Generative AI (Gemini / Google DeepMind). Concept: Eduardo Souza / ArchDaily
“预制”曾一度是单调乏味的代名词，人们往往会联想到战后时期那些灰暗、千篇一律的住宅楼。但如今，这一形象已与现实不符。在数字设计、机器人技术和先进材料的推动下，预制建造已演变成一种创新与精准的语言。它远非千篇一律，而是能够打造出灵活、高效且可持续的空间，彰显当代建筑的独特个性。
然而，预制建造的历史可追溯至久远之前。据普拉舍和米塔尔（Prasher and Mittal，2016 年）所述，预制建造的起源可追溯至一些古代文明，它们早在现代技术进步之前就已采用模块化建造方法。例如，约公元前 3100 年英格兰巨石阵的建造，就体现了早期预制建造的特点，其标准化的石块采用榫卯结构拼接，确保了稳定性。埃及金字塔那精确切割的石块，也反映出对预制技术的深刻理解，展现了通过模块化组装实现建筑精准度的能力。
1624 年，在殖民时期，英国人开始尝试使用预制构件，以加速北美殖民地（如安角）的建筑建设，克服了在偏远或资源有限地区建造的物流难题。这被视为可拆卸建筑的首次实践，即从英国运来的木质板房，在现场为渔船队组装使用，随后可多次拆卸和重新组装。
到了 19 世纪，小木屋和预制房屋被运往澳大利亚和加利福尼亚，促进了基础设施薄弱地区的快速组装。1851 年伦敦水晶宫等著名项目，就采用了铁和玻璃制成的预制构件。20 世纪初，出现了各种创新，如约翰·亚历山大·布罗迪（John Alexander Brodie）的预制混凝土房屋，以及第一次世界大战期间进口到英国的预制平房。然而，二战后出现了飞跃，当时英国和美国都专注于大规模生产预制房屋，以解决住房短缺问题。这一时期的两个著名例子是巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）的戴马克森房屋（Dymaxion House）和卢斯特龙房屋（Lustron Houses）。
20 世纪 40 年代在美国兴起的“案例研究住宅”（Case Study Houses），是探索使用预制材料建造现代、便捷且多功能住宅的里程碑。该计划由《艺术与建筑》杂志赞助，旨在创建易于大规模复制的住宅原型，以满足战后日益增长的住房需求。参与的建筑师，如理查德·诺伊特拉（Richard Neutra）、查尔斯和雷·伊姆斯（Charles and Ray Eames）以及皮埃尔·科尼格（Pierre Koenig），在预制建造中看到了探索新建筑形式的机遇，将钢材、玻璃和预制混凝土等工业材料融入设计中。他们的作品不仅满足了战后的功能需求，还反映了当时的社会文化变革，推崇简约、与环境相连、透明以及空间流畅的建筑理念。除了提供实用且经济的解决方案外，每个项目都设计得能适应不同地形、建筑风格和业主需求。这种适应性使得空间能够随时间推移而改变用途，挑战了预制建造意味着僵化和缺乏原创性的观念。这些项目至今仍备受赞誉和影响深远，并非偶然。
在模块化系统的应用方面，另一位先驱是让·普鲁韦（Jean Prouvé）。他设计的“可拆卸房屋”是为二战后收容难民和流离失所的工人而创建的，由可轻松组装、拆卸和重新排列的模块组成，为当时提供了前所未有的灵活性，能够适应不同的地点和条件。普鲁韦创新性地采用了轻质和工业材料，如木材、钢材甚至铝材，便于模块的运输和组装，同时允许空间的定制化。受汽车制造流程的启发，他为结构的设计和制造带来了更大的灵活性。普鲁韦成功地将功能性与独特的美学相结合，证明了通过设计创意可以克服预制建造的局限性。他的预制建筑，如热带房屋（Maison Tropicale）或可拆卸房屋，展示了如何在不牺牲空间灵活性、功能性和多功能性的前提下实现现代美学。他的作品影响了数代建筑师和设计师，改变了人们对预制建造潜力的看法，并为当前建筑领域的创新铺平了道路。
尽管自战后以来取得了诸多进步，但土木建筑仍面临持续挑战，如优质住房短缺和迫切的创新需求。这些问题因温室气体排放高和许多现有建筑效率低下等担忧而加剧。此外，该行业还面临技能劳动力短缺、劳动力更新不足以及抵制采用新技术等难题。这些挑战不仅反映了土木建筑领域的具体问题，也指出了社会在整体上如何看待城市发展和建设的更广泛变革需求。
相比之下，预制建造为这些挑战提供了有效的解决方案。利用自动化流程和工厂控制的制造方式，预制结构减少了劳动力需求，降低了成本和建设周期，并提高了最终产品的质量和精度。此外，它还对建筑的环境可持续性和能源效率提供了更严格的控制。这些结构在工厂中建造并在现场组装，展现出非凡的适应性，能够满足不同的设计和需求，成为住宅和商业项目的理想选择。
根据非现场生产组件的功能和类型，预制建造可分为多种方式。结构元素系统，如柱和梁，通常由钢筋混凝土、钢材或胶合木制成。同时，包括墙体、天花板和地板在内的面板可在现场快速组装，而模块化单元则由完整的模块组成，在现场运输和组装。这种方法为需要多功能性的复杂建筑提供了高效解决方案。此外，特定组件，如浴室或厨房，可单独生产并集成到主建筑中，优化了建设流程并克服了需求空间中的常见挑战。与模块化单元类似，模块化建筑通过允许不同模块的组合来创建各种建筑配置，提供了更大的灵活性。最后，立面结构和元素在非现场生产并在现场组装，将效率与高质量的饰面相结合。每种方法都有其独特的优势，理想的选择取决于项目的具体需求和场地条件。
新材料的发展也拓宽了预制建造的可能性。像交叉层压木材（CLT）和玻璃纤维增强混凝土（GFRC）等材料兼具耐用性和设计灵活性。CLT 可用于创建墙体、地板和屋顶的大型预制面板，而 GFRC 则可被塑造成适合立面和内部隔断的复杂且薄型的形状。此外，设计与数字制造技术，如建筑信息模型（BIM）和 3D 打印的集成，实现了项目的详细定制和高效协调。BIM 促进了预制建筑的设计和建造，使组件能够以毫米精度制造并在现场快速高效地组装。此外，预制组件制造中机器人和自动化的使用提高了质量和一致性，减少了现场返工的需求并最小化了材料浪费。
一个相关且最近的项目是 MAPA 建筑师事务所设计的迷你模块（Mini-Mod），它展示了如何将预制模块组合成多功能住宅，允许适应住宅、商业或娱乐用途。另一个例子是加拿大桑德斯建筑事务所（Saunders Architecture）设计的福戈岛工作室（Fogo Island Studios），其中使用了预制元素在偏远地区建造多功能工作室，既作为艺术家居所又作为工作空间。OFIS 建筑事务所设计的 “生活单元”（Living Unit）是一个预制模块化单元，可用作住房、办公室或社区空间，突出了预制元素在不同背景和用途中的灵活性和适应性。这些例子展示了如何利用预制建造创建满足当代建筑设计对效率和可持续性需求的多功能和灵活空间。
当代预制系统远非局限于标准化解决方案，而是允许创建满足美学需求并适应不断变化社会多功能需求的建筑。如今，认为预制结构等同于僵化和缺乏吸引力的观念已过时。最终，它不仅挑战而且超越了历史局限性，为建筑的未来提供了新视角，其中效率与创造力相遇，每个项目都能被塑造以反映当代生活多样且不断变化的需求。
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本文最初发表于 2024 年 9 月，并于 2025 年 12 月更新。
