“除了預(yù)制結(jié)構(gòu)所帶來的技術(shù)成就和經(jīng)濟(jì)效果之外，我認(rèn)為很大的好處還是在于有預(yù)制結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的豐富的藝術(shù)造型。預(yù)制結(jié)構(gòu)是一個(gè)極為有用的工具，聰敏的設(shè)計(jì)師可以用它來取得富有變化的、統(tǒng)一和諧的效果，設(shè)計(jì)師必須懂得這些方法和其中的局限性，就如同一個(gè)音樂家必須知道各種樂器的能力和局限性一樣，這樣，他才能把靈感變成現(xiàn)實(shí)。”

——奈爾維

《建筑的藝術(shù)與技術(shù)》1965

01

思考

建筑歷史上的形態(tài)演化，是對于材料和技藝革新的反應(yīng)：建筑材料、建筑技藝與建造形態(tài)相互作用，互為因果，形成建構(gòu)的邏輯線索，體現(xiàn)工具理性的價(jià)值觀。新型裝配式建筑作為一種新的建筑技藝，也必將影響著建筑外在形式的表達(dá)，形成具有工業(yè)化建造特色的建筑形態(tài)。

目前國內(nèi)常見的裝配式建筑多通過以下兩種形式邏輯呈現(xiàn)，一是通過極限的標(biāo)準(zhǔn)化的方式一味追求建造的高效率，從而表現(xiàn)為簡單的方盒子造型，對建筑藝術(shù)性的關(guān)照有所缺失；二是忽略了裝配式建筑特有的建造邏輯，在現(xiàn)澆體系的慣性思維下開展設(shè)計(jì)，而后進(jìn)行簡單粗暴的“構(gòu)件拆分”。以上兩者都在設(shè)計(jì)上對裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的理解存在著一定的誤區(qū)，沒有完全表現(xiàn)出符合裝配式建筑技藝的形態(tài)特征。

02

不同視野下裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

對于裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以滿足社會化生產(chǎn)的視野來看，是指形成能夠廣泛應(yīng)用于不同建筑的、通用的建筑構(gòu)件，從而實(shí)現(xiàn)以工業(yè)化的方式“生產(chǎn)”建筑。在這種情況下，可以促進(jìn)部品部件的工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，大幅降低成本，提高生產(chǎn)、安裝和施工效率，方便維護(hù)管理。

從標(biāo)準(zhǔn)化程度的視角看，建筑由現(xiàn)澆體系向預(yù)制體系的轉(zhuǎn)變，是從建筑的“定制化”向“通用的標(biāo)準(zhǔn)化”轉(zhuǎn)變的過程。在這個(gè)轉(zhuǎn)變的過程中，生產(chǎn)、安裝和施工效率會逐步提升，相應(yīng)的建筑的個(gè)性化程度則會逐步降低。也就是說，效率的提升會在一定程度上制約建筑審美的表達(dá)。建筑要在“千篇一律”中取得“千變?nèi)f化”，就需要設(shè)計(jì)師從不同的視野重新審視裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

當(dāng)我們把視野從社會化生產(chǎn)聚焦到單棟建筑中，在一棟建筑內(nèi)使用同一種預(yù)制構(gòu)件，隨著構(gòu)件重復(fù)率的不斷提升，模具邊際成本會降至足夠低的程度。這時(shí)無論是制造成本還是生產(chǎn)效率上，都滿足建筑工業(yè)化發(fā)展的需求。因此，同樣可以認(rèn)為其實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。相較于社會化生產(chǎn)視野下的標(biāo)準(zhǔn)化，這種情況更多的表現(xiàn)出“定制的標(biāo)準(zhǔn)化”特色。“定制的標(biāo)準(zhǔn)化”，可以在“定制化”與“通用的標(biāo)準(zhǔn)化”之間取得平衡，是目前階段兼顧標(biāo)準(zhǔn)化與個(gè)性化的有效解決方案。“定制的標(biāo)準(zhǔn)化”使得建筑師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，所受到的裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的桎梏降到極限低，進(jìn)而充分發(fā)揮預(yù)制構(gòu)件自身的特性進(jìn)行創(chuàng)作，在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的前提下實(shí)現(xiàn)建筑的多樣化設(shè)計(jì)，創(chuàng)作出具有美學(xué)意義的裝配式建筑。

03

裝配式建筑的審美思考

回到最開始思考的問題，裝配式建筑要通過怎樣的形式來呈現(xiàn)其特有的美學(xué)特征？

要尋找答案，我們不妨回歸到建筑真正的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用經(jīng)典的建筑美學(xué)理論來回應(yīng)這個(gè)問題。建筑美學(xué)最早由英國美學(xué)家羅杰·思克魯頓提出，他運(yùn)用美學(xué)理論，從審美的角度論述了建筑具有實(shí)用性、地區(qū)性、技術(shù)性、總效性、公共性等基本特征。與現(xiàn)澆體系對比，裝配式建筑的特色在于其工廠化生產(chǎn)、裝配化施工的方式，在技術(shù)性的層面上存在著明顯的區(qū)別。這一特點(diǎn)使其區(qū)別于其他形式的建筑，呈現(xiàn)出獨(dú)特的建筑美學(xué)，即裝配式建筑美學(xué)：首先，裝配式建筑的審美視角應(yīng)該是在建筑美學(xué)構(gòu)成要素范圍之內(nèi)，根據(jù)其建造的技術(shù)特征進(jìn)行的演繹和轉(zhuǎn)化；其次，裝配式建筑作為一種技術(shù)體系，其技術(shù)特征的外顯是建構(gòu)邏輯的合理表達(dá)，也是體現(xiàn)裝配式建筑的審美價(jià)值。因此，裝配式建筑不應(yīng)該是千篇一律的，應(yīng)取得標(biāo)準(zhǔn)化建造與個(gè)性化審美需求之間的一個(gè)平衡。

04

基于裝配式建造技術(shù)正向設(shè)計(jì)

裝配式建筑是對建筑建構(gòu)模式的一次革新，建筑必然會受其影響進(jìn)而形成與之相適應(yīng)的新的建筑形式。這就需要建筑師采用與其建構(gòu)法則相契合的方法開展設(shè)計(jì)。

裝配式建筑，其核心為“裝配”，即通過裝配式構(gòu)件組合而成的建筑。設(shè)計(jì)具有裝配式特色的建筑，需要在設(shè)計(jì)初期充分考慮材質(zhì)及建構(gòu)法則的特點(diǎn)，從裝配的初級單位“構(gòu)件”出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將之稱為“裝配式建筑的正向設(shè)計(jì)”（后文簡稱正向設(shè)計(jì)）。

目前國內(nèi)常見的裝配式建筑設(shè)計(jì)方式還是按照現(xiàn)澆模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)后期再將建筑拆分為裝配式構(gòu)件。這種設(shè)計(jì)方法，本質(zhì)上與裝配式建筑的建造模式相左，可以將之稱為“裝配式建筑的逆向設(shè)計(jì)” （后文簡稱逆向設(shè)計(jì)）。

正向設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)方法上看，是在設(shè)計(jì)階段對裝配建造的過程進(jìn)行模擬、預(yù)演，充分尊重裝配式建筑的建構(gòu)邏輯，并以其為設(shè)計(jì)的重要出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行建筑創(chuàng)作。這種方式才是真正適用于裝配式建筑的設(shè)計(jì)方法。以下結(jié)合筆者近年來的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)歷，從裝配式建筑的外圍護(hù)系統(tǒng)的角度闡述——基于裝配式建造技術(shù)的正向設(shè)計(jì)。

4.1 模具思維——單體構(gòu)件的設(shè)計(jì)

在某種意義上講，對預(yù)制混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先表現(xiàn)為模具設(shè)計(jì)。當(dāng)以模具思維來進(jìn)行混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分發(fā)揮模具的優(yōu)勢，提高構(gòu)件對建筑的表現(xiàn)力，從而形成具有高度裝配化特征的建筑立面。

模具思維是裝配式構(gòu)件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是正向設(shè)計(jì)很基本的出發(fā)點(diǎn)。模具思維要求建筑師充分理解用于生產(chǎn)裝配式構(gòu)件的模具以下三方面的特性。

4.1.1 模具的可塑性

由于混凝土在凝固前具有良好的流動性，所以混凝土構(gòu)件能夠完整的反映出模具的特點(diǎn)，我們可以稱之為模具的可塑性。利用模具的可塑性，預(yù)制混凝土構(gòu)件具備十分優(yōu)越的造型能力。

? 復(fù)雜造型與精細(xì)尺度的預(yù)制構(gòu)件

得益于混凝土材料良好的造型能力，可以利用模具，形成造型復(fù)雜的預(yù)制構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對預(yù)制構(gòu)件精細(xì)尺度的控制。

復(fù)雜造型的預(yù)制構(gòu)件：西南院作品——成都城投遠(yuǎn)大生產(chǎn)基地辦公樓，利用模具制造的三維異形外掛板構(gòu)件。

精細(xì)尺度的預(yù)制構(gòu)件：西南院作品——天科廣場，通過模具對裝配式構(gòu)件的細(xì)部進(jìn)行設(shè)計(jì)。

? 特殊肌理的預(yù)制構(gòu)件

當(dāng)模具對構(gòu)件尺度控制的精細(xì)程度提升到非常高的時(shí)候，就表現(xiàn)為通過模具生成構(gòu)件肌理。在預(yù)制混凝土生產(chǎn)中使用硅膠模等工藝，就可以在構(gòu)件上形成特殊的肌理效果，成為裝配式建筑表皮設(shè)計(jì)的有力手段。

特殊肌理的預(yù)制構(gòu)件：國外優(yōu)秀裝配式建筑作品——由Speech設(shè)計(jì)的建筑圖紙博物館，利用硅膠模具形成外立面裝配式構(gòu)件精細(xì)的圖案肌理。

? 曲面造型的預(yù)制構(gòu)件

在現(xiàn)場施工中，曲面往往是實(shí)施過程中的難點(diǎn)，尤其是在現(xiàn)澆混凝土部分，憑借現(xiàn)場作業(yè)，很難完成尺寸準(zhǔn)確、外表平滑的曲面。而在預(yù)制混凝土構(gòu)件中，由于工廠生產(chǎn)的模具對尺寸控制方面的優(yōu)勢，可以輕松的形成曲面造型的預(yù)制混凝土構(gòu)件。

曲面造型的預(yù)制構(gòu)件：西南院作品——成都城投城建科技有限公司辦公樓，利用模具制造的曲面外掛板構(gòu)件。

? 超大尺度的預(yù)制構(gòu)件

由于混凝土自身的力學(xué)性能，單個(gè)預(yù)制混凝土構(gòu)件的尺寸遠(yuǎn)大于常規(guī)的單塊幕墻尺寸。在構(gòu)成立面時(shí)，采用超大尺度的預(yù)制構(gòu)件所需要的板塊數(shù)量遠(yuǎn)小于幕墻，因此立面分隔縫相應(yīng)更少，立面平整度更高，從而有助于形成更簡潔的立面分隔方式，獲得更好的建筑表現(xiàn)力。

超大尺度的預(yù)制構(gòu)件：國外優(yōu)秀裝配式建筑作品——由Rudy Ricciotti設(shè)計(jì)的吉博恩茵(鮑茵)體育場，采用2.4m寬，9m長的預(yù)制UHPC板塊組合形成建筑的外表皮。

4.1.2 模具的可復(fù)制性

借助同一組模具，可以對同種構(gòu)件進(jìn)行大量重復(fù)性的生產(chǎn)，我們可以稱之為模具的可復(fù)制性。當(dāng)重復(fù)構(gòu)件的數(shù)量增大時(shí)，其單個(gè)構(gòu)件的平均模具制造成本會隨之降低，從而降低單個(gè)構(gòu)件的成本。

模具的可復(fù)制性：西南院作品——成都建工工業(yè)化預(yù)制生產(chǎn)基地辦公樓，通過模具批量化生產(chǎn)的裝配式花槽構(gòu)件。

4.1.3 模具的穩(wěn)定性

在利用模具對構(gòu)件進(jìn)行重復(fù)性的生產(chǎn)時(shí)，由于模具始終可以保持尺寸的穩(wěn)定，因而生產(chǎn)出的構(gòu)件也保持著極佳的外觀尺寸的統(tǒng)一性，我們可以稱之為模具的穩(wěn)定性。

以上三方面特性集中表現(xiàn)出裝配式建筑區(qū)別于現(xiàn)澆體系建筑的主要的特征，靈活運(yùn)用以上特性，是正向設(shè)計(jì)不可或缺的重要前提。

4.2 構(gòu)件的重復(fù)衍生

——群體構(gòu)件的設(shè)計(jì)

在工廠化生產(chǎn)的過程中，由于生產(chǎn)效率方面的考量，預(yù)制構(gòu)件常常以方形平板或方塊的形式出現(xiàn)。在使用以上預(yù)制構(gòu)件組成建筑時(shí)，如果以機(jī)械壘放的固有思維進(jìn)行設(shè)計(jì)，很容易將建筑局限在千篇一律的方塊體量中。

如果我們跳出思維定式，把裝配式建筑塑形的過程看作一次搭建積木的游戲，就可以輕松地打破裝配式建筑方盒子一般的呆板形象，形成生動多變的整體造型。通過構(gòu)件靈活多變的重復(fù)衍生方式，就可以形成不一樣的建筑造型，打破裝配式建筑呆板的固有形象。

以正向設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來看，構(gòu)件重復(fù)衍生的過程，并不是單純的壘放，而是一個(gè)建筑造型的過程，進(jìn)而可以形成多樣化的建筑造型。在構(gòu)件的重復(fù)衍生中，傳統(tǒng)建筑美學(xué)理論中的統(tǒng)一、均衡、比例、尺度、韻律、對比、主從、重點(diǎn)等美學(xué)法則同樣適用。

利用構(gòu)件對裝配式建筑形體進(jìn)行塑造：國外優(yōu)秀裝配式建筑作品——由越南武重義建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的FPT大學(xué)理工大樓。將單體構(gòu)件組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)盒子單元之后，形成具備室內(nèi)空間、陽臺空間以及樹池等復(fù)合功能的組合單元。再通過組合單元對建筑整體形體進(jìn)行塑造，形成了具有特色的建筑形體。

構(gòu)件的重復(fù)衍生：西南院作品——天科廣場，通過不同衍生方式，形成建筑形體的對比。

構(gòu)件的重復(fù)衍生：西南院作品——成都建工工業(yè)化預(yù)制生產(chǎn)基地辦公樓，通過構(gòu)件正交排列的衍生模式，形成建筑立面的韻律感。

構(gòu)件的重復(fù)衍生：西南院作品——天科廣場，通過構(gòu)件交錯排列的衍生模式，形成建筑立面的韻律感。

4.3 可替換的模塊

——標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的個(gè)性化設(shè)計(jì)

當(dāng)采用同一類構(gòu)件進(jìn)行簡單的堆疊時(shí)，難免會形成單一重復(fù)的建筑外立面。單一重復(fù)的建筑外立面固然可以使標(biāo)準(zhǔn)化程度極限化，從而大大提升生產(chǎn)、施工效率，但卻會因過度標(biāo)準(zhǔn)化而喪失了建筑的個(gè)性。

早在上世紀(jì)60年代，中國現(xiàn)代建筑的奠基人梁思成大師就提出，要“在‘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)件預(yù)制工廠化，施工機(jī)械化’的前提下圓滿地處理建筑物的藝術(shù)效果的問題，在‘千篇一律’中取得千變?nèi)f化”。這也是現(xiàn)今在裝配式建筑發(fā)展中，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問題。

在裝配式建筑的外立面設(shè)計(jì)中，可以通過可替換的模塊在標(biāo)準(zhǔn)化中實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)。

所謂可替換的模塊，是指對標(biāo)準(zhǔn)化的模塊構(gòu)成的組群中，遵循一定的邏輯，對一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)化模塊進(jìn)行更替調(diào)換，改為個(gè)性化的模塊，從而打破裝配式建筑單一重復(fù)呆板的形象，形成具有豐富特色的建筑效果。

從模塊的替換邏輯上，模塊的替換可分為點(diǎn)狀替換，線性替換，塊面替換，間隔替換，輪替替換，隨機(jī)替換等方式。

構(gòu)件的塊面替換：西南院作品——成都建工工業(yè)化預(yù)制生產(chǎn)基地辦公樓，外掛板的塊面替換。

構(gòu)件的輪替替換：西南院作品——成都城投城建科技有限公司辦公樓，外掛板的輪替替換。

構(gòu)件的隨機(jī)替換：西南院作品——中建科技成都綠色建筑產(chǎn)業(yè)園產(chǎn)業(yè)化研發(fā)中心，模塊化外掛板的隨機(jī)替換。

構(gòu)件的隨機(jī)替換：西南院作品——成都城投遠(yuǎn)大生產(chǎn)基地辦公樓，外掛板與金屬矩管的隨機(jī)替換。

4.4 功能性構(gòu)件的再設(shè)計(jì)

——外圍護(hù)系統(tǒng)的集成一體化設(shè)計(jì)

早在20世紀(jì)初期，意大利建筑師奈爾維就意識到，“鋼筋混凝土梁不再是木梁和金屬的僵直的形狀，垂直支撐構(gòu)件不再是石柱的棱形特征……簡而言之，所有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在力學(xué)或者構(gòu)造上都提供某些啟示，可以轉(zhuǎn)化為一種有表現(xiàn)力的藝術(shù)形式典型?！钡靡嬗诨炷恋牟牧咸匦?，建筑師可以對梁、柱等主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，以提升建筑的藝術(shù)表現(xiàn)力。對于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言亦是如此。

裝配式建筑的形體及外立面表皮設(shè)計(jì)要求圍護(hù)構(gòu)件需要兼具多種功能，即實(shí)現(xiàn)裝配式建筑圍護(hù)系統(tǒng)的集成一體化設(shè)計(jì)這就需要以正向設(shè)計(jì)理念，從裝配式構(gòu)件入手進(jìn)行設(shè)計(jì)。

功能性構(gòu)件再設(shè)計(jì)的方式十分靈活。充分發(fā)揮裝配式構(gòu)件的特性，不僅可以集成圍護(hù)和裝飾等功能，而且可以與新型建筑材料相結(jié)合，集成保溫防水等功能，甚至可以與其他功能性建筑構(gòu)件相結(jié)合，進(jìn)一步集成多種其他功能，真正實(shí)現(xiàn)裝配式建筑無限的可能性。

功能性構(gòu)件的再設(shè)計(jì)：國外優(yōu)秀裝配式建筑作品——由Sergi Godia設(shè)計(jì)的巴塞羅那某鐵路段廊道項(xiàng)目，通過V字型預(yù)制混凝土柱形成的集成支撐及裝飾功能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

功能性構(gòu)件的再設(shè)計(jì)：國外優(yōu)秀裝配式建筑作品——由Barkow Leibinger設(shè)計(jì)的都市生活住宅樓項(xiàng)目，通過保溫混凝土構(gòu)件形成的集成保溫與圍護(hù)功能的外墻。

功能性構(gòu)件的再設(shè)計(jì)：西南院作品——成都萬科中西部展示中心項(xiàng)目，通過預(yù)制花槽構(gòu)件形成的集成保溫采光綠化功能的種植外墻。

05

結(jié)語

西南院自2010年重新進(jìn)入新型建筑工業(yè)化領(lǐng)域?；谘b配式建造技術(shù)的正向設(shè)計(jì)，是多年實(shí)踐積累和思考總結(jié)的產(chǎn)物，是連結(jié)建構(gòu)手段與建筑形式之間的橋梁，是以裝配式建筑基本特征為出發(fā)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法，為裝配式建筑設(shè)計(jì)提供了新的解決思路。裝配式的建構(gòu)法則本身對建筑的設(shè)計(jì)手段不僅不是桎梏，反而是一種契機(jī)，可以引導(dǎo)建筑師以適于裝配式建筑的設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)造出別樣的建筑形式，從而引領(lǐng)裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展。