基于耦園的小區(qū)規(guī)劃生成設(shè)計(jì)拓?fù)鋵W(xué)分析

孫勝男，張一卓

(聊城大學(xué) 建筑工程學(xué)院,山東 聊城 252059)

拓?fù)鋵W(xué)起源于著名的七橋問題。1736年歐拉解決了該問題后，于1750年發(fā)表了歐拉多面體公式，標(biāo)志著拓?fù)鋵W(xué)的誕生。其后，拓?fù)鋵W(xué)在各個學(xué)科都得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)常以歐氏幾何作為其幾何理論支撐，然而歐氏幾何是一門定量研究的幾何理論，在研究不規(guī)則構(gòu)圖時常常會有較大的制掣。拓?fù)鋵W(xué)則是一門定性的幾何理論，其研究的是幾何形體一些更本質(zhì)的特征，如點(diǎn)的數(shù)量、順序甚至圖形對人的心理沖擊等因素的聯(lián)系等[1]。拓?fù)鋵W(xué)在研究自由構(gòu)圖時具有獨(dú)特優(yōu)勢，并且可以深刻地剖析空間構(gòu)成中深層次的聯(lián)系。

耦園是明清私家園林中的杰出代表，以其自然不對稱的布局、奇趣不規(guī)則的空間形態(tài)取得了獨(dú)特的空間效果，故以傳統(tǒng)的歐氏幾何作為理論平臺去研究它的空間生成邏輯是非常困難的。拓?fù)鋵W(xué)“定性”而不“定量”的研究方式可對園林的空間構(gòu)成系統(tǒng)進(jìn)行研究、歸納和總結(jié)。本文通過一系列的拓?fù)鋵W(xué)分析，將耦園的空間形態(tài)、空間感受和路徑應(yīng)用到現(xiàn)代小區(qū)設(shè)計(jì)，以期帶給使用者居于耦園般的生活體驗(yàn)。

1 園林空間骨架處理

1.1 園林空間原型確定

蘇州耦園地理位置優(yōu)越，又蘊(yùn)含深刻的歷史人文軌跡，加上建筑美感、山水空間設(shè)計(jì)饒富巧思，使它成為遠(yuǎn)離人事紛擾的芳草園[2]。它由一對伉儷情深的夫婦所建，不僅體現(xiàn)著古代士族“城市山水”的價(jià)值觀，更處處透發(fā)著濃濃的生活情趣，符合當(dāng)代城市居民的居住觀念。本文選取耦園東園作為園林空間原型。

1.2 園林空間骨架提取

在運(yùn)用拓?fù)鋵W(xué)對空間形態(tài)進(jìn)行處理時，大致可分為4個步驟：設(shè)定初始狀態(tài)、建立轉(zhuǎn)換機(jī)制、制定評價(jià)機(jī)制和編寫設(shè)計(jì)程序。

1.2.1 園林骨架初始形態(tài)設(shè)定

路徑作為園林游覽路線穿插于園林各個景點(diǎn)之間，引導(dǎo)游人前行欣賞園中各景，因此可以認(rèn)為人對園林的體驗(yàn)是以路徑為基礎(chǔ)的[3]。結(jié)點(diǎn)和弧段是反映拓?fù)潢P(guān)系的兩個基本要素[4]，其中弧段指的就是連接空間節(jié)點(diǎn)的路段，而結(jié)點(diǎn)就是園林中的空間節(jié)點(diǎn)，即建筑空間或景觀空間。

1)主要路徑的提取

如圖1所示，整個耦園東園的空間結(jié)構(gòu)是以一條主要路徑串聯(lián)起主要功能景觀空間的，即建筑學(xué)空間原型中常被提及的線型平面。自主要入口開始，經(jīng)過各樓閣亭榭、山石水木等不同的空間節(jié)點(diǎn)，最終到達(dá)游園出口。將耦園主要的游覽路徑加以提煉，抽象出路徑的具體組織形式，僅保留具有骨架意義的線段，可以清晰地觀察到路徑上的主要空間節(jié)點(diǎn)分布。

2)空間節(jié)點(diǎn)的提取

主要路徑提取完畢后，根據(jù)平面圖中所顯示的各空間類型，可以提取出耦園不同的空間節(jié)點(diǎn)。在提取空間節(jié)點(diǎn)時，將形態(tài)各異的具體空間抽象成不包含具體形態(tài)的均質(zhì)空間點(diǎn)，而后根據(jù)節(jié)點(diǎn)的空間性質(zhì)變化，將節(jié)點(diǎn)歸納為6個主要的屬性空間。此處所述空間性質(zhì)變化，主要是指空間的圍合與開敞變化給人帶來的空間感受的變化。例如剛剛進(jìn)入耦園后，是一連串的圍合程度較高的實(shí)體空間，因此該處若干節(jié)點(diǎn)被歸納為一個空間區(qū)域，并輔以相同的顏色。在結(jié)束這段空間后，空間性質(zhì)發(fā)生了變化，空間的圍合程度降低直至消失，取而代之的是一片開闊的景觀，因此接下來的幾處相同空間性質(zhì)的節(jié)點(diǎn)歸入下一個空間區(qū)域，同樣輔以相同的顏色加以示意，以此類推。完成空間路徑各個節(jié)點(diǎn)的提取后，園林空間原型骨架如圖2所示。

圖2 園林空間原型骨架Fig. 2 Spatial prototype frame of Couples Garden

1.2.2 轉(zhuǎn)換機(jī)制的建立

在進(jìn)行拓?fù)渥兓瘯r，必須要有一套確定的機(jī)制作為拓?fù)渥冃蔚钠脚_。規(guī)則的“適應(yīng)性衍生”是生成設(shè)計(jì)得以進(jìn)行的根本。為了揭示規(guī)則變化的深層結(jié)構(gòu)，我們借用“機(jī)制”來描述規(guī)則衍生的過程。生成機(jī)制主要由形態(tài)、效能、生成3個核心概念組成，“形態(tài)”是“生成體系”的物質(zhì)載體[5]。為保持園林空間骨架原型的空間感受不變，而變換其原始的形態(tài)以滿足新項(xiàng)目的需要，其轉(zhuǎn)換機(jī)制以“形態(tài)要素”為中介。在保持其“弧段”和“節(jié)點(diǎn)”的空間結(jié)構(gòu)體系不變的前提下，受項(xiàng)目地形、道路關(guān)系等諸多實(shí)際因素的限制，需對空間原型骨架形態(tài)做出一定的拓?fù)渥冃?，如根?jù)實(shí)際項(xiàng)目要求，小區(qū)需設(shè)兩個主要入口，分別朝北向和東向，小區(qū)主要車行道路應(yīng)滿足“通而不暢”的要求等。

1.2.3 制定評價(jià)機(jī)制和編寫設(shè)計(jì)程序

評價(jià)機(jī)制主要起效能評價(jià)的作用，即對方案設(shè)計(jì)概念的實(shí)現(xiàn)程度是否滿足預(yù)期、功能性能是否能夠滿足使用者的生產(chǎn)生活需要等進(jìn)行評價(jià)。在評價(jià)機(jī)制做出反饋后，轉(zhuǎn)換機(jī)制會對生成規(guī)則做出調(diào)整，以保證生成的形態(tài)愈加合理。

完成前面的步驟后，根據(jù)設(shè)定編寫設(shè)計(jì)程序。

1.3 園林空間骨架的拓?fù)渥冃?/h3>

在園林空間原型骨架的基礎(chǔ)上，作出如圖3所示的第一次拓?fù)渥冃??？梢钥闯觯敬瓮負(fù)渥冃螌儆谕負(fù)渫咦冃?，即在形態(tài)變化過程中可以發(fā)生拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲、放大、縮小及其組合作用的形態(tài)變化，發(fā)生這些同胚變換時還可以同時引起皺折或展平折痕，與形態(tài)發(fā)生變化前的原生形態(tài)有著一定的聯(lián)系，仍然可以分辨出形態(tài)之間變換的傳承關(guān)系[6]。在完成第一次拓?fù)渥冃魏?，可以看出雖然骨架的歐氏幾何形態(tài)發(fā)生了巨大的變化，但是基本的空間結(jié)構(gòu)卻與園林空間原型保持一致，在進(jìn)行空間體驗(yàn)時，依然可以保持與原始園林空間相似的空間感受。

圖3 第一次拓?fù)渥冃蜦ig.3 The first topological deformation

第一次空間骨架拓?fù)渥冃魏?，空間骨架形態(tài)已基本滿足項(xiàng)目基地的各項(xiàng)需要，但為了使骨架形態(tài)更符合當(dāng)代生活需求和審美觀感，滿足園林空間觀感中路徑曲折縈繞、自然的要求，機(jī)制對生成規(guī)則做出調(diào)整后實(shí)現(xiàn)了第二次拓?fù)渥冃危闪巳鐖D4所示的空間骨架形態(tài)。

圖4 第二次拓?fù)渥冃蜦ig.4 The second topological deformation

第一次拓?fù)渥冃涡螒B(tài)作為基礎(chǔ)空間網(wǎng)格處理時的骨架結(jié)構(gòu)，第二次拓?fù)渥冃涡螒B(tài)作為空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)渥冃螘r的骨架結(jié)構(gòu)。

2 基于空間骨架的小區(qū)空間形態(tài)拓?fù)涮幚?/h2>

實(shí)際操作中，需要基于空間骨架對整體空間進(jìn)行適用于實(shí)際地塊的處理。如圖5所示，方案設(shè)計(jì)用地位于B地塊，整體地塊大致呈正方形。

圖5 方案設(shè)計(jì)用地Fig.5 Project site

2.1 基于空間骨架的項(xiàng)目用地處理

在進(jìn)行項(xiàng)目用地處理時，首先將地塊像素化，分割成均質(zhì)的矩形塊，而后植入生成的空間骨架形態(tài)。這一過程具體可分為兩個部分。

1)將空間骨架中的路徑系統(tǒng)，即第一次生成的拓?fù)淇臻g形態(tài)植入像素網(wǎng)格中，此時路徑在空間網(wǎng)格中支撐起了初始的空間骨架。

2)根據(jù)空間點(diǎn)的空間性質(zhì)，將處于空間點(diǎn)分布位置處的網(wǎng)格涂色以示意不同的空間屬性，形成小區(qū)空間形態(tài)原型。最終效果如圖6所示。

圖6 空間形態(tài)原型Fig. 6 Prototype of space

2.2 基于空間骨架的空間形態(tài)拓?fù)渥冃?/h3>

具有相似空間屬性的區(qū)域，由于其空間感受相似，在原始的園林空間中，這些節(jié)點(diǎn)也是通過一個完整的序列給人以一個完整的空間區(qū)域體驗(yàn)的。因此對具有相似空間屬性的空間區(qū)域進(jìn)行合并，形成了6個主要的屬性空間。其中由于2個屬性空間區(qū)域由一條虛化路徑聯(lián)系，具有行為的可達(dá)性，并且在視線上呈現(xiàn)通透聯(lián)系，在視線上亦具有可達(dá)性，所以其空間屬性相似，可歸納為一個屬性空間。這樣就形成了5個主要的空間區(qū)域，對應(yīng)小區(qū)規(guī)劃中不同的建筑組團(tuán)。

在完成空間形態(tài)的原始處理后，將生成的形態(tài)原型設(shè)定為初始狀態(tài)，以空間骨架第二次拓?fù)渥冃蔚玫降男螒B(tài)為轉(zhuǎn)換機(jī)制對其進(jìn)行拓?fù)渥冃?，得到的最終拓?fù)淇臻g形態(tài)如圖7所示。

圖7 最終的拓?fù)淇臻g形態(tài)Fig.7 Final form of space on topology

經(jīng)變形得到的最終拓?fù)淇臻g已經(jīng)形成了基于耦園空間關(guān)系的新形態(tài)，但不同的空間區(qū)域還處于均質(zhì)的狀態(tài)。為了還原耦園空間的固有空間屬性，需要對不同的空間區(qū)域做出針對性處理。

3 拓?fù)渥罱K形態(tài)的空間感受處理

基于原有園林的空間體驗(yàn)營造新地形的空間感受時，首先應(yīng)了解園林空間的特質(zhì)。江南傳統(tǒng)園林在對有限空間的處理上，有獨(dú)特、豐富的經(jīng)驗(yàn)和手法，如空間對比、空間分隔、空間曲折及其組合等方法[7]。

3.1 空間特質(zhì)的拓?fù)鋵W(xué)轉(zhuǎn)譯

在轉(zhuǎn)譯耦園的空間特質(zhì)時，鑒于空間是一個無形的抽象概念，因此引入“心理拓?fù)洹钡母拍?。?dāng)建筑的使用者處于某建筑空間里，在心理上享有與拓?fù)浣ㄖ瑯拥男睦砀惺軙r，含有這樣空間的建筑為心理拓?fù)浣ㄖ8]。三維空間之間相互的影響常可以產(chǎn)生超越三維的效果，以常規(guī)的拓?fù)鋵W(xué)幾何理論很難將這種多維度的感受表現(xiàn)出來。但是通過心理拓?fù)涞氖侄危芯扛鞣N空間變化對心理產(chǎn)生影響的原因，并總結(jié)成拓?fù)淇臻g原型，基于原有空間核心進(jìn)行拓?fù)渥冃?，就可達(dá)到心理拓?fù)涞男Ч?/p>

3.1.1 空間對比的轉(zhuǎn)譯

空間對比的形式有許多種，在選取的耦園空間原型中，主要有曠奧、虛實(shí)等對比形式。曠奧對比一般指帶給人開敞明亮感覺的空間與給人沉悶壓抑之感空間的對比，兩者間的強(qiáng)烈沖突帶給人猛烈的心理變化。虛實(shí)對比則是具有高圍合度的實(shí)體與低圍合度的虛體的對比，帶給人豐富的空間體驗(yàn)。二者均是通過兩種截然不同的空間類型的猛烈轉(zhuǎn)變給人以多層次的體驗(yàn)，故空間對比的原型即將幾種互相對立的空間以一定的方式加以組合，通過其類型的差異營造對比感。在進(jìn)行心理拓?fù)渥冃螘r，由于內(nèi)核存在于空間巨大差異的對比而非形式的變化，所以其變形不局限于大小、虛實(shí)的對比，通過明暗、規(guī)則與不規(guī)則等的對比變化，同樣可以達(dá)到空間對比的效果。

3.1.2 空間分隔的轉(zhuǎn)譯

空間的分隔同樣具有多種形式，在耦園中常見的有兩種，即實(shí)隔與虛隔。

實(shí)隔即運(yùn)用阻隔視線的物體或空間將兩個空間分隔開，達(dá)到藏而不露的效果，并通過一些心理暗示的語匯引發(fā)人探索的興趣。實(shí)隔的空間原型可以轉(zhuǎn)譯為以實(shí)體構(gòu)筑物、建筑物甚至植物等阻隔人視線的可達(dá)性，保留其行為的可達(dá)性，甚至保留兩個空間之間聲音的可達(dá)性，以保留出空間內(nèi)核，在其他方面做出變化。

虛隔即是通過視線可達(dá)、滲透性的分隔手段，在兩個空間相接觸的層面做出模糊于兩種空間屬性之間的空間暗示，使人同時接受兩套空間系統(tǒng)的影響，自然地進(jìn)行空間體驗(yàn)的過渡。這種模糊邊界的空間原型即是虛隔空間原型。

3.1.3 空間曲折的轉(zhuǎn)譯

空間的曲折就是在造園過程中為求景境的變幻，達(dá)到引人入勝的效果和意境的深遠(yuǎn)，在空間布局上極盡蜿蜒曲折之能事，并發(fā)展成對空間曲折性的追求，各個空間交互穿插，形成曲折多變的空間序列，帶給游人曲折無窮盡的空間意境[9]。曲折空間在進(jìn)行拓?fù)滢D(zhuǎn)譯時，應(yīng)注意其“曲”不止于形態(tài)，而是在于空間體驗(yàn)的迂回往復(fù)，如視線的回放與轉(zhuǎn)移、建筑語匯的反復(fù)出現(xiàn)等。轉(zhuǎn)移到空間原型上，就是在形態(tài)曲折的基礎(chǔ)上在空間中出現(xiàn)曲折的概念，使人在空間體驗(yàn)的過程中重復(fù)切入到相同或相似的空間中，帶給人幽深奇幻之感。

3.2 基于心理拓?fù)涞目臻g營造

3.2.1 建筑組團(tuán)的營造

在完成空間的拓?fù)鋵W(xué)轉(zhuǎn)譯后，即可將耦園的空間原型一一對應(yīng)到新的空間體系中去。如圖8所示，每一個空間區(qū)域都對應(yīng)于新方案的一個建筑組團(tuán)，以保持空間區(qū)域的完整性、統(tǒng)一性和可操作性。方案最終空間結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖8 空間體系Fig.8 Spatial system

圖9 最終空間結(jié)構(gòu)Fig. 9 Final spatial structure

1號區(qū)域在原有園林空間中屬于實(shí)體空間較多的區(qū)域，其空間較封閉，因此在營造1號空間區(qū)域時需注意其空間應(yīng)較私密、建筑形體應(yīng)較高大、建筑密度可適度增加，或者種植較為高大濃密的植物，營造封閉的空間。2號區(qū)域則比較開敞明亮，給人以壓抑后得見天光的感受，因此其區(qū)域建筑密度應(yīng)適度降低，建筑高度也不應(yīng)過高，才能給人以心曠神怡之感。二者間形成的曠奧對比，體現(xiàn)在建筑密度、景觀的營造方式等各方面。

3號區(qū)域較為特殊，其室內(nèi)外空間交叉滲透，且中間并無實(shí)隔。因此在營造這部分空間時，采用形體對比的方式，分別在3號區(qū)域兩個部分建造曲線山形建筑和較為規(guī)整的方盒子建筑，并且在建筑中營造大量灰空間，既能體現(xiàn)這兩部分的不同，又使人在相似的空間體驗(yàn)中感受到空間的連續(xù)性。

4號空間同樣是比較開敞的空間，并且由于水景的存在產(chǎn)生了使人停留的活動空間。因此在營造4號空間時，不僅規(guī)劃了小型高爾夫球場、垂釣池等大量室外休閑場所，小區(qū)中主要的公共服務(wù)建筑也集中于此，在場地功能、場所氛圍等多個方面創(chuàng)造出有利于使用主體間、使用主體與自然環(huán)境間互相交流的空間特質(zhì)。

5號空間與1號空間相似，因此在設(shè)計(jì)時獨(dú)立成為一個組團(tuán)，但其原型空間還具有內(nèi)外滲透的特性，因此該區(qū)域同樣營造有較多灰空間。

6號區(qū)域與2號區(qū)域空間屬性類似，空間感受基本相同，且視線可達(dá)性較好，只是兩個區(qū)域之間有一道虛隔斷。所以在空間營造時，該兩個區(qū)域保持高度一致性，只是在區(qū)域中間以水池介入的方式產(chǎn)生空間細(xì)微的變化。

3.2.2 小區(qū)路徑的營造

小區(qū)路徑遵循原有空間蜿蜒曲折的特性，并且通過心理拓?fù)涞氖侄伪Ａ艨臻g的曲折。小區(qū)共分為三級路徑：小區(qū)級道路、組團(tuán)級道路和人行道路，其與植物景觀、水池景觀相結(jié)合，再現(xiàn)了耦園曲徑通幽的空間感受，最終形態(tài)如圖10所示。

圖10 路徑最終形態(tài)Fig.10 Final form of road system

4 結(jié)論

通過本次方案一系列的拓?fù)鋵W(xué)生成過程分析，歸納出在現(xiàn)代小區(qū)設(shè)計(jì)中，基于古典私家園林、運(yùn)用拓?fù)鋵W(xué)理論進(jìn)行空間形態(tài)、空間感受、路徑生成的一般過程與方法，并得出如下結(jié)論：

1)路徑應(yīng)該先于其他具體空間出現(xiàn)在分析的首要位置，依據(jù)路徑的拓?fù)鋵W(xué)特性抽象出園林空間原型的空間骨架結(jié)構(gòu)，以便于方案的進(jìn)一步生成和分析。

2)在進(jìn)行園林空間序列分析時，可將園林平面網(wǎng)格化處理，并將具體的園林空間節(jié)點(diǎn)化，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的組合歸納出空間序列的變化，并總結(jié)出各空間序列的空間屬性。

3)在進(jìn)行空間感受的拓?fù)渲貥?gòu)時，可不局限于具體形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還可以采用“心理拓?fù)洹钡姆绞?，以人的心理感受作為拓?fù)渥冃沃械牟蛔兞浚鴮⒕唧w空間的“量”與“形”作為可變量進(jìn)行操作，這樣得出的空間對于空間原型依然具有強(qiáng)繼承性。