Industrial Construction Vol.51,No.4,2021
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工业建筑㊀2021年第51卷第4期㊀63㊀
皖南地区民居的功能拓扑关系解析
∗
汪㊀强㊀李㊀早㊀马㊀虎㊀杨成龙
(合肥工业大学建筑与艺术学院，合肥㊀230009)
㊀㊀摘㊀要：以皖南地区民居为研究对象，对50余户新民居进行调研和测绘，从空间连接关系的视角切入，将民居空间连接关系进行抽象，运用空间拓扑结构关系的研究方法，构建民居平面拓扑关系图解，解析拓扑结构的结点空间类型以及链形㊁树形㊁环形3种局部构形的特征㊂通过对拓扑结构的计算，将民居空间拓扑关系分为：院落连接型㊁堂屋连接型㊁走道连接型和复合连接型4类，将拓扑关系中多层树型㊁多层多枝型和多层环型的整体构形特征与空间的功能属性相结合，揭示民居生活方式和空间布局的同构特征㊂研究表明民居的平面设计具有一定的通用组织模式，体现了民居平面组织的地域性特征㊂民居拓扑结构的研究也为工业化背景下民居平面的组合提供了标准化组合形式和设计依据㊂
㊀㊀关键词：地域性；工业化；空间句法；拓扑关系；图解法；连接；户型
㊀㊀DOI :10.jzG20120405
ANALYSIS OF TOPOLOGICAL RELATIONS ON REGIONAL DWELLING
FUNCTIONS IN SOUTHERN ANHUI
WANG Qiang㊀LI Zao㊀MA Hu㊀YANG Chenglong
(College of Architecture &Art,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China)
Abstract :Taking the dwellings in southern Anhui as the rearch objects,more than 50newly-built dwellings were
investigated and surveyed,and the spatial connection relations were abstracted from the perspective of spatial connection.Using the rearch method of spatial topological structure relations,the topological relations of dwelling
plans and the characteristics of space types of topological nodes and three kinds of local structure including chains,trees,and ring were analyzed.Through calculation of the topological structure,the spatial topological relations of dwellings were divided into four connection types:courtyards,halls,corridors and composites.On the basis,the
overall structure characteristics of hierarchic trees,hierarchic trees with multiple branches,and hierarchic trees with
ring relations were combined with the functional attributes of spaces,revealing the isomorphic characteristics of residential lifestyles and spatial layouts.The rearch showed that the plan design of the dwellings had a certain
general organization mode,which reflectd the regional characteristics of organization for dwelling plans.The rearch
of topological structure for dwellings could provid standardized combination forms and design basis for the combination
of dwelling plans in the background of industrialization.
Keywords :regionalism;industrialization;space syntax;topological relation;graphic method;connection;
hou type
∗国家自然科学基金项目(51978226)㊂第一作者：汪强，男,1987年出生，博士研究生㊂
通信作者：李早,㊂收稿日期:2020-12-04
㊀㊀我国地域广袤，受自然条件㊁地理环境以及各民族不同的历史传统㊁生活方式㊁审美情趣等的影响,
不同地区的民居形式也呈现出各自的地域特色㊂各地民居在居住模式㊁空间布局㊁组合形式上都存在着显著的差异性，但都表现出灵活㊁朴实㊁适应性强的共同特性[1]㊂
改革开放初期，随着农民生活水平的逐渐改善,
新民居的建设逐渐兴起㊂但由于设计的缺乏，施工水平的参差不齐，导致建设过程中出现了功能不合理㊁建筑质量差等一系列问题㊂近年来，我国正大力
推广新民居建设㊂为改善新民居建设过程中出现的问题，提高农民居住的舒适度，在相关政策中明确提出了科学设计㊁功能布局㊁推广应用现代建造方式和以农村住房建设促进村容村貌提升的设计要求[2]㊂现阶段关于民居的研究较多的是在对传统民居风貌
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㊀工业建筑㊀2021年第51卷第4期
特征解析和延续层面，本课题组在前期对传统民居平面空间类型进行了梳理，并从宅居空间㊁立面形态㊁细部装饰和村落空间等4个方面建立了传统民居风貌要素记述体系[3]㊂
随着城镇化进程的加快，新民居受到社会变三人一组
迁㊁生活方式㊁居住模式㊁宅基地管理等一系列因素的影响，其平面布局和风貌特征经过漫长的自发演变，不断实现自我调整，也形成一定的固有形式，与传统民居相比具有明显的差异，体现出民居风貌和功能空间演变对时代的适应性㊂同时，随着工业化建筑的不断推广，标准化设计㊁工厂化生产㊁装配式施工㊁一体化装修和信息化管理的生产设计流程也逐渐显现出其优势[4]㊂对于新民居的建设也是一样，通过合理的设计可以将不同功能模块进行多样化组合，从而满足不同使用者和不同居住模式的设计需求㊂同时，工业化的设计㊁生产和施工方式还可以有效地提高民居的施工质量和建成速度㊂
因此，在地域性和工业化双重背景下，新民居在风貌特征传承和塑造的同时，不仅要尊重现代生活方式，还应以功能布局为先，探求新民居的使用需求和平面布局㊁空间连接形式等方面的内在同构特征，引导新民居设计建设步入工业化道路，促进其有序发展[5]
，为新民居的地域性和工业化协同
会议纪要格式及范文设计提供参考，加快新民居建筑绿色㊁低碳的可持
续发展㊂
1㊀功能拓扑结构的原理及构形
民居是根据使用者的生活习惯㊁家庭结构㊁经济条件㊁地域性文化等多种影响因素，形成的一个多空间的复杂有机体，并蕴含着深刻的文化问题[6]㊂表面上类似的家庭空间布置隐藏了居住者不同的生活
方式，其空间组织通常与家庭结构和生活习惯有关[7]㊂但随着社会的发展，民居空间组织模式也在发生变化㊂这种组织模式反映了民居中功能空间连
接和排序㊁聚集或分离的设计过程，也是其物质㊁非物质形式和空间配置的协同过程㊂因此，要想把握民居复杂的空间组织关系，就必须以民居的物理形式和空间配置为重点，把握空间构形的本质属性，对民居复杂的功能空间和连接关系进行图解㊂1.1㊀功能拓扑关系的原理及表达
功能拓扑关系[8
-9]
是空间句法中表达空间连接
关系的一种方法，由英国伦敦大学Hillier 首先提出，是建筑和规划领域中重要的空间关系分析理论[10]㊂任何建筑的平面空间都包含了三个重要信息：一是空间的功能属性；二是空间的坐标信息，坐标信息中又包含了空间的位置坐标和尺寸数据坐标；三是空间的连接关系㊂在构建拓扑结构时通常将不同的功能空间概念化为一个结点，以数字或字母来表达，空间的渗透关系用连线表示㊂用结点与连线来描述结构关系的图解被称为关系图解，这一拓扑结构图解为空间构形提供了有效的描述方法，同时也是对拓扑结构进行量化的重要途径
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㊂
图1㊀拓扑关系图解的表达和结构转换
Fig.1㊀The graphic expression and structure transformation of topological relations
㊀㊀图1a ~1c 表达了该建筑空间的功能属性㊁位置
坐标和连接关系，是带坐标信息的拓扑关系映射㊂当去除坐标信息，只考虑空间的拓扑关系时，可以以不同空间为顶点，将拓扑结构图转换成多种形态，也就是以不同空间为顶点的拓扑关系映射，图1d㊁1e 就是以A 为顶点或以F 为顶点的拓扑关系㊂即使改变了拓扑结构中顶点的位置，但各元素之间的拓扑关系并没有改变，结果依然成立㊂同时，在拓扑结构中，通常以拓扑步数来表达结点之间的距离关系，拓扑步数随着结点之间经过结点的数增加而增加㊂例如图1d 中,A 距离E 有2个拓扑步数,C 距离F 有3个拓扑步数㊂
1.2㊀民居功能空间结构拓扑关系的构形
当需要建立一个多层民居的拓扑关系时，首先要对不同民居建筑要素的几何单元进行处理[11]，并对不同层数的空间关系进行梳理和绘制，然后将存在联系的竖向交通空间进行重叠，这样既可以表达不同层数空间的拓扑关系，又可以表达整个民居建筑的全局拓扑结构㊂如图2所示，民居一层功能空间最为复杂，其功能空间的布局直接受到宅基地和周围环境的影响，二层空间是在一定程度上对一层局部空间的映射，是一种空间关系的重复，只是在功
皖南地区民居的功能拓扑关系解析 汪㊀强，等
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㊀能上有所变化㊂当考察一个建筑局部或者不同层数的拓扑关系时，可以将不在研究范围内的空间进行
排除，不参与后期的分析与计算㊂据此，本文只针对民居建筑一层空间的拓扑关系进行研究
㊂
钢铁是怎样炼成的梗概a 平面;
b 空间分解;
c 空间联系;
d 拓扑关系㊂
B 浴室;BR 卧室;DR 餐厅;Hall 大厅;S 楼梯;T 卫生间;
K 厨房;CR 堂屋;SR 储藏间㊂Y 院子㊂
图2㊀民居拓扑结构的构建
Fig.2㊀The construction of topological relations to dwellings
2㊀民居功能拓扑结构的构形2.1㊀民居现状和特征
以皖南地区民居为研究对象，对皖南歙县㊁休宁县㊁黟县和祁门县等地区的村落进行了调研，在初步走访100余户民居的基础上，调研和测绘了57户民居㊂通过对民居调研问卷的整理和平面的绘制，筛选出46户样本㊂
如图3所示，调研的民居样本建成年代主要分布在1980 2020年㊂在前期调研过程中，建于中华
人民共和国建国后到20世纪80年代初的皖南居民的空间布局大多延续了传统徽州民居的空间布局(凹
型㊁回型㊁日型和H 型)的特征形式，只是在立面开窗上与传统民居有所区别，反映了居住者对采光需求的增加㊂20世纪80年代后，随着社会经济的发展㊁家庭结构人口和生产生活方式的变化㊁土地资源的日益紧张以及工艺材料更替等因素的影响，居住者对室内功能空间使用需求发生了较大变化，致使传统民居空间布局形式逐渐被新民居空间布局形式所代替
㊂
图3㊀被调研新民居基本信息
Fig.3㊀Basic information for the new dwellings of being investigated
㊀㊀从家庭结构来看，所调研的民居主要是二代同居和三代同居，其中三代同居较多㊂但实际居住者以老年人和小孩为主，年轻人大多外出务工，每年在家居住的时间普遍较少，出现了大量房屋空置的现象，这也是生产方式从务农到务工转变所产生的居住现象㊂从结构类型来看，主要以砖混结构为主,20世纪80年代初的民居，仅有一户采用了砖木结构，部分民居开始使用框架结构㊂民居的建造周期分布在4~12个月，部分建设周期超过1a，存在较大的
差异㊂从建造方式上来看，大部分民居都是自建和邻里代建，少部分采用了企业代建和政府代建的方式㊂部分民居建设过程受到经济条件等因素的影响，实行了分阶段建设，也有部分民居先建主体，内部装修使用数年后才考虑㊂从设计方式来看，大多数是自主设计和参照设计，设计的不完善导致了功能不合理和施工周期加长，部分民居在建成后又根据需求进行了加建和改建㊂
上述是现阶段民居现状中较为典型的问题，反
映了民居建造和生活的原型特征㊂但是从整体来看，农民的生产方式从务农为主向半农半工再向务工为主过渡，设计方式从自行设计向委托设计过渡，建造方式从自建向企业和政府代建过渡，都是在过渡中发展和变化，最后形成固有特征，并根据居住者不同使用需求形成个性特征，这也是地域化与工业化双重背景下新民居发展的必然趋势㊂
2.2㊀民居平面解析
如图4所示，新民居的空间布局主要有主体建筑㊁附属建筑和庭院3个主要部分组成㊂主体功能(堂屋㊁卧室㊁餐厅㊁楼梯等)布局通常较为规整，只是在局部出现凹凸㊂附属功能(厨房㊁卫生间㊁储藏㊁饲养)布局较为灵活，通常与主体建筑以嵌入㊁连接和分离3种形式相结合，同时也存在多种形式的复合组成模式㊂附属功能的灵活布局，丰富了民居的平面形式，也是影响民居多样性的关键因素㊂庭院形式主要有前院㊁后院㊁内院和侧院四种类型，其中以前院为主，部分民居受地形和使用需求的影响，形成了组合形式的庭院类型[12]㊂
通过主体功能和附属功能的组合，民居平面布局形成不同的特征㊂从整体形态来看，平面形式主要有以下五种布局特征: 一字型 矩型 L型 分离型 和 U 型布局，其中 L型 布局形式中又包括了 锯齿型 和 丁 字型㊂从空间围合度来看, 一字型 和 矩型 布局形态较为开放，而 L型 和 U 型都形成部分围合的空间，空间形态较为收敛，在一定程度上传承了传统民居的内向型空间形态㊂2.3㊀拓扑结构的结点分布特征
民居平面组合的表现形式，在一定程度上体现了民居功能空间的配置，通过对民居功能拓扑关系的图解，可以有助于对民居的生活方式㊁不同使用群体关系对建筑功能空间规划和组织情况的了解，从而发现不同民居使用需求和平面功能布局的同构特征㊂按照上述方法，对所调研的新民居平面功能拓扑关系进行了构建，并按照新民居平面拓扑关系的结点数量进行分类(图5)㊂
结点数量是民居平面功能空间和过渡空间的总和，如图5所示，本研究根据新民居平面功能拓扑关系的结点数进行划分，拓扑关系结点的数量最少的有7个结点，最多的有14个结点㊂分布有8~10个结点数的民居样本共有32个，约占到总样本数的70%；其次分布有7㊁11㊁12个结点数的共有11个样本，约占总样本量的24%；分布有13或14个结点数的样本最少，占总样本的6%㊂拓扑结构中结点数的多少决定了民居中各功能空间转换的次数，当结点个数越多时，拓扑关系就更为复杂，导致拓扑结构出现分支较多，各功能空间的转换次数增加㊂
2.4㊀结点空间类型及局部构形特征
拓扑结构图解不强调欧氏几何中的距离㊁形状等概念，而重在表达由结点间连接关系组成的结构系统，旨在阐明功能空间的布置以及它们之间的渗透模式㊂因此对不同拓扑结构中各功能空间特征和构成分析就显得尤为重要[13]㊂
2.4.1㊀结点空间类型
从所构建的新民居拓扑关系图解中可以发现拓扑结构中的结点空间类型存在着一定的典型特征㊂就本研究所调研的样本对象来看，可以分为以下3种典型空间类型:
首先是终端空间，这类空间仅通过一个入口连接到组合系统的其余部分㊂终端空间的存在通常是功能
空间的私密性或隔离性的需求，主要体现在动静分区㊁洁污分区和公私分区㊂这样的空间只能来回移动，没有空间的过渡功能㊂它的影响是局部的，并且任何一个终端空间的消除对整体布局影响较小，这类空间也构成了民居的边界㊂
其次是过渡空间或者是包含过渡功能的空间，它们是通往终端空间的必经之路，这类空间在功能上通常是较为开放的空间，但通过这类空间的行为受到终端空间功能的影响存在高度定向性㊂
最后是具有两个以上连接且可以被穿越的空间，这类空间的达到方式往往有两种或以上的路径选择，从而可以在拓扑结构中的一个结点进入，从另一结点离开(图5)㊂
2.4.2㊀局部构形特征
结点是拓扑结构的构成部分，因此将结点的空间类型与连接方式结合来看，可以发现拓扑结构中也存在一定的典型构形特征㊂研究将其归纳为3种典型的局部构形特征:
我的小米云服务第一种是 链形 结构㊂其主要表现形式是单向连接，且单个结点只连接1个结点㊂在所调研的民居中，这类结构中的空间通常都具有过渡的功能空间，而且这类结构的拓扑深度通常较浅，只有一步到两步㊂因为在民居中，具有过渡功能的空间越多，空间的私密性就越差，影响空间的使用㊂
第二种是 树形 结构㊂又分为深树型和浅树型㊂深树型结构体现在功能空间转换层级较多，且在不同
深度都有1个或1个以上的结点㊂而浅树型则空间转换层级较少，且在某一层级有较多的结点同时连接同一个或两个结点㊂深树和浅树有一个共
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图4㊀被调研新民居平面类型
Fig.4㊀Hou types for the new dwellings of being investigated
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