基于寒冷地區(qū)公共空間設(shè)計方法研究

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1、寒地城市居住區(qū)公共空間特征

1.1氣候差異性特征

我國嚴寒地區(qū)具有這樣的氣候特點：冬季（11月至翌年3月）長達5個月之久，氣候嚴寒、干燥。冬季太陽入射角降低，加大了建筑物的陰影區(qū)，降低了居住區(qū)公共空間獲得的太陽輻射量。受西伯利亞冷空氣的影響，我國寒地冬季主導風向為北風和西北風，風速快風力強。這些造成了寒地城鎮(zhèn)冬季與夏季的物理環(huán)境相差極大。

1.2物質(zhì)空間規(guī)劃特征

與南方居住小區(qū)不同，寒地城市居住區(qū)布局模式較為規(guī)整和簡單。目前我國寒地城市的組團布局模式主要由行列式和半圍合式組成，因為這種排布方式既可以充分利用土地，也可以使大多數(shù)住宅樓獲得較好的日照環(huán)境。

1.3使用時間分布特征

在嚴寒地區(qū)，冬季居住區(qū)公共空間較為冷清，根據(jù)寒地小城鎮(zhèn)居民的生活起居特點，冬季居民對公共空間的利用集中在早晨8:00~10：00以及下午12:00~16:00。

1.4使用人群差異性特征

大多數(shù)居住區(qū)公共空間的使用者均以中老年人為主，老年人生活規(guī)律，在居住區(qū)的活動以散步、健身、交談為主。隨著老齡化時代的到來，及留守兒童的逐年遞增，居住區(qū)老年人和兒童的比例上升，且由于活動能力和生活方式的限制，居住區(qū)的公共空間是其主要的“生活圈”和“交往圈”。

2、寒地城市居住區(qū)公共空間冬季適宜性問題

2.1缺乏主動的寒地適宜性設(shè)計

對于寒地居住區(qū)物理環(huán)境的研究，多數(shù)集中在建筑對太陽輻射的利用上，即室內(nèi)的日照環(huán)境，而忽略了公共空間日照環(huán)境和風環(huán)境等的重要性，甚至在設(shè)計中默認寒地小城鎮(zhèn)居住區(qū)的公共空間在冬季少有利用甚至無利用的觀念。實際上，光照充足、氣氛活躍、風速低的交往空間，能夠很大程度減少寒地小城鎮(zhèn)居民冬季壓抑、冷清的心理感受，提高居住品質(zhì)。

2.2景觀及公共設(shè)施的規(guī)劃布局

冬季利用方面考慮不足目前，小城鎮(zhèn)居住區(qū)的景觀規(guī)劃模式往往過于單一，較少考慮到寒地日照的特點，設(shè)施的布局也沒有與冬季物理環(huán)境相結(jié)合。我們經(jīng)?？梢钥吹綇V場、座椅等設(shè)施處在全年陰影區(qū)中，或者廣場或組團的出入口風速很大，這些都影響了居民的戶外活動意愿和時間。另外，對特定人群及其活動的特征考慮的也較少，老年人和兒童的活動時間和活動方式都比較固定，可以針對其行為特點進行物理環(huán)境的設(shè)計。

2.3設(shè)計規(guī)范不明確

評價標準難以量化現(xiàn)行日照相關(guān)規(guī)范涉及室外公共場所環(huán)境管理的很少，僅有《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》(GB50180—93)要求“托兒所、幼兒園活動場地應(yīng)有不少于1/2的活動面積在標準的建筑日照陰影線之外，居住區(qū)(含小區(qū)與組團)內(nèi)的組團綠地應(yīng)滿足有不少于1/3的綠地面積在標準的建筑日照陰影線范圍之外”。規(guī)范并沒有對地域、季節(jié)等條件進行限定，可變因素過多也導致了居住區(qū)的物理環(huán)境質(zhì)量難以進行量化。這使得在對居住區(qū)公共空間規(guī)劃管理時，沒有科學的依據(jù)和檢驗方法。

3、空間句法與環(huán)境模擬的引入

3.1解決日照環(huán)境設(shè)計問題的技術(shù)要點

對于上文總結(jié)的寒地城市居住區(qū)公共空間環(huán)境設(shè)計問題，其原因是多元的，但是其解決的方法必須包含以下三點的充分考慮和分析：（1）特定時空物理環(huán)境信息獲取。能夠得到各種空間的任意時間節(jié)點或時間段的準確環(huán)境信息。（2）根據(jù)人的活動特征設(shè)計公共空間。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。（3）以上兩者的實時交互設(shè)計。

3.2空間句法理論的引入

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，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。

3.3環(huán)境模擬技術(shù)的運用

城市空間的物理環(huán)境，充滿了復雜性、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。這種復雜性已遠遠超出設(shè)計者經(jīng)驗或手動計算的范疇，物理環(huán)境數(shù)字模擬技術(shù)，為科學、準確的建筑與規(guī)劃可持續(xù)設(shè)計提供了可能性。影響居住區(qū)公共空間的環(huán)境因素主要包括風、光、熱、聲。相關(guān)的模擬軟件多種多樣，最常用的有EcotectAnalysis和CFD流體動力學系列軟件。

4、典型居住區(qū)冬季公共空間設(shè)計方法優(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)境的運用過程類似，在此不做贅述。

4.2公共空間分析

4.2.1利用Depthmap研究公共空間屬性對研究范圍平面進行處理，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，將得到的軸線圖進一步計算，通過rungraphanalyses操作，得到體現(xiàn)空間整合度的Integrationmap，整合度表達了系統(tǒng)中某一空間與其它空間的離散程度，空間的整合度越高，空間可達性越強，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作為分析點，通過對所選分析點的空間整合度和太陽輻射強度的模擬和數(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。為得到分析點的整合度值，需要對軸線圖進行VisibilityGraph分析，得到可視整合度圖，公共空間的每一個細分單元均計算了整合度值。

4.2.2公共空間日照環(huán)境模擬對居住區(qū)公共空間的日照輻射情況進行模擬，根據(jù)寒地居住區(qū)公共空間冬季使用時間分布特點，選取每日三個時間段進行研究：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，計算各分析點冬季每月逐時平均太陽輻射值，對數(shù)據(jù)進行處理，分別得出各點日均太陽輻射值的堆積面積圖表?？梢钥闯?，分析點冬季日照輻射強度分布隨時辰變化差異很大。

5、結(jié)論

本文通過分析研究我國寒地小城鎮(zhèn)居住區(qū)公共空間冬季日照環(huán)境特征，總結(jié)其寒地適應(yīng)性規(guī)劃的必要性和問題所在，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)計研究中來，利用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)大學建筑學院