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(gè)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(shí)常常會(huì)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(duì)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(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(duì)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(tái)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(duì)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(duì)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(duì)空間形態(tài)進(jìn)行處理時(shí)，大致可分為4個(gè)步驟：設(shè)定初始狀態(tài)、建立轉(zhuǎn)換機(jī)制、制定評(píng)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(gè)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(duì)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(gè)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(gè)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(shí)，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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，必須要有一套確定的機(jī)制作為拓?fù)渥冃蔚钠脚_(tái)。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(gè)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(duì)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(gè)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(píng)價(jià)機(jī)制和編寫設(shè)計(jì)程序

評(píng)價(jià)機(jī)制主要起效能評(píng)價(jià)的作用，即對(duì)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(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)機(jī)制做出反饋后，轉(zhuǎn)換機(jī)制會(huì)對(duì)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?，本次拓?fù)渥冃螌儆谕負(fù)渫咦冃危丛谛螒B(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(shí)還可以同時(shí)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)渥冃魏螅梢钥闯鲭m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(shí)，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(duì)生成規(guī)則做出調(diào)整后實(shí)現(xiàn)了第二次拓?fù)渥冃?，生成了如圖4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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，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(gè)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(shí)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(gè)完整的序列給人以一個(gè)完整的空間區(qū)域體驗(yàn)的。因此對(duì)具有相似空間屬性的空間區(qū)域進(jìn)行合并，形成了6個(gè)主要的屬性空間。其中由于2個(gè)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(gè)屬性空間。這樣就形成了5個(gè)主要的空間區(qū)域，對(duì)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(duì)其進(jìn)行拓?fù)渥冃危玫降淖罱K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(duì)不同的空間區(qū)域做出針對(duì)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(yíng)造新地形的空間感受時(shí)，首先應(yīng)了解園林空間的特質(zhì)。江南傳統(tǒng)園林在對(duì)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(duì)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(shí)，鑒于空間是一個(gè)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(shí)，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?？梢援a(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?，研究各種空間變化對(duì)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(duì)比的轉(zhuǎn)譯

空間對(duì)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(duì)比形式。曠奧對(duì)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(duì)比，兩者間的強(qiáng)烈沖突帶給人猛烈的心理變化。虛實(shí)對(duì)比則是具有高圍合度的實(shí)體與低圍合度的虛體的對(duì)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(duì)比的原型即將幾種互相對(duì)立的空間以一定的方式加以組合，通過其類型的差異營(yíng)造對(duì)比感。在進(jìn)行心理拓?fù)渥冃螘r(shí)，由于內(nèi)核存在于空間巨大差異的對(duì)比而非形式的變化，所以其變形不局限于大小、虛實(shí)的對(duì)比，通過明暗、規(guī)則與不規(guī)則等的對(duì)比變化，同樣可以達(dá)到空間對(duì)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)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(duì)空間曲折性的追求，各個(gè)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(shí)，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(yíng)造

3.2.1 建筑組團(tuán)的營(yíng)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(duì)應(yīng)到新的空間體系中去。如圖8所示，每一個(gè)空間區(qū)域都對(duì)應(yīng)于新方案的一個(gè)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(hào)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(yíng)造1號(hào)空間區(qū)域時(shí)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(yíng)造封閉的空間。2號(hào)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(duì)比，體現(xiàn)在建筑密度、景觀的營(yíng)造方式等各方面。

3號(hào)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(yíng)造這部分空間時(shí)，采用形體對(duì)比的方式，分別在3號(hào)區(qū)域兩個(gè)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(yíng)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(hào)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(dòng)空間。因此在營(yíng)造4號(hào)空間時(shí)，不僅規(guī)劃了小型高爾夫球場(chǎng)、垂釣池等大量室外休閑場(chǎng)所，小區(qū)中主要的公共服務(wù)建筑也集中于此，在場(chǎng)地功能、場(chǎng)所氛圍等多個(gè)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(hào)空間與1號(hào)空間相似，因此在設(shè)計(jì)時(shí)獨(dú)立成為一個(gè)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(yíng)造有較多灰空間。

6號(hào)區(qū)域與2號(hào)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(gè)區(qū)域之間有一道虛隔斷。所以在空間營(yíng)造時(shí)，該兩個(gè)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(yíng)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(jí)路徑：小區(qū)級(jí)道路、組團(tuán)級(jí)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(shí)，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(shí)，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(duì)于空間原型依然具有強(qiáng)繼承性。