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乡村住宅工业化技术体系演化及建构逻辑比较——以江苏为例

2022-02-22肖冰吉国华洪小春马强

世界建筑 2022年2期
关键词:工业化住宅体系

肖冰,吉国华,洪小春,马强

0 引言

乡村是当代人居环境的重要组成部分,城镇化、工业化、信息化、现代化与全球化趋势引发了城市面貌的巨变,同时也深刻影响着乡村。住宅是乡村最为重要的环境要素与物质载体,全国农房竣工面积(8.38亿m2)于2014年超越城市商品房,已成为国内规模最大的建筑类型,而当前占比最大的自建农房仍长期处于自发无序的建设状态,政府主导建造难以摆脱政绩追逐驱使与项目式运作弊端,社会精英群体(建筑师、艺术家等)试图以设计为立足点,借助新技术传承、转译传统建造以应对乡村现实问题时,又通常受到文化惯性与权力、资本的掣肘。工业化是促成现代社会与经济生活发展范式的主导因素,在政策驱动、产业完善、经济增长的助推下,工业化技术正以结构系统、维护系统及部品、部件等形式介入现实乡村。新型工业化技术体系用材经济,在节地、节能、建造周期及质量提升等方面优势突出,其应用是当代乡村住宅建设及乡村人居环境快速、可持续发展的重要趋势,基于乡村住宅建造技术体系演化及建构逻辑梳理的讨论已成为重要议题。

1 文献综述

1910年,格罗皮乌斯(Gropius W.)首次提出“住宅产业化”概念,勒·柯布西耶(Le Corbusier)认为“建筑是居住的机器”,住宅建造应该向先进的科学技术与现代化工业生产看齐。第二次世界大战后,规模化的工业建造成为解决住房紧缺与劳动力匮乏的重要途径,此后建筑工业化的蓬勃发展也极大推动了欧洲主要国家的经济发展[1]。在经历生产体系建立、质量与性价比提高的发展期后,西方发达国家的住宅工业化已进入降低物耗与环境负荷、逐步实现资源循环的发展阶段。1970年代后,以装配式技术为代表的新型工业化住宅盛行于欧美,政府立足于城乡一体的发展策略及早期工业化积累,通过国家立法、行业标准建立、激励政策制定等方式推动住宅工业化发展,新型工业化技术革新已使住宅建造成为现代意义上的产业部门,乡村住宅建设的政策制度、产业布局、技术体系、规范标准、施工建造等已与城市建筑高度统一、同步。近20年来,学界普遍认为标准化的设计流程可以大幅度提高住宅的建造效率、建造质量与建造精度[2-3],新型工业化技术体系是突破传统设计路径依赖的重要手段[4-9]。目前,西方发达国家的乡村住宅多采用轻钢体系与木结构体系,其部品、部件的标准化、系列化、专业化、商品化及社会化程度高,性能优越且通适性强,结构体系轻型化、机械设备小型化的倾向也使专业操作只需少数人力即可完成,由此促成的村民自建同时对中等收入以下的乡村家庭具有重大意义。在政府行政干预、研究机构提供技术支持、施工企业与机械设备供应商密切合作的基础上,美、英、德、日、澳等国已实现乡村住宅产品设计目录化,并已建立从设计、制作至供应环节的成套技术体系,及关联供应链的有效管理机制。

1956年,国务院明确提出“加强、发展建筑工业化,向建筑工业化过渡”的指导方针,国内开始大力发展现场预制梁板构件,并初步形成预制空心楼板砌体、预制框架装配混凝土等结构体系,直至1990年代因多种原因陷入停滞。在此过程中,乡村住宅逐步由木石混合向砖石砌体、现浇框架方式转变。进入21世纪以来,受国家政策激励与推动,城市住宅工业化发展迅速,以结构专业为主的研究引入了包括发展模式、运行机制、新型技术在内的大量国际先进经验,他们关注结构体系、建筑材料、连接技术的突破及生产组织环节(混凝土制作、材料运输、建造装配、构件连接等)的创新,同期建筑设计领域也更多呈现偏重物态操作的工程思维讨论,如韩国日借鉴循环产品流程研发出预制箱式房屋产品[10],李靖以建筑模数协调与模块空间尺寸优化实现模数系列构建[11]。张宏、丛勐等引入“精益建造”理念,深入研究构件成型、定位、连接技术、外墙板预制装配技术的构成与实现,提出以产品模式替代传统建筑设计模式的构想及基于集成技术的住宅研发路径等[12-13]。近10年来,由建筑设计领域学者主导的研究与实践开始正视工业技术普遍性与乡村问题特定性的关系,他们试图自“立意确定”与“思维方式选择”建立新技术体系与乡村建造的联系。朱竞翔认为:产品逻辑思维有助于原本高度依赖建筑师技能的因素稳定化、类型化,使建造量化与复制成为可能,乡村住宅应建立既不独立于技术也不过分倚重技术的观念[14-15]。同时,“智能信息工程”“计算机图形学”等信息工业化技术的兴起与运用也正在启发当代乡村建造的转型与变革[16]。

西方发达国家具备较好的制度环境、产业环境与应用环境,乡村住宅工业化技术体系的发展、研究与应用水平明显领先于国内。限于国家社会文化背景、行政管理制度和工业供应体系等现实差异,国内目前的“建筑产业化、建筑工业化与装配式建筑”讨论多以城市住宅为主体,乡村住宅的工业化建造尚处于现代技术转型阶段,相关技术体系演化与建构逻辑总结涉及较少。

2 研究对象、方法

江苏是国内最接近西方发达国家的省份之一,区域社会经济快速增长引发了家庭消费结构转变,乡村地区开始涌现大量建造行为。在“砖房换瓦房、平房变楼房”的目标激励下,江苏乡村分别于1979―1990年(苏南)、1991―2000年(苏中)、2001年后(苏北)出现3次农房建设高潮。被列入“国家乡村危房改造试点省份”(2012年)及受到盐城特大龙卷风灾害(2017年)影响,又面临规模巨大的危房改造与灾后重建任务[17-18]。截至2020年,江苏乡村住宅近5年建设面积增幅16.8%,总住房面积达14.5亿m2(占全省居住建筑总面积的35.1%),建设需求及发展速度远超全国平均水平,本文以其工业化技术体系发展作为研究对象。

笔者曾先后参与“乡村住宅建造工业化推动调查”与“江苏省乡村建设适宜装配式技术体系调查”,借助社会调查与田野调查采集乡村、企业的原真信息,本文以相关资料积累与成果分析作为研究基础(表1、2)。乡村社会调查以线上问卷配合现场半结构式访谈形式进行,为了解村民真实意愿,增加调查样本的科学性、真实性,访谈在不同时间、不同地点与不同场合进行,平均每人次访谈时间不少于15分钟,访谈对象不少于20人/村。乡村田野调查以现状地形图或遥感影像图为基础,通过实地踏勘、照片拍摄、现场测绘、统计分析等方式进行,并同步比对有关历史资料、地方志与统计年鉴;“江苏工业化建造能力调查”以实地走访、现场与电话访谈与问卷调查形式进行,共涉及设计研发、部品生产、集成应用、人才实训等机构与企业。其中,访谈内容现场记录、全程录音、事后整理存档,调查问卷采用线上填写、数据库录入、阶段汇总分析等形式处理。本文以现场访谈、问卷调查、政府统计为数据主要收集路径,同时将定性与定量方法整合至数据分析当中。

1 江苏农房主要结构类型

2 新型工业化建造接受度

3 不愿接受新建造技术的原因

4 乡村住宅的理想建造模式

表1 受访村民数量及占比(绘制:肖冰)

3 江苏农房建造工业化发展概述

江苏传统民居在中西方历史上具有持续性影响,形成了典型的地域建筑文化图景及内化于乡村社会的建造模式,同属工匠体系的制造业与建造业在乡村融合发展,保证了乡村建造的自主、秩序与稳定。1950―1970年代,人民公社等行政动员体制实施及国家经济政策调整大幅减缓了乡村城镇化进程,宅基地政策也使“传统院落式农房”建造在多数江苏乡村不复存在,砖墙搁檩开始替代木构框架承重,机制砖瓦取代了青砖、土坯,玻璃窗普及、混水墙增多,砖地铺装变为水泥地面,木檩条、木楼板换成钢筋混凝土构件。江苏各地乡村住宅原本因文化传统、地理环境、经济条件等形成的建筑丰富性和差异性日益减少。改革开放后的40余年,地方政府通过行政权力参与以土地资本化为核心的城乡空间格局建构,城镇化进一步向乡村扩张造成农民居住用地日益集聚[19],工业化建造体系与建造技术正以多种方式、不同程度介入现实乡村,乡村住宅逐步进入现代建造技术的城市化阶段。“政府统筹”“村民自建”与社会精英主导的“试验建造”是当前建造的3种主要形式:政府统建方式在方案设计、技术选择、施工建造等方面已与城市住宅无异。村民自建农房占比最高,却仍处于低水平劳动与简易设备相结合的“半工业化”状态[20],试验建造则限于规模、成本、评价倾向等现实问题尚未形成成熟模式。“乡村住宅建造工业化推动调查”结果显示:关于新型工业化建造体系与建造技术,乡村基层的了解、接受程度不高,专业人士的观点也不尽相同(图1-4)。乡村住宅建造的工业化推动并未直接与苏南地区的经济基础、交通物流、施工管理等优势正向关联,而苏中、苏北地区却因基本住房条件改善、政策支持倾向、危旧改造与重建等机遇呈现趋高态势。

5 新技术体系分布

6 新技术体系造价及建造周期

在政府统建项目中,预制混凝土框架结构、叠合梁板及装配式施工等新型技术有条件实现体系化介入。专业人才、专业设计、标准体系与建造经验的缺乏及类似城市住宅的项目式运作,常常使新技术体系应用处于“理论上又快又好,实践中又慢又贵”的局面,甚至在建造过程中即出现裂缝、漏水等常见通病。在临近生产供给企业且经济基础较好的乡村,村民可通过网络平台采买建材及企业提供的技术服务(装修设计、建筑设计、施工培训等),企业派驻专业人员进行现场指导、监督,新型工业化建造也有机会实现整体介入;村民筹资、小型施工队完成的农房建造,工业化技术主要以新型材料、局部新型结构、节点置换等形式介入。如重质结构上覆传统木屋架,砖混砌体结合钢结构屋面或者以轻质结构进行改建、扩建与翻新等;建筑师、艺术家等参与的“试验建造”经历了技术关注、价值观审视及设计促进3个阶段,他们重视乡土材料的工业化转译、新工法的适应与改良、新老构件的协调,也重视传统技艺传承与新技术应用的主次关系,而他们认为新技术体系所具备的满足抽象乡村需求的多样性、提供多种形式整合的可能性,及通过专业途径实现其介入与转型的知识革新才是关键。

“江苏省乡村建设适宜装配式技术体系调查”结果显示:江苏共有33所企业可提供轻型钢结构、预制混凝土结构、木结构、自承重墙板结构、模块体系、3D打印技术基钢网笼框筒结构,共7类新型技术体系(建造成本高出砖混结构、混凝土现浇结构35%以上,建造周期也有不同程度增加),其中预制混凝土结构体系及轻钢结构体系已能够覆盖全省,其他技术体系则集中于苏南地区(图5-6),各企业在省内外均有农房建造实践案例。江苏乡村住宅工业化建造具备一定技术力量,而对比近5年的城市建筑工业化发展速度(累计新开工装配式建筑面积7800万m2)与企业产能储备(预制混凝土构件1175.2万m3、预制钢结构构件169.8万吨/年、预制木结构构件1.27万m2),乡村住宅建造工业化的推动力度明显不足。

4 技术体系建构逻辑比较

建筑的形成与民族价值观、文化传统、建造习俗、技术选择等密切相关,具有对内自主、对外独立特征的传统乡村建造体系在长期实践中建立、因袭、传承和持续完善,而近代工业化的介入使乡村住宅不得不面临技术转型的必然。在政策、市场、经济、技术、生产等住宅建造工业化促进的诸多制约因素中,技术体系直接关联乡村建造的物化方式与物态操作。本文将影响其技术体系演化的导向路径、承载介质、组织模式、修正机制等因素进行归纳,分为理念与方法、材料与工法、结构与构件、组织与流程4个部分展开讨论。

4.1 理念与方法

传统乡土民居建造是非静态、非突变与半主观设计的过程,在世俗文化不断渗透、融合形成的共识性非强制性观念影响下,乡村建造理念与宗法礼制最终表现为传统、习俗、型制约束下的物态反馈,村民都会以“模型+调试”原则自发建造相同类型的住宅;现代住宅为适应工业化的社会组织方式而生,现代设计理论与设计方法也与之一脉形成。由“图纸到建筑、主观到客观、感性至理性”的设计方法一经诞生就屡试不爽,并在非西方国家取得了巨大成功[21-22]。建筑师搬用“科学、理性”的方法或套用城市做法来设计乡村住宅,却忽视了乡村生活的本真,执守的“物化语言”表达多数沦为“绘图技巧”与“形式本位”的强化。传统建造理念是被平民内化的认知途径与手段,易于满足村民文化观念的需求并适应乡村社会的复杂性与多样性,现代设计理论与方法则偏重建筑的物态操作。新型工业化建造能够大幅提高建筑“容器”的本体质量,也可为住宅产品的选择、使用、保养、维护和回收提供技术条件。正在兴起的信息工业化技术同时能够辅助完成乡村建造的理性规则解析、静态导则建立与动态可视化完善。基于新型工业化建造技术与生产精度,重新融入传统建造具有弹性阈值的调试机制,有助于突破现有设计路径依赖的已有环境基础、选择惯性、思考方式及信会的复杂性与多样性,现代设计理论与方法则偏重建筑的物态操作。新型工业化建造能够大幅提高建筑“容器”的本体质量,也可为住宅产品的选择、使用、保养、维护和回收提供技术条件。正在兴起的信息工业化技术同时能够辅助完成乡村建造的理性规则解析、静态导则息传递壁垒,使设计理论与方法正视工业化普遍性与乡村现实特定性,进而建立涵盖机械生产、构件加工、模块连接、节点优化与建造组织在内的乡村住宅设计模式。

4.2 材料与工法

材料力学特性决定建筑的结构方式与空间形式,江苏传统民居素有木石混合的选材传统,“木构”尤其被视作根植于地域文脉的建造经验而意义显著。人居环境要与象征生命的木材在一起,结构主体、屋架、连接措施与附属装饰无不“以木为上”,工匠依循人体经验与传习口诀进行木架组装也带有浓厚的有机体意味[23]。杉木通常作为民居建筑木架构的主材,木材经干燥、弹线、连接制作成为合格的建筑构件,建造用材的规格、尺寸、数量估算及“因材施用”(如构件质好的一面用作梁底、弯曲的用在次帖、边贴)全部依靠匠师的经验。木材连接以榫卯、绑扎、粘贴为主,可以不施任何铁件,配合木材延性与构造智慧(如木柱底部管脚榫与鼓磴顶凹槽半铰连接,可防止柱移位及减少弯应力)足以保证民间建造的受力合理、连接牢靠与结构稳定[24],作为维护结构的砖(土)墙则以灰浆粘结为主。1932年,霍夫曼连续窑引入江苏,黏土砖产量大幅提升[25]。自此以降至“改革开放”,再至江苏各时期的多次农房建设高潮,黏土砖、机制砖瓦始终是村民建房的首选用材。在现代化建造技术转型期,承重砖墙先是与预制空心板搭接,后转变为钢筋混凝土现浇连接,建筑整体性也因近10年普遍增设圈梁、构造柱后得到了加强。在“追求体面、彰显财力”的心理驱使下,村民相互模仿,竞相采用更为光鲜的瓷砖、琉璃瓦、玻璃、欧式栏板等装点外墙,室内装修也多会以“时兴”为选材原则,砖墙及其理性、精巧的工法、工艺被弃置,不再具有积极的建构作用。而无论何者,粗劣建造环境下的墙体砌筑、物料输送、辅材加工、模板支架、混凝土振捣等工序均需依靠和占用大量人力,效率与质量低下。预制钢、木及钢筋混凝土(预制钢筋混凝土经异质材料复合与材质形态转变形成)材性单一、异质连接优势突出,与生俱来的装配基因决定了新型工业化建材连接工法(浇筑、浆锚、连接件、焊接等)的丰富多样。同时,质量节点前置的工厂化生产不仅保证了构件、部品的产品精度,也使产品、工法、调试、可持续等设计思维贯穿建造始终成为可能[26]。遵循与传统木材、木构件相通的建构特质,针对不同地域选择适宜材料及进行乡土材料的适宜工业化转译,在传承中借鉴、创新技艺与工法,不仅有助于改变当前设计、建造等过程的分离状况,同时能够延展建筑设计的内涵,在“标准”“机械”“装配”的工业化生产中彰显乡村建造的在地特质,接续、延伸传统建造的人文内涵。

4.3 结构与构件

江苏传统民居常用穿斗式木架构(以穿枋纵向串联立柱形成多榀屋架,再沿檩条以斗枋串联柱子)与砖石、土坯形成承重、维护分离的框架体系。出于民间建造经济性与文化观念隐含制约的影响,乡土民居通常直接显露木造而不施装修,材料、构件与结构体系的统一起性能表达直接参与了建筑语汇的建构。伴随建造技术的现代化转型,“木骨砖墙”民居逐步转变为砖混砌体结构,黏土砖、机制砖瓦、钢筋混凝土梁、柱也取代了传统木、石构件。在村民眼中,水电供应、道路交通、能源通讯的便利与配套基础设施的健全能直观体现人居环境的改善,他们对住宅用材、样式的时兴与指标、标准提升的关注也更甚于结构体系更新。砖混砌体结构造价低、热工性能好、能够满足基本居住需求,既便梁、柱框架现浇结构在观念中更为先进,村民也常因其高成本退而求次。传统乡村住宅生活、生产相混合的属性长期以主屋、院落、辅房的配合得以实现,用地集约背景下的农房建造却只能以内向性发展寻求解决途径,而砖混砌体结构拓展受限、灵活性不足的劣势则显露无疑。以轻型钢、木及预制混凝土框架为代表的新型结构体系与传统木架构特征十分契合,框架属性在兼顾结构体系受力理性、用材经济、生产标准与空间艺术的同时,便于达成建筑灵活布局、空间集约与拓展持续。此外,“工位—工厂—工地”赋予的层级化装配生产逻辑,可使类似传统建造的身体体验得以进入,乡村建造需求的多样性满足及自由选择也重新成为可能。新型工业化结构体系与构件的产品化倾向,将生产、连接、组装、建造等逻辑植入了建筑构成创新路径,有利于建造技术要素与形式构成要素划分,可为工艺、制度、技术与美学复合,及基于平台系统进行原型演化与个性样本设计提供理性承载。

4.4 组织与流程

7 乡村住宅建造技术体系建构逻辑比较

传统建造是乡村社会的一种技术行为,也是村民精神观念中带有仪式感的公共事件。建造依靠权威群体(乡绅、族长等)的威望组织发起,由工匠群体负责技术实施,村民以“帮工”“换工”方式参与其中,领导者、建造者与使用者形成“乡村建造共同体”,促进建造与其他乡村社会行为融合形成完整规制与运作体系,保证乡村群体价值观的统一、技能传承的稳定及建造行为的自主、互助、独立与有序[27]。20世纪中叶后,国家集权统一的单轨治理模式瓦解了以血缘、地缘为纽带的传统乡村社会,同时瓦解了传统乡村建造的自组织体系。十一届三中全会后,收缩至乡镇的国家权利使乡村管理出现空档,改革开放的持续深入使新老代际出现观念冲突,“乡村熟人社会”逐渐发展为异质化的“类城市社区”,乡村自治能力加剧弱化,建造组织转变为村民筹资、乡间施工队建造的简单契约行为。目前,政府主导的新农房建造能够在短期内集中生产资料、人力资源与机械设备,具备完善的设计、施工与监督流程,而建造组织却因政绩追逐、融资不足、补偿纠纷等问题,既未保持传统建造的秩序特征,又难以达到城市建造的现代化管理水平,村民自建也长期处于无所适从的自发状态。以装配式技术为代表的新型工业化建造,先于工厂完成建筑构件、建筑部品等生产,再由专业人员现场装配完成。在工业化产业链完善的西方国家,生产、建造分离的组织形式并不意味着建造行为对使用主体的排斥,具备充分话语权的村民能够依托基层组织、扶持政策与金融支持获得优质的设计与建造服务,还可以在市场上直接购买类型丰富、规格多样的产品、配件,甚至自行完成技术难度不高的农房建造、局部更新与构件更换。以新型工业化技术发展为基础的乡村建造正在由单项、单次的集中组织演变为动态、持续的常态行为,同时向拓展建造、维护建造、可变建造等维度延伸(图7)。乡村社会组织是建造行为的运行载体,江苏部分乡村正在采用网格化行政建设、议事协商创新及多元主体参与引导等举措进行尝试。基于新型工业化建造的乡村产业发展,有助于乡村社会组织的现代化转型,并在此过程中逐步实现建造组织的完善与建造流程的规范,进而实现对乡村社会关系建构及乡村文化塑形的积极干预。

乡村建造不是单纯的技术或风貌,而是以系统性的机制与方法重新建立人们与世界感知的重要路径[28]。传统建造是一定社会情境下借助必要生产资料和他人帮助,通过生活再现与意义建构完成的自主建造,工业化技术发展在极大促进建造效率化、规模化、专业化的同时导致了建造传统的异化、建造组织的瓦解与建造特征的消褪。基于环境属性回馈、技术体系合理与材性真实表达的新型工业化建造,能够重新拉近建筑业与制造业的距离,通过系统设计、产品设计、平台设计、技术整合促进乡村住宅设计水平与建造质量的全面提升(图8),并为具有“话语权”、使用者主体参与的当代乡村建造模式重构提供技术根蒂。

5 结论

8 基于新型技术体系的设计流程

乡村住宅工业化建造理论与方法的更迭涉及客观实体之外的经济关系、象征系统、道德规训及信仰准则。区别于现代工业化机械生产主导地位及其生产结果导致的身体体验排斥、思维情感分离与建筑去场所化,新型工业化技术体系的材性、工法、结构与组织特征与传统建造的人文精神息息相通。在经历粗放、快速的乡村建设发展之后,一种回溯既往、面向未来的理性建造传统正在涵育之中。当代乡村住宅不是向传统求助形式、不是仅仅关注建筑的纯主体建构、也不是要助推非主流经验的简单复制,而是希冀将建造置于具体环境与场所,以新技术体系内在逻辑作为住宅的生成机制,进而激发专业人士、社会公众对乡村建造的批判性与创新性认识。本文对江苏乡村住宅工业化建造的转型特征与现状进行了综述,建立起各时期技术体系比较的分析框架,结果表明:第一,江苏具备较好的工业化建造能力,而乡村住宅工业化建造的现实推动并未与之产生匹配性关联;第二,乡村住宅建造工业化不是技术问题向形式问题的简单拓展,而需要借助技术体系的内在生成机制进行综合性建构;第三,新型工业化技术体系与传统建造技术体系具有类似建构逻辑,其容错、反馈、调试等特征有助于工业化普遍性与乡村问题特定性的平衡达成。限于篇幅,本文对如何归纳、提炼新型建造体系的构成原理,如何实现乡村设计、乡村建造的定量化、秩序化与可视化操作,如何在全生命周期遴选适宜构件、出具合理方案、建立最佳路径等问题还未及展开。□

注释

1) 表2:课题组先期对江苏14个乡村进行了实地调查,对128所机构/企业进行了实地调查或电话访谈,初步完成对全省乡村住宅建造工业化发展状况的基础摸底。为进一步了解相关信息,又以线上问卷、定向发放(针对专业人士、乡村基层两部分人群)形式进行了补充调查。截止2021年7月16日,共分别收到有效问卷559份、522份。

表2 受访机构/企业数量及分布1)(绘制:肖冰)

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