地景建筑屋頂開放空間設(shè)計研究論文

　　1.地景建筑屋頂開放空間

　　1.1地景建筑

　　地景化的建筑發(fā)源于人類在生產(chǎn)生活中對地形的改造，在引入地形學(xué)、場域理論和場所精神等理論后，形成了處理建筑、環(huán)境關(guān)系的新思路。主要特征表現(xiàn)為：地景建筑將建筑與大地形態(tài)視作同一整體。建筑形態(tài)以其連綿起伏延展的形體與大地形態(tài)走向融合，甚至創(chuàng)造性地重構(gòu)大地形態(tài)，而建筑則整合于城市系統(tǒng)和大地景觀系統(tǒng)之中[1]。

　　1.2地景建筑屋頂開放空間

　　地景建筑的屋頂開放空間是地景建筑的重要特征之一，建筑的屋面通過延伸、反轉(zhuǎn)、扭曲，實現(xiàn)了與地面的融合與重構(gòu)，建筑不再脫離地面基底獨自存在。傾斜屋面使得人與建筑的關(guān)系發(fā)生改變，建筑不再拒人之外，斜面和屋頂滿足更多的都市活動，地景建筑的屋面成為一個可體驗、可接觸的引人入勝的場所[2]。

　　1.3坡度問題

　　屋頂開放空間的營造是場地周邊環(huán)境，建筑使用功能和景觀設(shè)計等因素綜合作用的結(jié)果。其中人的主觀體驗感受也有著重要的影響，坡度的大小會影響人的行走速度以及生理和心理感受。如果地景建筑的屋頂坡度過大，往往不利于人的行為活動，人走在上面會感到吃力并且具有危險感，難以誘發(fā)其他活動[2]。同樣也不利于植被的種植，甚至在暴雨時出現(xiàn)泥土的滑坡現(xiàn)象。在地景建筑形態(tài)越趨復(fù)雜化的趨勢下，如何在設(shè)計過程中充分考慮屋頂界面坡度的因素，提高屋頂開放空間的舒適性和安全性。下文將以北京世界園藝博覽會國際館投標(biāo)概念設(shè)計方案為例，探討一種基于參數(shù)化分析的地景建筑屋頂開放空間設(shè)計。我們希望將屋頂開放空間的設(shè)計融入方案設(shè)計的全過程，通過運用GH軟件對非線性屋頂進(jìn)行高程分析和坡度分析，依據(jù)人體工程學(xué)中對于行為活動的坡度要求，對屋頂?shù)挠雾�空間進(jìn)行設(shè)計，改善地景建筑屋頂開放空間的安全性和舒適性，打造人性化的開放空間。

　　2.基于參數(shù)化分析的屋頂開放空間設(shè)計

　　2.1設(shè)計目標(biāo)

　　2019中國北京世界園藝博覽會國際館地處延慶縣，毗鄰八達(dá)嶺長城、海坨山�？偨ㄖ�面積21298㎡，包括國家地區(qū)展廳等四個園藝展廳和辦公、接待等功能。國際館場地為世界園藝軸上的一處三角形場地，東西兩側(cè)為國際展園和中國展園，北側(cè)毗鄰湖區(qū)。方案設(shè)計之初，我們從世園會的場所特征和園藝博覽會國際館“平等、無國界”的性格出發(fā)，確定了“地球.家園”的主要設(shè)計立意。運用地景化設(shè)計手法，將建筑消隱在大地景觀之中，將參觀游客引上屋頂，在建筑屋頂營造一個綠色的、多樣化的開放空間，突出園藝博覽會綠色和園藝的主題（圖1）。

　　2.2建筑形體的推敲優(yōu)化

　　在建筑的形態(tài)設(shè)計上，依據(jù)園藝展廳10m凈高的使用要求和將游客引上屋頂?shù)脑O(shè)計構(gòu)思，生成了建筑形體——將四個園藝展廳設(shè)置在中心和端處，同時在三端形成三處觀景平臺，建筑的三邊高度降低，形成自然起伏的坡地，建筑屋頂與大地直接相連，將人流引上屋頂空間，與場地軸線相呼應(yīng)，形成建筑的主入口。接下來，通過對屋頂進(jìn)行高程分析，優(yōu)化建筑形體，使屋頂開放空間具有更好的可達(dá)性。我們運用grasshopper編寫一段邏輯，對屋頂界面的高程進(jìn)行模擬，得到屋頂界面的高程點和等高線（圖2）。依據(jù)高程分析的結(jié)果，調(diào)整優(yōu)化屋頂界面的高度，在滿足建筑使用功能的前提下，盡量降低建筑高度；建筑主入口位于屋頂與大地相連的斜坡之上，通過調(diào)整入口的高度，使入口坡度更加舒緩；同時優(yōu)化屋面起伏造型，創(chuàng)造人性化的游憩空間。通過對建筑形體和高度的優(yōu)化，實現(xiàn)建筑體量消隱，使建筑融入園藝和景觀之中，符合生態(tài)綠色概念以及地景建筑的特點。游客佇立屋頂草坪上，可遠(yuǎn)眺海坨山，俯瞰世界展園和中國展園，觀賞花車巡游，沿中心坡道緩緩而下，可觀賞各國家地區(qū)各式園藝作品，為來賓創(chuàng)造多視角的觀展體驗。同時拉長了參觀流線，創(chuàng)造了更多的人與環(huán)境的互動，在場地受限制的情況下，充分?jǐn)U大了場地條件。

　　2.3坡度分析與屋頂開放空間設(shè)計

　　在屋頂開放空間的設(shè)計上，根據(jù)場地周邊的景觀與建筑的形體，我們確定了建筑主入口和觀景平臺的位置以及大致的參觀流線。接下來，通過對非線性屋頂進(jìn)行坡度分析，對屋頂?shù)挠雾�空間和游覽路徑進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。首先，我們在grasshopper中編寫了一段簡單的邏輯，對屋頂界面的坡度進(jìn)行模擬（本質(zhì)上是將非線性的屋頂轉(zhuǎn)化一個網(wǎng)格面，求得網(wǎng)格面各點的傾斜角度，進(jìn)而得到坡度），得出了屋頂界面各點的坡度和坡度分布情況（圖3）。分析結(jié)果表明，屋頂界面的坡度范圍在1.2%到24%之間，符合覆土種植屋面的坡度要求；屋頂界面的坡度分布均勻，較為平緩，在三端形成三處舒緩的平臺；外環(huán)屋頂?shù)钠露茸兓�較大，內(nèi)環(huán)屋頂坡度變化較小，在內(nèi)外環(huán)銜接的三個端處，坡度較為平緩。對于坡度設(shè)計參考，在地形學(xué)、景觀設(shè)計和建筑無障礙設(shè)計規(guī)范中，都有對活動空間坡度的規(guī)定與描述。在自然地形中，坡度值在3%以下稱為平坡地，對人們的活動以及其他景觀要素不造成影響。坡度在3%~10%之間稱為緩坡，坡度在10%~25%稱為中坡地，需設(shè)置臺階、臺地等景觀要素。在景觀設(shè)計中，園路主路的縱坡上限為8%，正常人與殘疾人都可以接受的路面坡度為5%以內(nèi)，大于5%的要設(shè)計殘坡道，殘疾人坡道8%為最大坡度，范圍在5%~8%內(nèi)[3]。對種植屋面而言，屋面坡度應(yīng)小于50%，當(dāng)坡度大于20%時種植土層應(yīng)采取防滑措施。地景建筑的屋頂空間，作為一種室外空間，往往結(jié)合場地周邊環(huán)境。因此，我們將地景建筑屋頂開放空間設(shè)計看作是一種室外景觀設(shè)計，可參考景觀設(shè)計中對人活動場地的坡度要求，局部考慮無障礙設(shè)計的要求。最終確定坡度值在3%以下的區(qū)域可作為人的活動區(qū)域，坡度值5%~8%可設(shè)置坡道，坡度值大于8%需設(shè)置臺階。接下來，依據(jù)坡度分析結(jié)果和人體工程學(xué)中相關(guān)的坡度要求，設(shè)計游憩空間的布局和路徑。屋頂觀景平臺要位于坡度小于3%的區(qū)域，對于路徑坡度大于5%的需要設(shè)計坡道，大于8%的需要設(shè)置臺階。在滿足室內(nèi)功能空間凈高的前提下，對屋頂形態(tài)進(jìn)行微調(diào)，使屋頂端處的觀景平臺坡度更加平緩。路徑空間要盡量遠(yuǎn)離建筑邊緣，尤其設(shè)置臺階的區(qū)域要靠近建筑內(nèi)側(cè)，以增加游客的安全感。在坡度小于8%的區(qū)域，可考慮路徑空間與屋頂綠化的相結(jié)合，使游客能進(jìn)入綠化區(qū)域，豐富參觀體驗，激發(fā)更多的自發(fā)性行為，得到最終的屋頂開放空間設(shè)計方案（圖4、5）。

　　3.總結(jié)

　　總的來看，基于參數(shù)化分析的地景建筑屋頂開放空間設(shè)計包含以下幾個步驟：（1）形體優(yōu)化，結(jié)合屋頂開放空間的構(gòu)思生成形體，通過屋頂高程點的調(diào)整優(yōu)化建筑形體。（2）坡度分析，編寫grasshopper程序，分析非線性屋頂界面的坡度。（3）設(shè)計，依據(jù)坡度分析結(jié)果，對屋頂開放空間進(jìn)行布局設(shè)計和路徑規(guī)劃。北京世界園藝博覽會國際館投標(biāo)概念設(shè)計方案是地景建筑與參數(shù)化分析方法和地形學(xué)分析方法結(jié)合的一個小實驗，是坡度分析與人性化設(shè)計的一個初步探索，目前仍有較大的局限性。屋頂開放空間坡度參考并沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，還需要結(jié)合項目的實際情況，選擇適合的坡度標(biāo)準(zhǔn)。營造一個具有吸引力的屋頂開放空間，活動空間的坡度設(shè)計只是影響人主觀體驗的一個方面，還需要充分與景觀設(shè)計相結(jié)合。這種方法設(shè)計出的屋頂空間能對人活動的安全性與舒適性有多大的作用，也還需要在實踐中進(jìn)一步的檢驗。但是，將地形學(xué)中高程分析和坡度分析與參數(shù)化分析方法相結(jié)合，引入建筑單體設(shè)計中，并參照建筑及景觀設(shè)計中步行空間的設(shè)計方法設(shè)計屋頂開放空間，這是與以往所不同的。這種方法從人性化設(shè)計的角度出發(fā)，試圖通過定量分析的方法，解決地景建筑坡度問題，是一種將地形學(xué)分析方法應(yīng)用于建筑設(shè)計的新方法，也是對地景建筑和非線性建筑人性化設(shè)計的新探索。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]王曉艷.地景建筑設(shè)計研究[D].北方工業(yè)大學(xué)碩士論文，2013

　　[2]陳昱彬.當(dāng)代城市地景建筑形態(tài)生成研究[D].華南理工大學(xué)碩士論文，2010

　　[3]李明菲.現(xiàn)代景觀設(shè)計中微地形設(shè)計研究[D].大連工業(yè)大學(xué)碩士論文，2014

　　[4]陳潔萍.場地書寫[M].東南大學(xué)出版社，2011

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