建筑学视角下的装配施工与空间作战一体化策略研究

  1.1  研究背景

  “书写—印刷—视听”是法国的知名学者吉斯·黛布雷将人类社会划分的三个时代。同时著名的斯洛文尼亚美学家阿莱斯·艾尔雅维茨所著的《图像时代》一书，主要探讨了在当代全球化社会里，作为重要特征之一的艺术与文化上的图像“转向”（pictorial turn）论题，并在书中写道“我从不阅读，只是看看图画而已”，就此宣告图像时代的到来。而当前我们已经无可置疑的生活在一个信息化高速发展的视觉时代中，在这种背景下的传统建筑学，毫无疑问受时代特征所影响并逐渐产生了向视觉图像化转变的特征。特别是数字信息技术在建筑设计中的广泛应用削弱了建筑本体的物质性，建筑设计的“图像化”在无形之中被加剧了，数字化虚拟三维建模软件的普及应用也使建筑师忽视了物质世界现实的建造规律。甚至建筑形式图面效果的展示成为了建筑设计优劣评价的主要依据，为了实现建筑图像完美的视觉效果，夸张的透视变形与虚假的空间场景是常用的美化手段。在图像时代下，建筑设计的潮流逐渐转向为如何形成吸引眼球的图像视觉刺激，而忽视了对于建筑本体基本的空间与建造问题的关注。图像化的建筑学使得空间仅仅作为形式的附属品，建筑师也缺乏对空间的概念的深入理解。网红效果图的流行，空间概念被片面化理解为视觉感受，淡化了空间的丰富涵义。建造也同样被建筑师逐渐淡忘，建造是建筑物质实体存在的必要过程，肯尼思·弗兰普顿所研究的建构理论是对建造在建筑学层面的思辨，也是对“图像化”设计的一种抵抗。因此在图像化时代应对空间与建造的建筑学基本问题给予更多的关注和思考。进入二十一世纪，伴随中国城镇化的快速发展，传统建筑业高能耗、高污染等问题逐渐凸显；同时制造业的工艺向建筑业的领域不断渗透，建造速度快，安全系数高的装配建造方式已经逐渐成为未来建筑业的主要发展方向之一，中国的建筑工业化之路亦进入了新的发展时期。为贯彻落实中央城市工作会议精神和《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见(国办发〔2016〕71 号)》，住房和城乡建设部标准定额司开展了 2019 年度全国装配式建筑发展情况统计工作。统计结果显示，2019 年全国新开工装配式建筑 4.2 亿 m²，较上年增长 45%，占新建建筑面积的比例约 13.4%：其中上海市新开工装配式建筑面积 3444 万 m²，占新建建筑的比例达 86.4%；北京市 1413 万m²，占比为 26.9%；湖南省 1856 万 m²，占比为 26%；浙江省 7895 万 m²，占比为 25.1%。

  1.2  研究目的及意义

装配建造是我国未来建筑业发展的重要方向，但当前我国装配建造与空间设计结合度低，基于装配建造的建筑实践作品设计操作手法趋向于简单化、单一化，同时建筑设计研究中又缺乏针对空间与装配建造相结合的设计操作方法研究。针对这些问题论文从建筑学的视角通过理论研究与案例分析对装配建造与空间操作的整合问题进行研究，以期提出装配建造与空间操作的整合设计策略，为装配式建筑的空间生成和个性化设计提供指导。 中国的装配建造技术自新中国成立初期就从苏联引入，但在早期建造中建筑形式单一，并经常出现质量问题，因此装配式的建造方式一度停滞。近年来，国内装配式建筑再度兴起，这也表明了装配建造是顺应时代发展需求、符合我国当前国家战略的，它能在建筑产业中提高资源利用率的同时有效降低环境污染。因此在建筑学视角下装配建造与设计操作的整合策略研究在理论及实践上对于我国的建筑发展都具有重大意义。（1）理论意义：丰富了空间与建造结合的研究内容，为空间操作引入了装配建造要素，也为装配建造赋予了空间内涵，选题从建筑学视角对装配建造与空间操作的整合进行理论梳理与方法探讨，促进空间操作与装配建造的结合。 当代建筑设计与建造的整合正在从串联线性向并行协同进行转变，其中不仅有建造层面流程优化，也有空间层面的建造创新，这种双向的促进激发推动了设计与建造在建筑学层面的真正融合，这种融合并不是设计概念的创新而是建筑本体理念的自主回归。对于建筑学本体而言，空间操作与装配建造的整合使空间操作不再局限于抽象层面，而是在引入装配建造之后向物质层面深化。装配建造与空间设计相融合的操作方法在当前中国设计与建造中很少涉及，选题以装配建造与空间操作整合为出发点归纳总结出的设计方法与理论体系，拓展了设计与建造关联性与建筑设计方法研究范畴。（2）实践意义：为装配式建筑设计实践提供理论与方法借鉴，以提高建筑在工业化过程中的设计与建造品质。现代建筑在改革开放 40 年的不断成长以及黄金十年的超高速发展之后，建筑行业的前进方向必将由追求数量转向追求质量，未来的建筑发展方向是装配的、精致的、生态的。所以未来几年将是我国装配建造发展的高峰，本文所得出的装配建造与空间操作整合方法可直接运用于建筑设计实践中，将先进的装配建造模式融合到建筑师的空间操作中，以此提高装配式建筑品质。

  建筑学的研究有两个重要方向：第一个是关于空间的研究，结合艺术思潮、技术发展、哲学理论等其他学科的理论与概念，解释并丰富建筑空间的内涵，梳理建筑空间的发展历史，同时也指导建筑实践中的空间设计；第二个是关于建造的研究，理解建造技术、结构选型、构造方式、材料运用等技术做法，挖掘建造中的文化、形式与空间价值。空间与建造两者的研究范畴存在部分重叠的，并且两者具有相互促进、相互激发的作用。本章将从空间操作与装配建造两个角度出发，梳理总结空间操作的典型模式与要素，讨论装配建造的要素层级与模数控制，基于这两个层面的分析提出空间操作与装配

建造的整合方式。

  2.2  空间操作的典型模式与要素

  空间操作的讨论是以传统的西方建筑空间设计为线索，从以下几种经典操作模式展开：让·尼古拉斯·路易斯·迪朗（Jean Nicolas Louis Durand）提出的构图理论，勒·柯布西耶（Le Corbusier）提出的多米诺体系，特奥·凡·杜斯堡（Theo van Doesburg）提出的空间构成，约翰·海杜克（John  Hejduk ）提出的“九宫格”原型。在不同模式的演化中，空间的设计问题从隐藏到逐渐呈现，并在随后的发展中继续引入建造的因素，使这些经典的空间操作模式及其要素又有着进一步探索和发展的，从而在不同的层面或角度影响着当代建筑空间的设计与建造。迪朗是巴黎理工学校（école Polytechnique）的建筑学教师，在当时学院派建筑教学中“装饰（Ornament）”占据了主导作用，而迪朗则从建造经济性和功能适用性的原则出发，弱化了有关装饰的讨论，对当时的建筑教学进行了重新的理性归纳和整理，发展出一套新的设计方法并编著《综合工科学院建筑学课程概要》，在书中迪朗将建筑构成拆解为基本要素的组织，并将建筑的组织关系分为三个层级：建筑要素—建筑部件—构图组织。在迪朗的理论体系中，要素（Elements）对应与建造直接相关的建筑构件，例如墙体、梁、柱、楼板和拱顶等（图 2-1a）。迪朗对要素进行了分类讲解了这些要素的设计要点。首先，迪朗将建筑分为最重要、次重要和最不重要三种类型，将建筑要素分为昂贵耐用与便宜易坏两类，昂贵耐用的要素用于重要的建筑，便宜易坏的要素用于不重要的建筑。此外，迪朗也指出建筑荷载大及易损坏的地方，要素需要有针对性设计，如拐角处的墙体要素进行加厚处理、梁柱交接处进行加固处理。同时，迪朗也列举了常规要素的尺寸比例，如门窗的宽高比一般为 1:2，建筑的总高一般为山墙的 5~6 倍。在基本建筑要素总结的基础上，迪朗通过组合建筑要素，继而形成建筑部件。如果将建筑类比于语言，那么要素对应的是最基本单词，部件则对应是短语。迪朗的建筑部件（Parts of Building）直接对应于具体的构图操作，部件包括门廊、门厅、楼梯、各类房间、院子等；此外还有在次一级构图（室外环境）中出现的附属部件：室外楼梯、人工洞穴、喷泉、花架、藤蔓乔木等。迪朗的建筑部件更多的是指具体的功能房间，这些功能不同的房间其本质是具体的空间单元。建筑部件依据建筑的功能差异，采取不同的组织排布方式，与纯粹探究抽象的空间单元相比较，迪朗的“建筑部件”研究更为具体、明确。从总体上来看，“装饰”或“风格”是学院派建筑师建筑创作的重要方式，但在迪朗的理论中，建筑要素与部件作为操作对象进行几何构图组织，从不同功能的部件组织到局部细节的要素刻画，设计生成的过程具有清晰流畅的逻辑，并且能够根据建筑功能的变化而灵活适应，可操作性强。

  4.3 案例分析：中银舱体大厦

  4.4 本章小结

  5.1  网格的空间操作

  5.2  网格与装配建造

  5.3  案例分析：海蒂·韦伯中心

  5.4  本章小结

 .建筑是人类的一种物质创造活动，建造与空间始终是一对孪生关系，建造与空间关系的研究是历久弥新的课题。论文在建筑学视角下以“空间与建造”的关联性为切入点，研究装配建造与空间操作的整合设计策略问题，建立了装配建造与空间操作的关联性，总结了由构件体系化、单元模块化、网格标准化构成的装配建造与空间操作整合策略体系，优化了长期以来先空间后建造的线性思维及设计流程，实现了建造与空间的有机整合，拓展了建筑师的设计思维，为基于装配建造的空间设计提供了策略参考。具体而言，论文的研究结论主要有： 建立了装配建造与空间操作的关联性，从空间的发展历史看，空间与建造是密不可分的，新的建造技术推动着空间形态的发展，新的空间概念又促进建造技术的进步；此外，空间与建造都存在抽象与具体的双重关系，空间与建造的要素也存在重叠对应的关系；并且，从当前的建造技术上看，装配建造技术无疑渗透到每一栋建筑，小到局部构件大到建筑整体都无法脱离装配建造的技术，装配建造也必然是未来建造技术的发展方向。因此，装配建造的技术背景下，空间操作的构件、空间单元、网格与装配建造的构件、模块、模数有着必然的关联性，这种关联性的整合对装配建造与空间操作有着相互促进、相互激发的作用。总结了装配建造与空间操作的整合策略体系，根据装配建造与空间操作的关联性提出构件体系化、单元模块化、网格标准化三种整合策略，以图解及案例的方式进行总结归纳整合策略，以此挖掘装配建造与空间设计整合的创新潜力，并拓展衍生其所带来的可能性。构件体系化、单元模块化、网格标准化是装配建造与空间设计整合的三个具体思维路径，每种路径都有一个设计的起点和过程，诱导着要素在“空间与建造”内走向整合，达到整体优化。这三种整合策略不是独立割裂的，而是彼此相互关联的：构件可以组合为模块，模块组合也需要构件进行完善，网格控制着构件与模块的组合，构件与模块的组合表现着网格的形式与秩序。因此，构件体系化、单元模块化、网格标准化三种整合策略作为一个整体构成了装配建造与空间操作的整合策略体系。整合策略体系的意义在于促进“抽象”的空间设计与“具象”的装配建造、“局部”要素与“整体”关系之间的有机互动，使建筑师能够在这种有机互动中寻求设计语言的突破，使基于装配建造的空间设计生成更具有理性。整合策略体系将促进建筑师对空间设计与装配建造进行整体性的思考，使空间组织的秩序与装配建造的逻辑高度契合，进而在追求空间创造的同时实现高效的建造。目前，随着装配式建筑推广发展的热潮，对装配建造与空间操作的整合研究成果也日渐丰富，越来越多的建筑师关注工厂化装配建造所带来的空间与形式潜力。论文通过理论梳理与案例研究，试图解决空间操作与装配建造的整合问题，提出了部分空间操作与装配建造在理论与实践方面的有机整合策略与方法。但作为硕士研究生，受个人研究能力所限，论文还有诸多不足之处，但该研究方向在深度和广度上还有很多研究价值，笔者期待着通过后续的学习研究与工作实践加以补充与完善。计算机辅助设计对空间操作与装配建造整合的推动作用研究不足在信息时代，数字技术引入建筑学科使空间形态由线性向非线性的更加自由的方向发展，同时建筑的物质性及建造方式也因此发生历史性的转变，数字技术使抽象的空间设计的信息流与装配建造的物质流建立起直接的联系。但本文对具体的数字技术（如BIM、数控建造）的研究不够深入具体，因此在后续的研究中应进一步探索。缺少设计实践对整合策略的进一步验证与优化，论文选题最初想法是来源于笔者参加的 2018年中国国际太阳能十项全能设计竞赛，但由于笔者加入时方案已基本成型无法进行多方案的对比研究，本文的整合策略也更多是来自这次大赛所有作品的启发，因此本文所提出的整合策略还有待在具体的设计实践中进一步完善，从而使其更具有实用价值。