摘要:不同性质的建筑都各自有着不同的尺度,这正是我们可以通过简单的视觉认知就能判断建筑功能的原因。建筑的尺度与其性质有着密不可分的关系。因此我们可以将性质与尺度通过数据的方式建立一种一一对应的映射:将建筑的性质诠释为人对建筑空间产生的尺度感,从而可以从另一个角度在城市空间形态与功能布局都有一个更直观的评价。
　　
　　关键词:城市设计;尺度;计算;分析;叠加;反馈
　　
　　abstract: same dimension exists in constructions only with the same function. that is why we can discern the function of building by a simple visual judging. because of the inseparable connection between the dimension and the function, we can, through the data analyze, create a one-to-one projection between function and dimension, so that the sense of scale to architecture space can be used to represent the building’s function. therefore, both morphology and function of the urban space can be estimated from a more direct perspective.
　　
　　keywords: urban design;dimension;calculate;analyze;superpose;compound
　　
　　中图分类号:tu984
　　文献标识码:a
　　文章编号:1008-0422(2010)09-0118-03
　　
　　1概述
　　1947年,勒·柯布西耶将一项称为“模度”的发明专利公之于众;他提出的“模度”是“一个符合人体尺度的和谐的尺寸系列,”是一种“普遍适用于建筑和机械”等设计的“通用的尺寸系列”。wwW.11665.com[1]
　　柯布西耶创造“模度”的基本出发点和基本思路,就是以尺度来建立衡量单位,使建筑或环境与人的比例及感受相协调。
　　城市设计正是一门关注如何处理城市与人之间的关系,以及研究这种关系给人所带来的感受的学科。这种感受就是“尺度”(dimension:a measure of spatial extent)。因此,我们尝试将“尺度”从建筑设计推广到城市设计中,以“城市尺度”为工具,来诠释城市空间,使城市与人相协调。
　　城市尺度作为人对城市全面评价的一个标尺,自然会继承城市的复杂性,这就需要我们对城市尺度有一个科学的认识。借以唯物辩证法里的“整体与局部”的辩证关系,我们可以将城市尺度理解为“整体”,而由其复杂性衍生的各个方面就是“局部”。城市尺度作为整体统筹各个方面,而各个方面作为局部也制约着整体,甚至“在一定条件下关键部分的性能对整体起决定作用”。
　　
　　2流程
　　2.1分析
　　要对城市有客观、全面的认识,就必须充分研究城市尺度的复杂性,全面分析城市尺度各个方面的作用、组成方式及相互联系。这就是设计流程中的分析过程。
　　2.1.1 物质形式与非物质形式
　　因为城市尺度的主体是人(观察者),而客体是城市(被观察对象),因此决定城市尺度的物质和非物质的双重性。物质决定城市的空间、形态等,而非物质决定了城市功能、价值、文化等,两者相辅相成、互为依托、互相影响。于是,从尺度的物质形式(空间尺度)与非物质形式(人文尺度)两个方面对城市进行分析,并且作为工具对城市空间进行诠释则成为城市设计的一种可能。
　　2.1.2 物质形式的分类
　　城市作为客观存在的实体,有着与一般物体类似的实体属性,即三维形态;但由于城市是由许许多多的不同的实体建筑按照不同的规律所组成,其三维形态不能被单一的尺度所评价,因此需要从尺度的多重性这一角度出发,找出能够简单诠释城市外部空间尺度的各种要素。 我们通过结合建筑设计、城市规划与环境设计中的尺度原理,将对城市尺度的物质形式评价分为三个方面:
　　2.1.2.1从城市内容的考虑,即功能分区因素:建筑尺度;
　　不同性质的建筑都各自有着不同的尺度,这正是我们可以通过简单的视觉认知就能判断建筑功能的原因。建筑的尺度与其性质有着密不可分的关系。因此我们可以将性质与尺度通过数据的方式建立一种一一对应的映射:将建筑的性质诠释为人对建筑空间产生的尺度感,从而可以从另一个角度在城市空间形态与功能布局都有一个更直观的评价。
　　2.1.2.2从整体外形考虑,即城市整体布置因素:高度分布、建筑密度;
　　建筑高度从竖向角度直观的表达出整体城市形态,也就是通常理解的城市天际线,对城市形象、城市空间等方面都有一定的代表与诠释作用。
　　建筑密度是指建筑物的覆盖率,它可以从很大程度上体现出人们对环境与建筑、开敞空间与封闭空间等外部环境的相关因素的感觉,因此可以从二维平面的角度来衡量城市空间。
　　两者共同从整体形态上表达了城市外部空间,用来对城市最基本的空间要素进行分析与讨论,合理地利用城市所处的环境、人文风俗,安排城市的布局。
　　2.1.2.3从城市内部空间考虑,即调整因素:街区尺度;
　　对城市空间的塑造不能仅从整体形态就得出结果,还需要通过对其进行仔细分析、刻画。我们基于凯文林奇的《城市意向》中“城市设计五要素”里“路径、节点”[2],提出了街区尺度。它通过结合道路网形式、建筑高度,并且利用人们的空间感知规律,对城市空间进行细致刻画。它从另一个微观的角度弥补整体布置因素对城市空间尺度评价的不完整性。
　　2.1.3 非物质形式的分类
　　城市作为一个复杂的载体,除了拥有物质实体属性之外,还具有高度的社会性。我们将这种社会属性理解为城市尺度的非物质形式,即人文尺度。结合一般城市发展中的社会评价标准,我们将城市的非物质形式分为以下两个方面:
　　2.1.3.1从城市布局出发,即整体考虑因素:人口尺度,经济价值尺度
　　人是社会的主题。同一区域内,由于人口性质、数量、分布的不同,会产生不同的聚集效应。通过整体的统计和分析,可以对目标用地内功能进行重新整合,有助于保持城市功能的多样性和合理性。

经济是社会的支柱。同一地区内由于地理位置和社会性质的不同,土地利用价值也自然不一样。因此对目标用地内的经济价值分布进行分析,有助于合理划分功能分区,最大可能地利用经济价值,达到最高效益。
　　2.1.3.2从细化城市功能布局出发,即区域调整的因素:时间分布
　　“时间分布的重要性在曼哈顿中心区的最上端表现的特别突出,因其是由于使用者时间段分布不平衡而饱受困扰的地区。” [3]也就是说整个城市需要均衡各区域内的时间分布,即使用者的时间段分布的平衡。这样可以避免产生人群在某一时段过于聚集或稀少以及由其所带来的种种极端现象。从这一角度出发可以调整布置城市各区域内的功能结构。
　　2.2叠加
　　2.2.1叠加原则
　　为了在分析设计过程中始终能保持城市的个性、文化传统,同时又能灵活运用优秀的城市设计思想以及设计方法,我们对城市尺度的各方面的分析研究都是围绕着现实与理想两个方面来讨论的。现实状态,即对城市现状的统计与分析,在设计过程中体现了基础性的参考价值;现实与理想两种状态的分离,必然引出了这两种状态之间、两种状态内部的再组合,而我们将这种组合的方法经过讨论与研究演变成一种数据的计算方法,就是我们的“叠加”过程。
　　2.2.2具体操作
　　物质形式部分
　　2.2.2.1建筑尺度
　　简·雅各布斯在《美国大城市的死与生》中详细阐述了保持城市多样性对城市良性发展起到的致关重要的作用。她用大量事实证明,将城市按照建筑性质将城市分隔成若干单一性质区块,会引发大量关于土地、能源、交通、环境以及人口结构的严重社会问题。
　　以日本大阪南港居住区中理想城市规划为例,我们将其按照功能性质与尺度的映射关系做出统计,所呈现的是:各种尺度的建筑互相交融,同时尺度较大的建筑位于城市的中心区域。这正好与简.雅各布斯的“多种性质建筑交叉以满足城市多样性以及交通中心布置综合服务型建筑”的规划原则相符合,因此我们将其作为理想状态的参照。
　　在对目标用地进行关于建筑尺度的统计与分析,我们可以对于城市现状的功能多样性有清晰的认识,这样便于通过一种直观的方式发现其不合理的部分(如区域范围内尺度过于单一或者接近),寻找其形成的原因,并且借助于理想状态的参照,调整与分配整个城市功能的布局。
　　2.2.2.2高度分布
　　纵观国内外众多拥有美丽的天际线的城市,在结合地形的同时,无一例外地都遵守着两条几何构图美的原则:黄金分隔比例和正态分布曲线。
　　因此我们将这两条原则作为城市高度分布的理想状态,将至高点定在城市整体的黄金分割位置上,以目标用地的限高为上限,依照正态分布的规则将建筑高度划分成若干等级,形成理想状态中建筑的高度分布情况。
　　然后将目标用地中现存建筑的高度进行统计,得出现实状态中建筑高度的分布情况,与理想高度分同样的等级,并将整个目标用地划分若干区域(划分以单位网格或者其他形式为标准,原则上越细致越好,要根据设计辅助能力来定)。通过现实与理想两种情况按照比例分配,例如在同一块区域,理想高度为h,现实高度为h1,根据城市设计需要而制定的理想与现实状态比例关系a,最后得出叠加后高度h=h×a+h1×(1-a)。这样通过每个区域的逐个叠加,最后得出叠加后的高度分布情况。
　　2.2.2.3建筑密度
　　

　2.3.2 城市功能的研究
　　2.3.2.1建筑尺度与人口尺度、经济价值之间的互相反馈;
　　人口尺度与建筑尺度的反馈;
　　通过人口性质比例总结出各种性质的建筑数量的比例关系,比较建筑尺度的现实情况,从而对建筑比例的结构进行细致的调整,以使其符合城市人口需求。
　　经济价值与人口尺度的反馈;
　　通过统计所得的用地价值,对照人口密度分布情况,我们可以对其做出调整,比如用地价值高的地块如果人口密度低则说明人口分布不合理,应根据实际情况对目标用地内功能结构进行重新组织。
　　经济价值与建筑尺度的反馈;
　　为了利用经济价值,使其能对建筑尺度进行指导,我们做出了关于用地性质的经济价值评定,并围绕其自身价值及对其他用地价值影响的统计:
　　利用(图2)统计结果(颜色越深则表示建筑功能搭配越合理),结合目标用地上用地价值分布情况,可以得到一个关于经济价值的功能分布情况,并以此为依据调整用地性质。 　2.3.2.2通过时间分布、建筑尺度的理想分析对功能平面进一步深化;
　　由上文可知,这两方面都是评判一个城市机制运行是否良好的一个标准。而且不能相互代替,比如建筑尺度相近的两个地块,其营业时间分布可能相同,也可能不同。并且建筑尺度是物质形态方面的评判标准,时间分布是非物质形态方面的评判标准,这两个方面共同对已形成的平面进行修改,可以使得最后的城市功能分布具有一定的客观多样性与社会性。
　　例如可以将目标用地中已经调整过的建筑尺度、时间分布的情况进行分析之后,所得到的结果与理想城市规划、理想时间分布相互比对反馈,得出应该调整、应该保留或者去除的功能尺度,使得功能平面更加完善,为下一步与城市形态的叠加做好准备。
　　2.3.3 城市空间
　　通过之前的操作,我们得到了城市空间的基本形象以及城市功能的分布情况,然而两者并不能像用盛器装水一样那么简单地嵌套起来,而是需要通过分析,研究才能使其能够有机地结合,成为具有实际价值的城市空间。因此我们利用容积率公式,以人口密度为已知条件对建筑密度和建筑高度进行二次调整;
　　利用容积率的两种计算公式,可以建立起关于建筑层数、建筑密度与人口密度等变量的等式:
　　c=建筑密度,h=建筑层数,r=容积率,sδ=建筑面积,v=用地面积,n=用地内人口总数,s=人均建筑面积,ρ=人口密度
　　r=c×h,r= sδ/v,sδ=n×s,ρ=n/v
　　所以r=ρ×s=c×h,ρ=c×h/s
　　在最后的等式中,人均建筑面积s是个常量(建筑设计规范对于不同性质的建筑有相应规定的人均建筑面积),即人口密度和建筑密度与建筑层数的乘积是成正比关系。从而我们可以通过人口密度的标准对建筑密度和建筑高度进行调整。
　　由均值不等式可以得知,xy=z,当z固定时,|x-y|越小则x+y越小,即效率越高。
　　将这个定理延伸到关于人口密度对于建筑密度与建筑高度的调整中:将建筑密度和建筑高度同时按两个相等的级数划分(如同时划分为10个等级):
　　在调整时,当因人口密度较低而需减少两者乘积时,则降低等级较高的一个;同理当因人口密度较高时候则提高等级较低的一个;当两者等级相等时,调整建筑密度。
　　2.3.4 人为通过经验分析做出最后的调整反馈
　　通过一系列的“反馈”,得出了目标用地中需要的设计城市,包括城市的社会性与形态性,为了更好的使其具有一定实用价值,在最后可以进行人为经验性的评判。这样的评判弥补了单纯数学计算、数据化叠加的过于机械这一缺点,使得最终结果更加全面的体现出设计者的理念,也就是一个有地域性、相对合理并且有内涵的城市所应有的形象。
　　
　　3实践
　　依据以上的叙述,我们在“湖南省长沙市濚湾镇地区城市设计”项目中进行了尝试。在充分统计分析了项目特征后(包括人口基数、密度,建筑高度、密度、功能、营业时段,区域经济情况,地价情况,区位环境特征以及设计目标),我们按照流程中分析、叠加再反馈的过程,对地块进行来目标为“十年后,保持城市文脉并积极创新”的城市设计。其中提出以“日本大阪南港居住区”为功能模板,坚持城市天际线的“黄金比例”与“正态分布”,沿袭传统的“背山面水”式城市布局以及“三横三纵”的交通系统,充分结合人文地理经济交通情况,实现了城市设计理想与现实的结合。(评为2009年“revit”杯全国大学生建筑设计优秀作业,并入选2009年全国大学生建筑设计优秀作品集)
　　
　　4结论
　　通过对“城市尺度”的“分析”、“叠加”与“反馈”,我们实现了将一个城市“从化整为零到化零为整”的过程。在这个过程中,我们始终重视把握“城市尺度”内部各个要素之间的紧密联系,并以此为基础对其进行往复的调整,从而得到客观、合理的设计结果。
　　这样的结果,是基于具有普遍认知性的哲学逻辑,运用结合大量现实数据的科学计算方法,并且融入了设计者的理念与思想,因此我们可以认为这样的方法与过程是对目标用地现状的正确解读以及对未来发展的正确引导。
　　同时这里所提出的具体操作方式可以根据不同地域、不同环境以及不同的切入方式而灵活地改变,甚至可以结合其他学科(社会学、城市经济学、环境心理学、政治经济学等)提出更精确、更科学的操作以扩展到不同性质的城市设计中。
　　然而我们只是通过“尺度”这一切入点,对城市设计进行了一次新的探索与实践。接下来研究可以从更多的角度出发,继续深入、延伸到不同地域的城市设计中。本文仅起到抛砖引玉的作用,以引起对城市设计方法的新的思考与关注。相信这是一份长远的、具有深刻意义的工作。
　　
　　参考文献:
　　[1][瑞士]w·博奥席耶编著,牛燕芳,程超译.勒·柯布西耶全集 第五卷·1946~1952年.