◇◇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*阳城太**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: 417-423
- Aditya 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: 280-286
- Van 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: 55-60
- Jelena 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, 1997
- Van 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, 2011
- https://en.wikipedia.org/wiki/Lean_construction
- N. John Habraken官方网站：http://www.habraken.com
- MBA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.