◇◇关键词：开放建筑，精益建造，IFD◇◇URBox（即Urban-Rural-Box）是荷兰代尔夫特理工大学为2050太阳城竞赛（Solar City 2050）所设想的标准化建造单元。
Solar City 2050拟建地点位于北非，与南欧气候接近。
此地将设立大量太阳能发电站，满足自用之余还可向能源短缺的欧洲输出。
（图源：Ype Cuperus, 2011）几个关键词◇◇方案首先强调了三个Local，即地方材料、地方劳力和地方规模。
◇◇接着，设计团队祭出了他们的法宝：开放建筑（Open Building）和精益建造（Lean Construction）。
开放建筑理论最早由荷兰的N. John Habraken在1960年代提出，主要指向建筑的可变性，并且在设计程序上强调使用者参与。
常用手法包括空间的灵活合并与拆分、功能中立、构件灵活更换、配件接口模数化等等。
它在逻辑上强调层次（Levels）的重要性，高层次为低层次规定结构秩序，低层次遵守高层次的内部规则，这样低层次元素的改变不会影响到高层次的状态。
以支撑体与填充体分离为特征的SAR（Stichting Architecten Research）住宅体系便是他们的研究成果。
◇◇开放建筑理论创立者N. John Habraken便出身于代尔夫特理工大学，所以称那里为开放建筑大本营也不为过。
Solar City 2050原本跟开放建筑无关，但代尔夫特理工大学的朋友却不这么认为。
1996年国际建筑与建设研究创新理事会(CIB)成立了W104开放建筑工作组，简称CIB W104，致力于推动开放建筑的发展。
开放建筑理论在日本促生了著名的SI工业化住宅，CIB W104成立地点便是在日本。
◇◇而精益建造（Lean Construction）在这个方案里更像是赠品，它是开放建筑的好搭档，两者都体现了对客户端的重视。
精益建造概念脱胎于以丰田生产方式为代表的精益制造，旨在满足或超越所有顾客的需求，实现顾客价值最大化和浪费最小化。
它与传统建造的推动式生产方式不同，运用了拉动式生产方式，整个过程相当于从后工序向前工序拉动。
它还有个典型特征叫做JIT(Just In Time)。
◇◇虽然循着开放建筑思想建造城市，很容易想到开放城市（Open Cities）的说法，但后者重在将开放建筑中的多方参与扩大到城市尺度，来研究协作方法，难有物质化手段。
倒是建筑工业化领域另一个与开放建筑平行、并且更贴近建造的IFD体系，或可助Solar City 2050一臂之力。
IFD体系◇◇IFD是Industrial, Flexible和Demountable的缩写，即以工业化、可变、可拆改为基本特征的建筑体系。
它同样源自荷兰，而且得到政府部门的支持——荷兰the Ministry of Economic Affairs and the Ministry of Housing, Spatial Planning and the Environment 1999年曾发起一个专项计划Industrial, Flexible and Demountable Construction Demonstration Projects。
也有研究者认为IFD是开放建筑理论的延伸，我们甚至可以称其为OB+（Open Building plus）。
（图源：Van den Brand, 2003）◇◇IFD除了强调工业化建造和向用户开放以外，还明确选择了干作节点（dry joints），避免或尽量减少现浇、抹灰、喷浆等湿作工序，以此方便构件的Demountable。
这样看来，钢结构、木结构比混凝土结构更符合IFD的要求。
◇◇事实上，IFD比开放建筑更看重结构系统的研究，希望建筑的承重体系也能满足工业化、可变、可拆改的要求。
（图源：Ype Cuperus, 2011）而URBox单元初级版选择了现浇混凝土结构，应当是考虑到现实因素。
当然若改为装配作法同样可以满足OB和IFD要求。
层级独立◇◇层次概念是开放建筑的理论特色之一。
层次划分的依据应当是组件在建筑中的作用及其寿命周期。
◇◇而支撑体（Support）和填充体（Infill）的区分是开放建筑最著名最基本的层次概念，日本SI住宅就是典型代表。
（图源：Notes on Hierarchy in Form）Habraken绘制的层次概念图，有点类似框架主、次梁。
（图源：Elma Durmisevic, 2006）从系统到子系统，再到组件和材料是常见的分层逻辑。
◇◇分层的目的在于给予组件最大的独立空间，低层次的变化不影响高层次，这就是开放建筑可变性的基本逻辑。
各组件至少是层间独立的，层内独立也不是没有可能。
（图源：Elma Durmisevic, 2006）（图源：Jelena Nikolic, 2011）日本NEXT 21实验住宅从支撑体到内装材料的分层概念。
◇◇IFD理论有一个更理想的概念模型，即将功能细分，与构件一一对应，消灭交叉关系，以使构件实现独立可拆改。
逻辑不错，只是实现难度有点大。
（图源：Elma Durmisevic, 2006）◇◇层次概念看上去简单抽象，落实到设计中则通常表现为构件的选位优先级，发生冲突时低层次让位于高层次。
（图源：自绘）构件让位示意，H表示高层次构件。
◇◇在实践中，高低层次的划分跟具体建筑体系有关，虽然承重结构优先、围护结构其次、设备设施再次的顺序很常见，但在某些情况下却必须调整。
这时独立原则应当首先得到贯彻。
（图源：Ype Cuperus, 2011）URBox单元通过设置设备腔让机械、电气、水暖设施可以独立更换，非常符合开放建筑和IFD的要求。
相应地，设备腔需要争取较高优先级。
URBox单元◇◇回过头来看URBox单元。
设计者将它分成两种，低价版（Very Low Cost）的URBox和平价版（Affordable）的URBOx。

友情提示：这并不是个大家来找茬游戏。
◇◇无论URBox还是URBOx，都是在开放建筑和精益建造的原则下，采用已有技术走装配路线，强调构件的off-site生产制造。
URBox需要尽可能考虑当地条件，不仅使用地方材料，还需要在工具、运输等方面寻求地方合作，并严格控制浪费。
而URBOx除了工业化程度更高，可以彻底实现构件工厂生产直接运至现场安装（无需中间库存——此乃精益建造思路）以外，在饰面材料上允许增加附加价值，可以考虑传统材料以至手工作业，直至达到乡土层面的规模定制（Vernacular Staged Mass Customization）。
◇◇URBox不是URBOx，URBOx也不是URBox。
也不知你喜欢过程地方化的URBox还是喜欢结果乡土化的URBOx，或者因为经济原因虽然喜欢URBOx却只能选择URBox而不能选择URBOx，又或借钱买了URBOx住在URBOx生活过得却像在URBox，再或买得起URBOx但却偏要买URBox租给喜欢URBox却买不起URBox的人让他们开心住在URBox......反正你不能把URBox当URBOx，也不能把URBOx当URBox。
URBox is just a Box, and URBOx is also a Box. But U R neither a Box, nor anthor BOx...yeah?◇◇URBox考虑到现实性，允许使用现浇混凝土。
而URBOx则采用钢结构。
（图源：Ype Cuperus, 2011）URBOx钢结构节点示意，采用技术成熟符合IFD要求的干作节点。
（图源：Ype Cuperus, 2011）工业化住宅可变性研究，URBox也不能免俗。
基本模数与模数网格◆◆5.1 模数体系◇◇URBox将基本模数确定为1.2米，结合半模0.6米可以构造出一个完整体系。
最小盒子尺寸为2.4米×2.4米。
（图源：Ype Cuperus, 2011）空间尺寸从2.4米×2.4米到4.8米×6.0米，两个边长均按半模0.6米递进。
◇◇URBox不仅可在居住建筑中使用，它同样面向公共建筑。
设备腔的存在方便在复杂功能的建筑中各部件实现独立拆改。
下图是在基本模数限定下的Solar City 2050医院建筑。
（图源：Ype Cuperus, 2011）◇◇设计者为Solar City 2050选择的最小居住单元为3.6米×3.6米的URBox，最小户型可由四个这样的URBox组成，也就是总建筑面积50平方米左右，价格约5000美元。
以此为基础构成邻里社区。
（图源：Ype Cuperus, 2011）◆◆5.2 数学分析◇◇而以3.6米×3.6米的URBox为基本单元，等于扩大了模数。
不过3.6这个数字在数学意义上具有一定优势，因为我们知道，合理的模数体系需要数字数量少，数值关系好，搭配良好才便于灵活组合。
（图源：徐勤, 1982）◇◇3.6米简化为36分米来看，其约数有2、3、4、6、12、18六个，数量相对较多。
3.3米约数就只有3和11两个，即便比3.6大的4.0和4.2也没超过它，约数也都是六个（2、4、5、8、10、20和2、3、6、7、14、21）。
自身约数越多，与其他数字匹配时拥有共同分模数的概率就越高（参见上表）。
◇◇3.6米无疑具有数学上的合理性。
◆◆5.3 模数网格◇◇Solar City 2050毕竟是城市尺度的方案，它的URBox从1.2米到3.6米，只是完成了模数量化，而没有完成模数坐标化，即网格定位。
这个话题比较大，限于篇幅只稍提两句。
◇◇URBox的典型节点中包含一个设备腔，单看局部节点还不错，但可能影响到其他工业化部件的尺寸位置，需要协调各部分的构成关系。
（图源：王志周, 1979）双列柱网定位法也许适合URBox的设备腔。
按照开放建筑的思路在填充构件中增加一个层次，方便实现IFD可独立拆改的目标。
◇◇URBox进入实际建造程序时仍将遇到许多典型问题，例如轴线对中还是偏心，两者哪个需要的构件类型更少——工业化追求最少的构件类型。
还有最常见的边中差异，即外围护构件与内部分隔构件因对位关系不同而造成的尺寸差别，等等。
（图源：王志周, 1979）◇◇上图这个M. J. S体系（Modular Jointing System）是一种特殊做法，使用L、T和十字形三种标准连接构件，形成连接节头的标准化，主体构件类型可以做到尽量少。
◆◆5.4 功能适应性◇◇3.6米的URBox功能适应性较好。
在居住空间和公共空间中，3.6米的墙体间距往往刚好既不突破上限也不击穿下限。
◇◇说来也巧，手边有一份工业化住宅设计作业不仅同样使用了3.6米×3.6米的模数网格，还采取了M. J. S体系的连接方法。
（图源：同济大学四年级学生作业 高喆 霍椰婷）◇◇又记起我自己以前做的一个风景区旅馆，因基地面积限制，所有标准客房也都采用了3.6米开间。
电视柜前通道略局促，不过现在电视机变薄后这个问题也不存在了。
（图源：自绘）◇◇相邻的跨溪小餐厅同样是3.6米开间，仍较为适宜。
（图源：自绘）◇◇以上三例从侧面印证了URBox以3.6米为基本尺寸的功能适应性。
后话◇◇Solar City 2050之所以加入开放建筑和精益建造思想，纯粹因为代尔夫特理工大学以往的研究积累。
这个方案看似很深入（甚至探讨了节点作法），不过明显缺少了中间环节，即在城市规划和城市设计尺度上体现建筑工业化及其开放思路。
◇◇将标准化网格控制应用于城市尺度的研究当然也有不少，并且既然用到标准化技术，就必然会存在可变性设想。
（图源：Aditya Vipparti, 2011）◇◇上图这个以固定框架结合变化框架的思路，与开放建筑的层次概念有异曲同工之妙，它探讨的也是在固定框架下如何实现可变操作。
Solar City 2050正需要在这个尺度上构想出有特色的、并且能够结合开放建筑、精益建造和IFD可拆改系统的整体想法，才会真正具有说服力。
References:Ype Cuperus, Dirk Smets. URBox, High-Tech Energy and Informal Housing[C]//Architecture in the Fourth Dimension. Boston: Ball State University, 2011: 417-423Aditya Vipparti. Adapting to a Culture of ‘Transience’ - Design Methodology for the 21st Centruy City[C]//Architecture in the Fourth Dimension. Boston: Ball State University, 2011: 280-286Van den Brand, Geert-Jan, Damen Bouwcentrum. IFD Building in Europe - A blueprint for production and delivery of customer satisfaction oriented buildings[C]//20th International Symposium on Automation and Robotics in Construction ISARC 2003. The Future Site. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2003: 55-60Jelena Nikolic. Development of Industrialized, Flexible and Demountable Multifamily Buildings: IFD Collective Housing[C]//Proceedings from the 7th International Conference on Innovation in Architecture, Engineering and Construction, AEC201. Sao Paulo 15-17 August 2012. 2012.Marcel Tichem. A Design Coordination Approach to Design For X[M]. Delft: Delft University of Technology, 1997Van Gassel, Frans. Experiences with the Design and Production of an Industrial, Flexible, and Demountable (IFD) Building System[J]. NIST special publication SP, 2003: 167-172.Elma Durmisevic. Transformable building structures: design for dissassembly as a way to introduce sustainable engineering to building design & construction[M]. TU Delft, Delft University of Technology, 2006.Jelena Nikolic. Multifamily Open Building: Application of “open building” approach in design and construction process of multifamily housing[D]. Barcelona: Departamento de Construcciones Arquitectónicas I, Universidad Politécnica de Catalunya, 2011https://en.wikipedia.org/wiki/Lean_constructionN. John Habraken官方网站：http://www.habraken.comMBA智库. 精益建造[DB/OL]. [2016-08-03]. http://wiki.mbalib.com/wiki/精益建造徐勤. 工业化住宅建筑参数几个问题的探讨[J]. 哈尔滨建筑工程学院学报, 1982, 4: 005.王志周. 建筑工业化与模数制[J]. 冶金建筑, 1979, 1: 001.