摘要
城市设计作为城市规划体系中连接总体规划与建筑设计的桥梁,起到承上启下的过渡作用,在城市快速发展的进程中,城市设计的过渡作用在规划体系中的作用越来越强,这也引起了各类学者的广泛关注和研究,基于目前的研究进展,城市设计研究主要集中于两个主要的方向:一个方向是注重空间形态的设计层面,另一方向是应用新兴理论技术方法,通过数理模型的建立,得出量化数据分析来对方案进行设计.拓扑网络分析在城市规划体系中的数理分析方法中异军突起,拓扑网络分析方法强调的并非是空间本身,而是空间与空间之间的连接关系,通过空间关系的研究结果应用于城市设计的方案中去.
本文以拓扑网络分析在城市设计中的应用为出发点,通过对小窑湾商务区的城市设计方案的研究,来探讨在城市设计的各个阶段中所能起到的作用.本文首先梳理了拓扑网络分析和城市设计的相关理论,归纳总结出适合小窑湾商务区的空间句法分析方法,以分析结果中的整合度、选择度、连接度等具体量化数据来指导和辅助方案的设计.本文从小窑湾及金普新区主要建成区范围内的现状情况入手,运用拓扑网络分析得出,金普新区空间结构不稳地及活力空间中心分布不均衡,新区内道路交通系统不完善,而小窑湾片区的建设正是解决新区内现状问题的主要节点.最后结合实际问题和现状约束,本研究归纳出该区域城市设计方案的设计原则和设计策略,通过应用拓扑网络分析结果辅助小窑湾商务区城市设计方案,从宏观到微观再到专项的层面分别进行了道路交通系统、空间结构系统、公共空间、建筑空间形态的方案设计,形成小窑湾商务区的最终方案.
关键词:拓扑网络;城市设计;小窑湾商务区
Abstract
Urban design, as a bridge connecting the overall planning and architectural design in the urban planning system, plays an excessive role in the development of the city. the process of the rapid development of urban, the excessive effect of urban design plays an increasingly important role in the planning system, which also causes the extensive research and research of various scholars, based on the current research overview, the research is mainly divided into two directions, one is to pay attention to the design level of spatial form and the other is to use the emerging theoretical and technical methods.Through the establishment of mathematical models, quantitative data analysis can be derived to design the solution. Topological network analysis is a sudden emergence in the mathematical analysis method in the urban planning system. The topology network analysis method emphasizes not the space itself, but the connection relationship between space and space. The research results of the spatial relationship are applied to the urban design scheme. go with. Based on the application of topological network analysis in urban design, this paper explores the role that can be played in various stages of urban design through the study of urban design schemes in Xiaoyaowan Business District.
This paper firstly combs the related theories of topological network analysis and urban design, and sums up the spatial syntactic analysis method suitable for this paper, and then uses the specific quantitative data such as integration degree, selectivity and connectivity in the analysis results to guide and assist the design of the scheme. Then, starting from the current situation of the main built-up areas in Xiaoyaowan and JinPu New District, using topological network analysis, it is concluded that the spatial structure of the JinPu New Area is deficient and the center of the dynamic space is unevenly distributed, and the road traffic system in the new area is imperfect. The construction of the Xiaoyaowan area is the main node for solving the current situation in the new area. Finally, combining the actual problems and the status quo constraints, this study summarizes the design principles and design strategies of the urban design schemes in the region, and assists the urban design of Xiaoyaowan Business District by applying topological network analysis results.From the macro to the micro level to the special level, the road traffic system, space structure system, public space, and architectural space form were designed separately, and the final plan of the Xiaoyaowan business district was formed.
Keyword: Spacesyntax, Urbandesign, XiaoyaowanBusiness district
目录
摘要...............................................................................................................................I
Abstract...........................................................................................................................II
目录............................................................................................................................III
第1章绪论................................................................................................................1
1.1研究背景................................................................................................................1
1.1.1传统城市设计的发展背景...........................................................................1
1.1.2拓扑网络分析方法特有的优势...................................................................2
1.2研究目的和意义...................................................................................................3
1.2.1研究目的.........................................................................................................3
1.2.2研究意义.........................................................................................................4
1.3国内外相关理论研究综述...................................................................................4
1.3.1国内外城市设计研究综述...........................................................................4
1.3.2国内外拓扑网络分析研究综述...................................................................6
1.3.3研究总结.........................................................................................................7
1.4研究主要内容和方法...........................................................................................8
1.4.1研究内容.........................................................................................................8
1.4.2研究方法.........................................................................................................9
1.5研究的技术路线...................................................................................................9
第2章相关理论基础.................................................................................................10
2.1拓扑网络理论概述.............................................................................................10
2.1.1拓扑学概述..................................................................................................10
2.1.2拓扑学与网络结构分析..............................................................................11
2.1.3拓扑网络的描述与分析方法.....................................................................12
2.2空间句法相关理论.............................................................................................15
2.2.1空间句法的基本理念阐述.........................................................................15
2.2.2空间句法的空间分割方式.........................................................................16
2.2.3空间句法步骤简析......................................................................................19
2.2.4空间句法的研究方法..................................................................................20
2.3空间句法在城市规划领域的主要应用............................................................22
2.3.1构建完善的城市空间分析模型.................................................................22
2.3.2创新空间句法的图形分析方法.................................................................22
2.3.3城市空间的数据化分析和管理.................................................................23
2.3.4城市空间的智能性分析.............................................................................23
2.4基于空间句法的城市设计案例分析................................................................23
2.4.1苏州总体城市设计案例分析.....................................................................23
2.4.2北京商务核心区设计案例分析.................................................................26
2.4.3澳大利亚达尔文城市中心案例分析.........................................................28
2.4.4案例总结......................................................................................................29
2.5本章小结..............................................................................................................30
第3章基于拓扑网络分析的小窑湾商务区现状问题辨识...................................31
3.1小窑湾商务区现状研究.....................................................................................31
3.1.1小窑湾商务区区位......................................................................................31
3.1.2小窑湾商务现状建设情况.........................................................................32
3.2小窑湾商务区规划历程及规划定位................................................................34
3.2.1小窑湾规划历程..........................................................................................34
3.2.2小窑湾商务区规划定位及目标.................................................................35
3.2.3小窑湾商务区建设的必要性.....................................................................35
3.3基于拓扑网络的区域现状分析........................................................................38
3.3.1区域空间结构分析......................................................................................38
3.3.2区域交通系统分析......................................................................................41
3.3.3区域潜力空间识别......................................................................................43
3.3.4区域发展趋势预测......................................................................................45
3.4现状特征总结.....................................................................................................45
3.4.1小窑湾处于开发起步阶段.........................................................................45
3.4.2区域空间结构不稳定..................................................................................45
3.4.3区域交通系统不完善..................................................................................46
3.4.4小窑湾为区域发展重要节点.....................................................................46
3.5本章小结..............................................................................................................46
第4章小窑湾商务区城市设计方案研究...................................................................48
4.1城市设计原则与策略.........................................................................................48
4.1.1设计原则......................................................................................................48
4.1.2设计策略......................................................................................................48
4.2宏观层面设计研究.............................................................................................49
4.2.1总体路网设计研究......................................................................................49
4.2.2细部路网设计研究......................................................................................51
4.2.3交通路网体系校验......................................................................................54
4.2.4交通路网设计方案......................................................................................55
4.2.5功能分区方案设计......................................................................................56
4.2.6用地布局方案设计......................................................................................57
4.2.7开发强度方案设计......................................................................................58
4.2.8高度分布方案设计......................................................................................58
4.3微观层面设计研究.............................................................................................59
4.3.1公共空间要素布置......................................................................................59
4.3.2公共空间系统设计......................................................................................60
4.3.3核心公共空间设计......................................................................................62
4.3.4公服设施方案设计......................................................................................65
4.4专项设计研究.....................................................................................................67
4.4.1总体空间形态意向......................................................................................67
4.4.2各区块空间形态设计..................................................................................68
4.5本章小结..............................................................................................................73
结论............................................................................................................................74
参考文献........................................................................................................................74
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限.................................................77
致谢............................................................................................................................78
个人简历........................................................................................................................79
第1章绪论
1.1研究背景
1.1.1传统城市设计的发展背景
在中国,在城市规划的法定规划体系从上至下可分为总体规划、控制性详细规划和修建性详细规划等几个层级,而城市设计在城市规划的体系中是非法定的,与城市规划体系是相互依托的关系,而且作为在详细规划中的一个重要的阶段,起到城市规划设计与建筑设计的衔接和过渡作用,但是在城市规划的发展进程中,城市设计在城市规划体系中的地位并不突出,目前,国土资源部的改革也给城市规划带来了巨大的变革,未来的城市规划体系可能会迎来较为重大的改变,而城市设计在新的变革中的地位也会日渐凸显出来,城市设计也将迎来新技术和方法带来的变革.回顾城市设计发展的历程,传统的城市设计也存在一定的问题.
(1)城市设计本质的职能就是对城市建筑形体和外在表现加以设计和布置,以达到对城市空间的骨架和肌理的管控和引导.因其职能所在,有时会出现设计师过度追求建筑和城市空间的外在表现形式的情况,关注和重视的程度越高的同时对建筑形态及城市空间形态的营造要求也随之增高,进而容易出现与现实脱离和不符的情况,进而使城市设计的方案不易于建设和落地,造成规划资源浪费的同时也难以有效的引导城市在形态上的塑造和空间肌理的把控.
(2)城市设计中对城市功能布置和组织的原则是先将城市的某一部分的空间划分成若干个不同的空间组成部分,根据城市空间现状及未来发展需求,赋予各空间组成部分不同的功能,然后再结合功能对各个空间组成的内部结构及形态特征进行研究,进而进行城市方案的设计及优化.而在整套的设计和规划的流程中,从功能组成部分的划分到其内部空间结构及空间形态的设计环节上,设计师个人主观的因素容易对城市设计方案的科学性造成影响,例如,设计师在划分城市功能时,依据城市设计的功能异质性思想指导原则,会将城市功能组成部分中相似功能集中到一起,而在不同的功能布置时也会按照减少各功能区间相互影响的原则,将不同空间分开布置,而在布置时,设计师往往按照以往的设计经验及相关案例的经验进行布置设计,缺少较为科学和系统的定量的数理性分析,设计师主观认为倾向对设计方案的影响较为明显.
(3)基于城市设计的本质职能性质,也结合城市一般建设规律,一般在城市的重要节点时会注重城市设计和建设形态的设计,例如城市的中央商务区、重要的景观廊道、城市重大基础设施等,而居住区等对城市外在形象塑造潜力较小的地区,往往在城市设计中不会得到重视.随着,我国各大城市的快速发展,越来越多的中央商务区、特色商圈拔地而起,这些地方的建设对建筑群体的形态和体量都有较高的需求,其建设的尺度往往都偏大,而城市空间的肌理及尺度是由城市各个功能区共同组合体现的,相对于大尺度的商业商务空间,居住区的建设形成比较固定,其空间尺度较小,且更新的周期时间较长,因此很容易出现在盲目追求商务区的功能性特色尺度的时,城市空间的尺度失调的情况.容易出现城市设计在满足城市功能需求的同时,造成空间尺度失衡的现象.
(4)传统的城市规划体系中对城市设计的重视程度不强,人们对城市设计的理解与认知也存在偏差,城市设计的本质职能是对建筑形体和空间形态的管控和引导,因此多出现在城市规划的控制性详细规划阶段,进而忽略了在总体规划层面的城市设计;而在详细规划阶段的出现的城市设计还往往被人理解成为是三维立体化的控制性详细规划表现,这使得很多城市设计的成果,只是简单的赋予了控制性详细规划的建筑高度和形态控制,而缺少了空间的营造和对空间使用利用的设计,使城市设计丢失了其本质的功能,为了摆脱这种现象,城市设计在城市规划体系中的地位应该得到加强.
1.1.2拓扑网络分析方法特有的优势
回顾城市设计及城市规划发展的历程,传统的城市规划和设计注重的都是空间的研究,而空间规律和特征一般多为感性的,在规划的研究体系中一直缺少对空间的量化分析研究,基于目前国内的研究情况来看,涉及到的相关量化分析研究都是基于几何学而衍生出来的,具有代表意义的是由金广君教授编着的《图解城市设计》[1],其研究主要是以城市和建筑的形态出发,运用几何学的相关理论来探讨城市设计的方法.
在城市规划及设计的发展进程中,很多学者也提出了城市空间与社会行为活动具有较为密集的联系关系[2],但是要将较为抽象和难以把握的社会学行为活动的研究融入到具有固化形态的空间上来结合研究一直是城市规划学者和专家们难以突破的屏障.
拓扑网络分析方法的出现,在一定程度上可以将城市空间和社会行为活动联系到一起进行分析,补充了城市研究的量化和社会性两方面的研究.拓扑网
络分析的方法也是由几何数学衍生而来,通过建立以研究单位为抽象化为单一的个体,将研究系统内的全部个体,按照个体之间的相互连接关系而形成的结构图解,从而对每个个体单位之间的关系进行研究,从而揭示个体间存在的内在规律和特征.拓扑网络分析方法目前已经广泛的应用于社会科学、计算机科学以及城市规划和建筑学等学科的研究.
空间句法作为基于拓扑网络分析方法的一门理论体系,在30多年的发展历程中,一直致力于研究和解释城市规划和建筑设计的空间关系的问题.空间句法理论在城市规划和建筑学的研究领域中已经得到了广泛的应用.
拓扑网络分析方法和空间句法理论方法其本质都是运用数学中的拓扑关系来研究城市空间,而其研究的重点并非是空间本身,而是空间于空间之间的连接关系,正是这种研究特性,决定了拓扑网络分析方法在城市空间的研究中有其他理论体系所不能比拟的理论优势,其研究的是社会活动与城市空间的量化研究.
1.2研究目的和意义
1.2.1研究目的
本文的研究目的是通过拓扑网络分析方法的研究,来总结出拓扑网络分析方法在城市设计中的主要应用,进而探讨运用拓扑网络的分析方法如何能辅助和增强大连小窑湾商务区的城市设计方案的合理性和科学性.
基于小窑湾商务区目前发展受阻的现实情况,期望在宏观和微观两个层面对小窑湾商务区进行分析,运用拓扑网络分析方法,通过量化数据的分析,从而寻找到制约小窑湾商务区发展的主要问题,进而针对问题,进行小窑湾商务区的城市设计方案研究.
在宏观方面的研究目的是,将小窑湾商务区放在整个大连金普新区的范围内,力图通过拓扑网络分析方法能够找到小窑湾商务区目前存在的制约全区发展的主要问题,进而从全区的角度出发,运用拓扑网络分析方法的量化数据作为支撑提出以解决小窑湾商务区以及全区发展瓶颈为目标的城市设计方案的设计原则和策略.
在微观层面的研究目的是通过拓扑网络的相关分析,对形成的设计方案进行对比分析和校验,以期能够设计出更为科学和更为合理的小窑湾商务区城市设计方案.
1.2.2研究意义
本论文《基于拓扑网络分析的小窑湾商务区城市设计研究》是通过拓扑网络分析方法的研究,明晰其在城市设计中的具体应用过程,结合国内外学者的研究成果和经验,试图探索出基于拓扑网络的符合大连滨海商务区的城市设计的方法,从而完善能够辅助和增强城市设计的工具化理论体系.研究的最终目的是基于城市设计发展的长远考虑,为其提供未来发展的一个可能的方向,为城市设计实践提供更为合理的理论依据.
本论文的研究在理论和实践方面的意义体现在:
(1)拓扑网络分析及空间句法新兴的以量化数据研究为支撑的理论方法体系,在城市规划和城市设计中,可以为设计的方案提供更为符合客观规律和现实情况的量化数据支撑,能够更好的引导城市的建设和管理.
(2)拓展城市设计的设计思路和设计方法,基于城市规划和城市设计向多元化发展的趋势,城市设计方法中,应该融入更多的研究方法,从而突破传统城市设计发展的瓶颈,谋求符合新时期、新环境和新背景下的城市设计新途径.
1.3国内外相关理论研究综述
1.3.1国内外城市设计研究综述
1.3.1.1国外城市设计理论研究综述
国外关于城市设计的研究,在19世纪的末期,从城市规划的体系中脱离出来,形成了专门研究城市内建筑的组合和布置,从而营造空间肌理和空间秩序的一种独立的学科.在1960年代,受到城市更新改造的学科热潮影响,城市设计学者将对城市历史的再认知与城市结构的再解析作为城市设计首要的任务.在1980年代开始,城市与环境两者间的相互作用逐渐引领了城市设计学科研究的主要方向,越来越多的学者开始关注城市生态环境的研究.
(1)以空间美学为基础的城市设计理论
英国学者F·吉伯德对城市设计进来艺术美学上的研究,其出版的《市镇设计》[3]一书中明确指出了对城市中的重要节点进行了符合艺术美学的形态及组合规律设计研究.对于美学的设计在东方的学者中也有涉及,具有代表性的是日本学者芦原义信在其出版的《街道美学》[4]和《外部空间设计》[5]的图书中,针对城市空间中的主要节点,例如广场、商业空间等,运用图底关系理论,将个节点进行转换分析,进而总结符合美学审美要求的建筑空间组合规律.
(2)以人为基础的城市设计理论
在第二次世界大战以后,西方发达国家不仅要完成经济的重建,对城市环境的重建也是其重要的战后恢复环节,因战后的十年时期内,西方国家城市环境普遍比较恶劣,为了能够快速的回复城市面貌,同时又摒弃掉原有城市环境的遗留问题,学者们开始了以人为本的城市设计研究,较为着名的研究代表有凯文·林奇[6]提出了城市设计的以节点、轴线、空间等为主的城市设计五要素理论体系,其主旨是为了打造适合人的尺度的空间意向;诺伯格·舒尔茨在其《场所精神》[7]一书中提出了以符合人精神需求的城市公共空间建设的理论;阿摩斯·拉普卜特以人的行为特征为出发点,对城市空间进行了研究,在其出版的《建成环境的意义》[8]一书中,基于人的行为特征,对环境与人的相互关系进行了探讨.
(3)以活力复兴为基础的城市设计理论
着名的丹麦学者扬·盖尔在其出版的《交往与空间》[9]一书中,以事宜人的活动的尺度的场所营建为基础,对人们经常出没的街道、广场等公共空间进行了研究,总结出空间的营建应该符合人们的出现行为习惯和特征,才能吸引更多的人,从而达到公共空间活力复习的目的.
美国的社会学者简·雅各布斯曾作为一个社会期刊的记者,通过多美国城市的发展进行了全方面的调研后,出版了在国际上影响颇高的着作《美国大城市的生与死》[10],在书中,她批判了城市因功能而将城市分成相互分离的空间,导致了城市空间功能的缺失,提出应该将城市功能复合,创造具有活力的公共活动中心.怀特在其出版的《小城市空间的社会生活》一书中,对空间活力如何挖掘进行了系统的阐述,其主旨也是将城市功能空间以符合人行为特征的方式进行组合,从而提升公共活动空间的活力.
(4)以生态环境为基础的城市设计理论
对于注重城市生态环境的理论研究体系,最早可以追溯到霍华德的《明日的田园城市》一书,书中建立一种可以将城市与乡村的有点集于一体的城市模式,即建立起既具备城市的繁华有具备乡村美丽环境的城市模型,相关学者如马塔、莱特、柯布西耶等提出的相关理论都是城市设计与自然环境结合的典范.
…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件
结论
研究结论
本文通过小窑湾商务区城市设计项目的实例研究,论证了拓扑网络分析方法与中国城市设计时间相结合具有一定的可行性,拓扑网络分析理论可以在城市设计的前期研究和城市设计的方案设计阶段都起到作用.
在方案的前期研究和分析方面,拓扑网络分析理论可以对小窑湾片区的现状作出更为全面和准确的量化数据支撑,对于设计师在对项目的现状特征的梳理和把握上具有明显的作用;同时在分析小窑湾商务区与周边关系时,通过拓扑网络分析方法,可以分析出小窑湾商务区在金普新区整体空间结构中所处的层级,以及在金普新区整体范围内的交通网络体系中的交通活力情况,可以更为具体和全面的了解小窑湾与金普新区在空间结构和交通网络的相关影响关系,进而可以对小窑湾商务区城市设计方案的定位、目标的决策起到参考作用.
在小窑湾商务区城市设计的方案设计阶段,拓扑网络分析理论在路网设计阶段可用于不同设计方案的对比和校验,通过DethpMap软件分析后的量化数据可以更为准确的去选择更适合小窑湾商务区的设计方案;在公共空间的营造阶段,运用视域分析的方法所得到的结果,能够更为合理的设计公共空间;在空间结构和公共服务设施的设计阶段,运用DethpMap软件分析出的整合度数值,可以判定片区内的各节点的空间活力,以此作为公共服务中心配置和布局的依据.
但是,拓扑网络分析方法在城市设计中并不能运用于目前城市设计体系中的所有阶段,例如,在城市设计中较为重要的城市意向、建筑色彩、建筑风格等方面的设计中,拓扑网络分析的应用受到了限制,针对于拓扑网络分析方法与城市设计结合存在的局限性,各界学者也在进行研究,例如在智能城市和数字化城市的研究领域中,都将扩展拓扑网络分析方法与城市设计的结合程度,进而建立更为完善的城市分析模型,为城市的规划和设计起到更为科学的指导作用.
不足与展望
拓扑网络分析技术分析出的结果可以对设计方案提供较为准确和合理的量化数据支撑.但拓扑网络分析应用在城市设计体系中并不完善,拓扑网络分析技术不能运用到城市设计中的各个环节,并且在设计方案中并不能起到决定性作用,只能是辅助设计作用.
由于笔者能力有限,对空间句法的研究和理解还不够深入,本文所涉及的研究方法较为粗浅,文中难免出现纸漏,希望老师同学们批评指正.
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