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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間節(jié)點(diǎn)或時間段的準(zhǔn)確環(huán)境信息。根據(jù)人的活動特征設(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,而物理環(huán)境的好壞最終取決于人在活動時的感受,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)測人們對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)時交互設(shè)計(jì)。
2、空間句法理論的引入
用數(shù)學(xué)模型來描述空間,并將結(jié)果以可視化的方式表達(dá)出來,用以預(yù)測和判斷空間對人的行為的影響。Depthmap是英國UCL大學(xué)研究并設(shè)計(jì)的空間句法軟件,目前在國內(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,通過空間的數(shù)字化表達(dá),模擬其對人的行為影響的一般規(guī)律,從而部分代替長期的行為觀察。
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研究對象的選取
研究對象為哈爾濱市某居住小區(qū)的局部地段,建成時間為2012年。據(jù)寒地氣候特征,將研究時間范圍確定為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)用過程類似,在此不做贅述。利用Depthmap研究公共空間屬性對研究范圍平面進(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),通過對所選分析點(diǎn)的空間整合度和太陽輻射強(qiáng)度的模擬和數(shù)據(jù)比對,得到與公共空間使用情況相關(guān)的日照環(huán)境評價。為得到分析點(diǎn)的整合度值,需要對軸線圖進(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間分布特點(diǎn),選取每日三個時間段進(jìn)行研究:晨練時間8:00~10:00,午后活動時間12:00~14:00,傍晚活動時間14:00~16:00。采用的算法是特定時段的日均輻射量模擬計(jì)算,得到不同時段太陽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)冬季每月逐時平均太陽輻射值,對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分別得出各點(diǎn)日均太陽輻射值的堆積面積圖表??梢钥闯?,分析點(diǎn)冬季日照輻射強(qiáng)度分布隨時辰變化差異很大。
4.2模擬結(jié)果綜合分析
利用已得到的分析點(diǎn)太陽輻射數(shù)據(jù),計(jì)算三個時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,各個時段的太陽輻射都較強(qiáng),適宜布置小區(qū)主要公共空間;B點(diǎn):整合度較低,各時段太陽輻射都較弱,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,適合作為兒童活動場地;D點(diǎn):整合度較高,午后的太陽輻射較強(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。E點(diǎn):整合度低,午后和傍晚的太陽輻射強(qiáng)度相對較低,而晨間太陽輻射較強(qiáng),適合布置開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段的太陽輻射情況,對現(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)小廣場應(yīng)盡量靠向北側(cè)建筑,且適合布置運(yùn)動設(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。
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,用EcotectAnalysis和Depthmap兩種軟件分別對公共空間的物理環(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,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)