裝配式技術(shù)背景下的建筑多樣化設(shè)計(jì)策略研究

郝 杰 （廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000）

1 裝配式建筑語(yǔ)境與建筑設(shè)計(jì)的辯證關(guān)系

裝配式建筑的特征是運(yùn)用工廠預(yù)制的建筑構(gòu)件，按照特定的工藝在工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配施工的一種建設(shè)技術(shù)，可以有效的縮短工期，提高施工效率，是建筑工業(yè)化發(fā)展的重要方向[1]。裝配式建筑自身的特點(diǎn)決定了它的核心內(nèi)涵需要高度的標(biāo)準(zhǔn)化，建筑構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，工廠預(yù)制的成本就越低；如果建筑模塊和構(gòu)件過于零碎繁瑣，必將導(dǎo)致預(yù)制模板增多，從而提高了裝配式建筑的建設(shè)成本，那么裝配式建筑也就失去了其原本的意義。因此，裝配式建筑的施工邏輯直接決定了其必須追求簡(jiǎn)潔高效的設(shè)計(jì)，并且還需要達(dá)到在盡可能多的不同項(xiàng)目中重復(fù)使用同一模板這個(gè)目標(biāo)，方能最大化發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化帶來的便利，可以說這是一個(gè)追求“標(biāo)準(zhǔn)化”的過程。然而，作為建筑設(shè)計(jì)本身而言，需要不斷創(chuàng)新，建筑的多樣性反映在建筑具有地域、時(shí)代、社會(huì)、歷史等特征[2]，任何城市都不希望被千篇一律的建筑所占據(jù)，從這個(gè)意義上講，建筑設(shè)計(jì)又是追求“多樣化”的過程。因此，不難看出裝配式的施工模式與建筑設(shè)計(jì)內(nèi)涵本身在某種程度上存在一定的辯證關(guān)系，這需要我們?cè)诖罅Πl(fā)展裝配式建筑的同時(shí)，努力尋求標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化之間的平衡點(diǎn)。

2 裝配式建筑多樣化設(shè)計(jì)策略解析

伴隨著建筑工業(yè)化時(shí)代的到來，在裝配式建筑語(yǔ)境下，施工技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)之間的關(guān)系日益緊密，這對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出了更高的要求。我國(guó)建筑設(shè)計(jì)方針從建國(guó)初期提出的“適用、經(jīng)濟(jì)、在可能的條件下美觀”，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的“適用、經(jīng)濟(jì)、綠色、美觀”八字方針[3]。建筑工業(yè)化和裝配式建筑作為綠色建筑的重要構(gòu)成部分，其在建筑設(shè)計(jì)中的重要性日益凸顯。而裝配式建筑是否就一定意味著千篇一律和刻板單調(diào)？裝配式建筑又如何達(dá)到美觀的要求？筆者認(rèn)為，從外部空間、內(nèi)部空間及立面造型這幾個(gè)方面尋求突破，可在裝配式語(yǔ)境下創(chuàng)造出豐富多樣的建筑設(shè)計(jì)作品。以下將以廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6#教學(xué)綜合樓為例，具體闡述裝配式建筑在工程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6#教學(xué)樓與宿舍樓綜合工程（下文簡(jiǎn)稱6教），是一座裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，12層的教學(xué)樓布置于場(chǎng)地西側(cè)，17層的學(xué)生宿舍布置于場(chǎng)地東側(cè)，兩棟建筑呈“U”型圍合，并通過連廊連通。教學(xué)樓地上建筑面積為1.8萬(wàn)m2，學(xué)生宿舍樓地上建筑面積為2.5萬(wàn)m2，可滿足3000人的住宿和教學(xué)。（圖1）

2.1 外部空間的多樣化設(shè)計(jì)

裝配式建筑尋求設(shè)計(jì)多樣性，其外部空間的組合模式需要優(yōu)先考慮，建筑形體的組合形式直接決定著一個(gè)建筑整體的空間體驗(yàn)，而這種空間體驗(yàn)對(duì)于建筑的使用者而言具有至關(guān)重要的作用[4]。

2.1.1 院落空間

廣西建院6教綜合樓則采用了“院落”的形式進(jìn)行群體空間組合。教學(xué)樓與宿舍樓分別以兩個(gè)相對(duì)的U型對(duì)向而立，中部形成院落，院落空間與樓層平臺(tái)遙相呼應(yīng)，外部空間與室內(nèi)空間相互滲透，在裝配式建筑這一新興語(yǔ)境下創(chuàng)造了中式傳統(tǒng)空間意味。而庭院的存在，不僅能創(chuàng)造豐富的外部空間體驗(yàn)，更能改善微氣候，帶來健康綠色的生活環(huán)境。（圖2）

2.1.2 屋頂花園

圖1 廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6#教學(xué)樓全景

圖2 院落空間

圖3 屋頂花園

除底層的院落外，6教還利用建筑屋頂做出層層退臺(tái)，讓建筑第五立面變得豐富，并且創(chuàng)造出逐層疊落的屋頂花園，屋頂花園作為外部空間在建筑屋頂?shù)难由?，將室?nèi)外空間進(jìn)一步融合貫通，讓人與自然的交流更為多元（圖3）。設(shè)計(jì)中還在不同標(biāo)高的屋頂平臺(tái)裝配預(yù)制鋼梯，以便于串聯(lián)上下層的屋頂花園，使其不僅在造型上取得豐富效果，同時(shí)也讓建筑的使用者真正獲得豐富的外部空間體驗(yàn)。

2.2 內(nèi)部空間的多樣化設(shè)計(jì)

裝配式建筑雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但限于工業(yè)發(fā)展水平的制約，前期一次性投入成本往往較高，這其中包括前期研究開發(fā)、流水線及模具的生產(chǎn)等，而且通常存在對(duì)未來收益的不確定性[5]。因此，裝配式建筑的平面布局往往需要規(guī)整的柱網(wǎng)，盡量減少不規(guī)則的平面形式，以減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的種類，從而控制前期投入成本。然而，規(guī)整的平面模數(shù)如何創(chuàng)造出豐富的空間體驗(yàn)，將是裝配式建筑多樣化設(shè)計(jì)的另一挑戰(zhàn)。

2.2.1 垂直空間的多樣化設(shè)計(jì)

在柱網(wǎng)不變的基礎(chǔ)上，打通垂直方向上建筑空間之間的聯(lián)系，是創(chuàng)造豐富空間體驗(yàn)的有效方式。這種方法僅需取消局部樓板，增加聯(lián)通上下的階梯，即可形成空間的豎向貫通，既豐富了建筑內(nèi)部空間的變化，又不會(huì)打破原有結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的模數(shù)。

廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6教的設(shè)計(jì)中，為滿足建筑設(shè)計(jì)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生多樣性、個(gè)性化的教學(xué)空間使用需求，在部分平面區(qū)域采用了上下貫通的設(shè)計(jì)手法，如在七層、九層設(shè)置有出挑露臺(tái)；在負(fù)一層和入口門廳首層至二層設(shè)置了可互視的貫通空間（圖4）。貫通空間內(nèi)設(shè)置休息平臺(tái)、書吧、交流臺(tái)階等交往空間，這些區(qū)域打破了單一柱網(wǎng)的單調(diào)，創(chuàng)造了視覺和空間上的多樣性。

圖4 垂直空間的多樣化設(shè)計(jì)

2.2.2 水平空間的多樣化設(shè)計(jì)

如上文所述，裝配式建筑的基本結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)不應(yīng)有過多變化，以保證其較高程度的裝配化生產(chǎn)和施工。

廣西建院6教作為一棟教學(xué)辦公綜合樓，各樓層的平面功能變化不一，這就需要在一套統(tǒng)一的柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)功能的多樣化。為滿足不同人數(shù)班級(jí)上課，6教需要兩種教室規(guī)模，且必須既保證基本柱網(wǎng)不變，又不能因隔墻的出現(xiàn)而影響立面完整性。在此前提下，我們嘗試運(yùn)用模數(shù)拆分重組的辦法，由一套基本模數(shù)轉(zhuǎn)化為適應(yīng)性更強(qiáng)的子模數(shù)。6教平面基本模數(shù)為9900mm×8600mm，由此形成基本教室單元（A型教室），可滿足小班教學(xué)。在此基礎(chǔ)上，將每個(gè)9900mm的“結(jié)構(gòu)”模數(shù)細(xì)分為三個(gè)3300mm的“構(gòu)件”模數(shù)，此時(shí)需要將立面構(gòu)件統(tǒng)一考慮，而后再以4個(gè)3300mm組成的構(gòu)件模數(shù)為跨度重組成為大教室單元（B型教室），以滿足大班教學(xué)。由此可見，為保證在基本結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)模數(shù)不變的前提下能夠靈活劃分平面空間，裝配式建筑平面柱網(wǎng)在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該考慮到一定的可拆分性，即強(qiáng)化平面的彈性設(shè)計(jì)，與此同時(shí)，建筑立面需要與平面同步考慮，才能達(dá)到水平空間適應(yīng)性和靈活性的統(tǒng)一，并且不會(huì)因?yàn)楦魤澐挚臻g而破壞立面的完整性。（圖5）

圖5 水平空間的多樣化設(shè)計(jì)

2.3 造型立面的多樣化設(shè)計(jì)

2.3.1 模塊化立面設(shè)計(jì)

裝配式建筑因其模塊化預(yù)制的天然基因，立面造型往往整齊劃一，呈現(xiàn)出很強(qiáng)的統(tǒng)一性和完整度，如美國(guó)希爾頓帕拉西奧里奧酒店（Hilton Palacio del Rio）。而著名的日本中銀膠囊大樓，由日本建筑大師黑川紀(jì)章設(shè)計(jì)，采用大量工廠預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)裝配施工，其造型雖是由統(tǒng)一的模塊構(gòu)成，但卻巧妙利用體塊的錯(cuò)位穿插，創(chuàng)造了富有變化的外立面形象。

2.3.2 多樣性造型策略

廣西建院6教是一棟教學(xué)綜合建筑，它的外立面造型既需符合大學(xué)校園建筑的端莊典雅，又要具有建筑藝術(shù)的創(chuàng)意與特色，并且在裝配式建筑的語(yǔ)境下，為了控制成本，還必須盡量減少過多不同種類的外立面語(yǔ)匯。

6教的建筑造型和外立面設(shè)計(jì)同樣運(yùn)用了模塊化的語(yǔ)言，但因樓層多為標(biāo)準(zhǔn)教室，內(nèi)部空間模式?jīng)Q定了建筑造型的基本模塊無法做過多的錯(cuò)位或穿插，而是需要盡量上下對(duì)位以滿足交通的便利性，因此在6教立面造型中呈現(xiàn)了整齊劃一的總體形象，而在此基礎(chǔ)之上打破單調(diào)的是造型設(shè)計(jì)中采用的“減法”策略。所謂“減法”策略，是在原建筑形體基礎(chǔ)上“拿走”相應(yīng)的基本模塊用以創(chuàng)造豐富的效果，既不需要增加任何額外的裝飾構(gòu)件，也不需要改變?cè)械闹W(wǎng)模數(shù)，這一設(shè)計(jì)策略針對(duì)裝配式建筑非常契合。在6教的設(shè)計(jì)中，減法的處理出現(xiàn)了兩處：一是在底層局部架空，二是在頂層屋面退臺(tái)的體塊削減（圖6）。模塊化設(shè)計(jì)及減法策略的結(jié)合，使得建筑造型立面在統(tǒng)一性的基礎(chǔ)上獲得了多樣性，而這種多樣性并未以增加建造成本和延長(zhǎng)施工工期作為代價(jià)，6教從開工建設(shè)到建成使用，僅耗時(shí)11個(gè)月。

圖6 整體鳥瞰圖

3 結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑語(yǔ)境與設(shè)計(jì)本身的矛盾，可以通過合理的設(shè)計(jì)策略予以平衡。以廣西建院6教為例，在外部空間的多樣化設(shè)計(jì)中，引用了中國(guó)傳統(tǒng)庭院的概念，并結(jié)合立面造型創(chuàng)造出豐富的院落空間和屋頂花園；在建筑內(nèi)部空間多樣化設(shè)計(jì)中，非標(biāo)準(zhǔn)樓層運(yùn)用了垂直空間多樣化的設(shè)計(jì)，而標(biāo)準(zhǔn)樓層則運(yùn)用了結(jié)構(gòu)模數(shù)分解為構(gòu)件模數(shù)再重組的模式，讓水平空間滿足多樣化的功能使用；最后，在建筑造型立面的多樣化設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了減法策略，并結(jié)合模塊化立面創(chuàng)造出統(tǒng)一中有變化的建筑外觀。綜上不難看出，在建筑工業(yè)化逐漸普及的今天，建筑設(shè)計(jì)往往也需要化繁為簡(jiǎn)，然而，簡(jiǎn)不代表平庸，裝配式建筑的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也許能給當(dāng)下的建筑設(shè)計(jì)帶來一定的啟發(fā)，而如何讓裝配式建筑的設(shè)計(jì)品質(zhì)更進(jìn)一步，仍需業(yè)內(nèi)人士持續(xù)創(chuàng)新與探索。