探究寒地公共空間的設(shè)計(jì)方法

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1、空間句法與環(huán)境模擬的引入

能夠得到各種空間的任意時(shí)間節(jié)點(diǎn)或時(shí)間段的準(zhǔn)確環(huán)境信息。根據(jù)人的活動(dòng)特征設(shè)計(jì)公共空間。居住區(qū)公共空間的布局直接影響居民的日常戶外活動(dòng)，而物理環(huán)境的好壞最終取決于人在活動(dòng)時(shí)的感受，居住區(qū)的公共空間的設(shè)計(jì)既要滿足人的需求，又不能與所處的光環(huán)境相悖。而這種公共空間設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是，在方案生成之前，預(yù)測(cè)人們對(duì)特定建筑空間外部的公共空間的普遍使用特征，從而將不同功能與形態(tài)的公共空間，合理布置在用地中。以上兩者的實(shí)時(shí)交互設(shè)計(jì)。

2、空間句法理論的引入

用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述空間，并將結(jié)果以可視化的方式表達(dá)出來(lái)，用以預(yù)測(cè)和判斷空間對(duì)人的行為的影響。Depthmap是英國(guó)UCL大學(xué)研究并設(shè)計(jì)的空間句法軟件，目前在國(guó)內(nèi)相關(guān)研究較少。Depthmap的研究范圍很廣，小到建筑室內(nèi)空間的深度圖，大到城市甚至國(guó)家的空間整合度，其在居住區(qū)公共空間所發(fā)揮的作用就是，通過(guò)空間的數(shù)字化表達(dá)，模擬其對(duì)人的行為影響的一般規(guī)律，從而部分代替長(zhǎng)期的行為觀察。

3、環(huán)境模擬技術(shù)的運(yùn)用

城市空間的物理環(huán)境，充滿了復(fù)雜性、可變性和不確定因素，居住空間亦是如此，不同的建筑布局，均能對(duì)物理環(huán)境產(chǎn)生不同的影響。這種復(fù)雜性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)或手動(dòng)計(jì)算的范疇，物理環(huán)境數(shù)字模擬技術(shù)，為科學(xué)、準(zhǔn)確的建筑與規(guī)劃可持續(xù)設(shè)計(jì)提供了可能性。影響居住區(qū)公共空間的環(huán)境因素主要包括風(fēng)、光、熱、聲。相關(guān)的模擬軟件多種多樣，最常用的有EcotectAnalysis和CFD流體動(dòng)力學(xué)系列軟件。

4、典型居住區(qū)冬季公共空間設(shè)計(jì)方法優(yōu)化

以哈爾濱某居住區(qū)為例

4.1研究對(duì)象的選取

研究對(duì)象為哈爾濱市某居住小區(qū)的局部地段，建成時(shí)間為2012年。據(jù)寒地氣候特征，將研究時(shí)間范圍確定為11月1日至翌年3月31日。本例著重介紹物理環(huán)境中的日照環(huán)境與空間句法的結(jié)合，其他物理環(huán)境的運(yùn)用過(guò)程類似，在此不做贅述。利用Depthmap研究公共空間屬性對(duì)研究范圍平面進(jìn)行處理，僅保留建筑和外圍邊界，使用Depthmap中的AxialMap功能，小區(qū)戶外空間被轉(zhuǎn)譯為軸線圖，將得到的軸線圖進(jìn)一步計(jì)算，通過(guò)rungraphanalyses操作，得到體現(xiàn)空間整合度的Integrationmap，整合度表達(dá)了系統(tǒng)中某一空間與其它空間的離散程度，空間的整合度越高，空間可達(dá)性越強(qiáng)，整合度越低則相反。如圖每條軸線都有自己的整合度屬性值，軸線顏色反應(yīng)了整合度的高低，偏向紅色的值高，偏向藍(lán)色的值低。通過(guò)ReducetoFewestLineMap命令得到概括性軸線圖，使之與居住區(qū)現(xiàn)有的公共空間疊合。從公共空間的分布和交通流線來(lái)看，規(guī)劃方案的空間結(jié)構(gòu)與模擬結(jié)果大部分相符。選取不同整合度的軸線與方案中不同類型公共空間的交叉點(diǎn)作為分析點(diǎn)，通過(guò)對(duì)所選分析點(diǎn)的空間整合度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的模擬和數(shù)據(jù)比對(duì)，得到與公共空間使用情況相關(guān)的日照環(huán)境評(píng)價(jià)。為得到分析點(diǎn)的整合度值，需要對(duì)軸線圖進(jìn)行VisibilityGraph分析，得到可視整合度圖，公共空間的每一個(gè)細(xì)分單元均計(jì)算了整合度值，分析點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表所示對(duì)居住區(qū)公共空間的日照輻射情況進(jìn)行模擬，根據(jù)寒地居住區(qū)公共空間冬季使用時(shí)間分布特點(diǎn)，選取每日三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行研究：晨練時(shí)間8:00~10:00，午后活動(dòng)時(shí)間12:00~14:00，傍晚活動(dòng)時(shí)間14:00~16:00。采用的算法是特定時(shí)段的日均輻射量模擬計(jì)算，得到不同時(shí)段太陽(yáng)輻射的等值線圖利用Ecotect的數(shù)據(jù)分析功能，計(jì)算各分析點(diǎn)冬季每月逐時(shí)平均太陽(yáng)輻射值，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別得出各點(diǎn)日均太陽(yáng)輻射值的堆積面積圖表。可以看出，分析點(diǎn)冬季日照輻射強(qiáng)度分布隨時(shí)辰變化差異很大。

4.2模擬結(jié)果綜合分析

利用已得到的分析點(diǎn)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，計(jì)算三個(gè)時(shí)段的冬季日均輻射強(qiáng)度，結(jié)合Depthmap計(jì)算得出的分析點(diǎn)空間整合度，描述各分析點(diǎn)冬季環(huán)境特征。A點(diǎn)：整合度高，各個(gè)時(shí)段的太陽(yáng)輻射都較強(qiáng)，適宜布置小區(qū)主要公共空間；B點(diǎn)：整合度較低，各時(shí)段太陽(yáng)輻射都較弱，不適宜布置大的公共空間，可考慮布置綠化或停車；C點(diǎn)：整合度較高，傍晚的輻射強(qiáng)度較強(qiáng)，且緊鄰學(xué)校，適合作為兒童活動(dòng)場(chǎng)地；D點(diǎn)：整合度較高，午后的太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，結(jié)合道路適合布置小公共空間，供居民午后休閑散步、交談等活動(dòng)。E點(diǎn)：整合度低，午后和傍晚的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度相對(duì)較低，而晨間太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，適合布置開(kāi)放性較弱的公共空間，供組團(tuán)居民晨練健身。

4.3設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)合

冬季全天平均日照輻射圖，空間整合度分布圖及各時(shí)段的太陽(yáng)輻射情況，對(duì)現(xiàn)有公共空間布局提出優(yōu)化策略：A點(diǎn)核心公共空間可以向西擴(kuò)展，以充分利用良好的日照環(huán)境；D點(diǎn)所在交通空間兩側(cè)應(yīng)結(jié)合兩側(cè)開(kāi)敞空間布置座椅等設(shè)施；E點(diǎn)代表的各北側(cè)組團(tuán)小廣場(chǎng)應(yīng)盡量靠向北側(cè)建筑，且適合布置運(yùn)動(dòng)設(shè)施；B點(diǎn)代表的交叉口空間類型宜布置景觀綠化或停車場(chǎng)。

5、結(jié)論

將空間句法和數(shù)字模擬的策略引入到公共空間環(huán)境的設(shè)計(jì)研究中來(lái)，用EcotectAnalysis和Depthmap兩種軟件分別對(duì)公共空間的物理環(huán)境和空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬和分析，并將二者首次結(jié)合起來(lái)，根據(jù)不同數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，得出任意空間位置的最優(yōu)日照適應(yīng)性設(shè)計(jì)依據(jù)，并證明了兩種策略綜合使用的可能性。

作者：趙天宇 李昂 單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)