非線性極小建筑空間研究結(jié)題摘要

極小建筑有助于解決高密度城市缺乏工作、居住和臨時(shí)安置的空間等問題。但是，狹小的空間在舒適度和人性化等方面極具挑戰(zhàn)性。本課題依據(jù)極小空間與人體十分貼近的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究使用主體與極小空間的關(guān)系；通過人體運(yùn)動(dòng)捕獲與再現(xiàn)系統(tǒng)等設(shè)備和工具，生成各種適合使用主體體態(tài)特點(diǎn)及行為模式的非線性極小建筑單元空間模塊；在SAR理論的基礎(chǔ)上，建造非線性極小建筑單元實(shí)體并進(jìn)行居住體驗(yàn)和環(huán)境測(cè)試等實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究非線性極小建筑室內(nèi)空間的形態(tài)、尺度、色彩、肌理、觸感等因素。發(fā)現(xiàn)可依靠人體行走與視覺行為規(guī)律來優(yōu)化極小空間形態(tài)并建構(gòu)空間形態(tài)公式，發(fā)現(xiàn)弧形邊界的行走舒適性弱于直線邊界，構(gòu)建極小建筑空間中與空間尺度相關(guān)的行走舒適性公式，發(fā)現(xiàn)極小建筑空間具有面積感知瓶頸。研究測(cè)試者對(duì)極小建筑空間中的色調(diào)、亮度和飽和度的喜好度，發(fā)現(xiàn)喜好度變化規(guī)律及一些特定顏色與其他顏色有明顯的差異性。研究空間機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了橫向與縱向機(jī)理對(duì)于極小空間的意義和在極小空間中材質(zhì)觸感的重要性，并對(duì)于各種不同材質(zhì)的喜好度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究非線性極小建筑室內(nèi)空間的溫度、濕度、空氣流速、二氧化碳、噪音、照度、粉塵等各項(xiàng)參數(shù)。挖掘極小建筑室內(nèi)空間的溫度、濕度、空氣流速的特點(diǎn)，分析極小建筑室內(nèi)環(huán)境區(qū)別于普通空間的有利和不利因素，發(fā)現(xiàn)在極小建筑空間中人體熱舒適性受不同活動(dòng)水平的人體熱源、服裝熱阻和室內(nèi)熱源的影響較大。利用數(shù)值模擬等方法，提出一些熱舒適改善方法并加以驗(yàn)證。研究極小建筑空間室內(nèi)空氣質(zhì)量、噪音、采光和粉塵問題，發(fā)現(xiàn)極小建筑空間均存在明顯不同于普通建筑空間的特點(diǎn)和問題，提出一些調(diào)節(jié)措施并加以驗(yàn)證。將極小建筑空間環(huán)境中的各項(xiàng)因素基于人體感知和極小建筑空間特點(diǎn)，利用層次分析法進(jìn)行了主觀多維評(píng)價(jià)模型及權(quán)重指數(shù)建構(gòu)。將極小空間環(huán)境要素的重要性和特性量化，便于研究、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)極小建筑空間環(huán)境質(zhì)量。

極小建筑有助于解決高密度城市缺乏工作、居住和臨時(shí)安置的空間等問題。但是，狹小的空間在舒適度和人性化等方面極具挑戰(zhàn)性。本課題根據(jù)功能對(duì)適合極小化的建筑空間進(jìn)行分類，依據(jù)極小空間與人體十分貼近的特點(diǎn)，以人體工程學(xué)、環(huán)境心理學(xué)、環(huán)境生理學(xué)、環(huán)境學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究使用主體與極小空間的關(guān)系；通過人體運(yùn)動(dòng)捕獲與再現(xiàn)系統(tǒng)，生成各種適合使用主體特點(diǎn)及行為模式的非線性極小建筑單元空間模塊；在SAR理論的基礎(chǔ)上，建造非線性極小建筑單元實(shí)體；在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究非線性極小建筑室內(nèi)空間（形態(tài)、尺度、色彩、機(jī)理、觸感等因素）與室內(nèi)環(huán)境（溫度、濕度、空氣流速、噪音、照度、粉塵、細(xì)菌指數(shù)等各項(xiàng)參數(shù)）對(duì)使用主體的生理和心理等各方面的影響。最后分析數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律，歸納其優(yōu)缺點(diǎn)，研究解決這些問題的方法并加以驗(yàn)證，以滿足使用主體對(duì)于極小空間的形態(tài)、功能、室內(nèi)環(huán)境和個(gè)性化設(shè)計(jì)等更高層次的需求，提出非線性極小建筑空間設(shè)計(jì)理論。

非線性建筑設(shè)計(jì)探討了褶子的世界。在這個(gè)世界中，時(shí)間和空間隨著物質(zhì)的折疊、展開和再折疊而形成。物體是在由內(nèi)向外及由外向內(nèi)的雙向折疊中形成的，因此，物體本質(zhì)上沒有內(nèi)外之分，外觀是物體自組織的體現(xiàn)。這一觀念打破了歐幾里德幾何的傳統(tǒng)空間概念，展開了一個(gè)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)中時(shí)空共存的流動(dòng)世界。

非線性建筑設(shè)計(jì)是對(duì)游牧空間的瞬時(shí)定格取型，游牧空間對(duì)應(yīng)于矢量狀態(tài)空間而言，在矢量空間中的運(yùn)動(dòng)受力的牽制，只能在固定點(diǎn)之間運(yùn)行，而游牧空間是開放的，運(yùn)動(dòng)可以在任意點(diǎn)之間發(fā)生，變量永遠(yuǎn)處于變化的狀態(tài)之中。因而非線性設(shè)計(jì)追求“平滑”，它是游牧空間的個(gè)性寫照。

本項(xiàng)目研究CAD中的極小曲面與優(yōu)化的方法。旨在按CAD的需要，開發(fā)極小曲面，使之走向應(yīng)用。首先，取多項(xiàng)式空間和多項(xiàng)式與三角式（或雙曲式）混合而成的空間作為開發(fā)基地，研究發(fā)掘其間的極小曲面的方法。接著，研究對(duì)發(fā)掘出來的極小曲面作裁剪的方法，以取得符合需要的極小曲面片；運(yùn)用Bezier和擬Bezier曲線曲面的理論研究用控制網(wǎng)格表示極小曲面的方法，架起溝通極小曲面與CAD之間的橋梁。進(jìn)一步，研究逼近和展開極小曲面的優(yōu)化方法；研究經(jīng)基與方程的變動(dòng)而開發(fā)內(nèi)在參數(shù)的方法，利用極小曲面進(jìn)行曲線曲面形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，以提高過渡面的構(gòu)造、曲面重建、醫(yī)學(xué)圖象三維重建的質(zhì)量。在CAD領(lǐng)域開展極小曲面的應(yīng)用研究，國際上也才剛起步，難度很大。開展本項(xiàng)目研究，有利于積累進(jìn)行前瞻性、原創(chuàng)性研究的經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)向現(xiàn)代高技術(shù)滲透，發(fā)揮極小曲面的作用，提高CAD水平。 2100433B