科、远大等。这些公司不仅有完整的建筑结构、围护体产品生产线,还有齐全的配套设施、装修产品,通过资源的高度整合以及高质量的场外预制技术,实现了节地、节材、节能、低碳环保的可持续建造(图5-17)。同时,场外预制并没有限制建筑师在形式创作上的自由,如在卡拉特瓦设计的布亨小区(瑞士)的连排住宅中,就采用了非规则形状的预制混凝土板,塑造了轻巧灵动的建筑形象,与环境取得了协调的互动关系。虽然构件的形式不是规则的,但批量定制的技术并没有增加额外的建造成本,建筑同时获得了艺术性与实用性(图5-18)。
图5-17 信息化技术的发展使得多元化的“批量定制”得以实现,工业化建筑逐渐摆脱了固有、教条的生产方式,可以根据顾客的需求大量生产有个性差异的建筑产品
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图5-18 布亨小区:兼具实用性与艺术性的工业化住宅
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相比较重型结构领域,闭环的整合设计在轻型工业化住宅中获得的成果同样显著。轻型结构装配技术的发展潜力在庞大的市场需求下迅速地被住宅生产企业转化为现实的产品,在投入大量的资金和人力进行研发后,众多发达国家的住宅制造企业形成了特有的轻型住宅产品系统,并迅速占领了市场。在北美有85%的多层住宅和95%的低层住宅采用轻型木结构体系,如加拿大木业有着完整的木材采集、挑选、加工流程,所有的构件都在工厂制造完成并快速地在现场装配,德国的“HUF”木结构住宅产品从木构的材料加工到外围护结构、遮阳保温设备、隔声系统,形成了完整的生态节能技术。除了木结构,轻型钢结构也在住宅制造领域得到了广泛发展,著名的如意大利的BASIS工业化建筑体系、加拿大的“无比钢”(Web steel)住宅体系、美国的错列桁架结构体系等。
不论这些工业化住宅产品有着多大的相似性,它们的设计、生产与建造都与早期现代主义建筑师基于“多米诺”体系的形式发展没有本质关联,所有的不同类型的产品零部件都是整体设计出来的,而不是从市场各处挑选出来的,它们都是成熟工业产品经过重新整合后形成的相对独立的建造系统。显然,在没有“对新奇的形式追求”干扰下的建筑产品设计,可以从更单纯的目的出发,对产品的性能、应用进行更深入的研究,并且这个研究的过程可以在更整体的控制下面向先进的制造业,“信息化工厂”的制造潜力在产品流程设计师的挖掘下得到了充分的展现。
以日本最著名的住宅生产企业积水公司为例,它们的工厂可以以平均每48min的速度生产制造出一栋低层独立住宅的所有构件,并在一天之内在现场完成安装[21]。高度整合的设计、生产与建造不仅实现了批量生产,还可以在一定程度上满足客户特殊的需求——定制。德国HUF住宅产品系列的每栋住宅都是在建筑师与业主密切沟通的基础上单独设计的,体系内特定的标准构件与连接方式保证了在高效设计、建造的基础上还能体现每个建筑的个性。这样的住宅生产企业还有很多,如日本无印良品公司的木之家、窗之家等(图5-19)。这些批量定制的工业化住宅产品实现了柯布西耶提出的“像汽车一样造房子”的理想,但实现的方法并不是其一开始设想的开放的多米诺体系,而是通过和汽车制造业类似的、高度整合的闭环流程设计得以实现。柯布西耶虽然意识到了应当建造“像机器一样的建筑”,但他没有意识到的是,首先需要把建筑当做机器一样来建造。
图5-19 优秀的工业化住宅企业都有自己完整的产品研发、生产和建造技术,基于闭环的设计、生产与建造流程提高了工业化建筑产品的质量,也让企业可以根据市场的变化迅速做出调整,实现对产品的总体控制
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虽然在住宅建造领域中,封闭系统得到了成功的应用,但对于更复杂的公共建筑,推行闭环的流程设计依然有着不小的困难。首先,固有的结构形式会在产品研发端形成巨大的阻力,要使现有的建筑师和结构工程师摆脱一种简单易行而又有着较高经济效益的、成熟的结构体系并非易事,因为特殊的结构形式也意味着加大设计、生产与建造的投入成本,这是大多数顾主所不愿看到的;其次,闭环的流程整合意味着固有的“串行”的设计流程将被分解重组,建筑师、工程师、材料学家、建造承包商将重新建立一种新型的合作关系,打破原先分离、分层的界限,彼此密切地融合,为了统一的目标协调工作。这并不是一朝一夕就可以完成的,需要诸多有远见的建筑师持之以恒地研究新的合作机制与设计方法。
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