“解构主义”理论下工业片区空间分形特征研究

发布日期：2023-03-13 浏览量：842

导读：随着时代的变迁和经济的发展，历史文化遗产保护工作已成为当代社会生活中不可忽视的重要部分。在历史文化遗产更新改造过程中，现代主义改造手法千篇一律带来视觉上的审美疲劳，功能上的大同小异，基于以上背景、问题及国内外文献、实践的梳理，选取沈阳市铁西区卫工明渠工业片区为研究对象，从解构主义角度打破传统的二元主义模式，运用“重叠”、“并合”等手法，对工业厂房建筑布局与场地功能布置、内部空间、公共活动空间相关设施等方面进行更新改造。分形和解构主义在理论阐述上有着相似性，分形理论和解构主义理论都强调空间上的随机性与生长性，自身对理论的解释都具有自相似性与秩序性，故而运用分形理论中的计盒维数法对改造后的工业片区的开敞空间的尺度和界面进行分形研究，实现工业遗产“活化再利用”，为未来中国主要城市的工业遗产再利用提供更具有操作性推广性的经验。

18世纪60年代从英国发起的第一次工业革命是人类文明发展史上一次伟大的历史变革，开创了以机器代替手劳动的时代，大规模的机器运作产生了工业片区，城市中的建筑风格也随之改变，随着历史进程的快速发展，城市人口激增、工业污染带来环境恶化、交通问题日益严重，城市的无序扩张等问题使建筑师和规划师们面临挑战。我国城镇化进行进入末声，后工业化社会拉开了帷幕，以传统制造业为基础发展起来的城市均出现了不同程度的停滞与衰退，资源的枯竭或者产业结构的调整，一些工业城市出现了大量的工业废弃地和旧工业建筑，宣告着一个时代的落幕。针对老工业城市中遗留的工业建筑片区，现代主义的更新手法带来了“千城一面”的现象，大部分工业遗产并不能很好的发挥应有的效益和其潜在的历史价值。20世纪70年代解构主义作为哲学的概念进入人们的视线，在80年代作为一种设计风格得到设计师们的青睐，笔者运用解构主义手法，以辽宁省沈阳市铁西区卫工明渠工业片区为例，试图探索一种新的更新改造模式，打破传统的功能实用主义，用全新的概念策略将工业文化遗产带回大众的眼前。

“解构主义”思想带给人们寻求社会解放自由的答案，在哲学、建筑学、社会学等学科领域研究全面爆发。建筑学领域中解构主义大师的代表是法国的屈米，他认为解构主义思想在建筑和城市设计规划的时候是将功能性的作用拆解，基于哲学思想和设计师本人的哲学、审美、空间解读等这些动机都考虑进去，去除外部的主导性的功能属性，在适当的情况下打破原有的设计准则与秩序，寻找解决问题新途径。屈米基于解构主义思想规划设计的典型案例代表为法国的拉维莱特公园的更新改造，这个设计运用了解构主义核心思想中的“中心缺失”、“结构中心”和“分延”等概念，彻底改变了传统上狭隘的设计更新手法。

在对拉维莱特公园的规划设计时，为了提高居民的休闲娱乐功能，整个公园的占地约有55公顷，绿化面积就占约35公顷，并且规划了公园附近的环城公路和地铁线路，提高公园片区的可达性，在公园内部有一条现状的运河将整个基地一分为二，阻断了工业片区的连续性见下图。在空间设计上，屈米保留了原有的运河和大尺度的工业建筑，他用10.8m X10.8m的构筑物在55公顷的基底上构建尺度为120m X120m网格基底虚线，通过小型的构筑物布局形成的方形空间连接着场地的空间秩序法则，将整个场地连接在一起，这些构筑物节点屈米将它们称作为“事件”，他认为这些点状要素可以促进人们之间的交流，是生活中的事件发生的起源点。公园中的线状要素主要是公园内部的步行走廊，是连接建筑与其他功能设施重要的交通性通道，公园中的随机的道路网体系，林荫大道和高架走廊都充分的彰显着解构主义思想所提倡的随机性。屈米将公园中的开放空间规定为面状要素，这些要素之间通过线状空间的分割成为独立的开放空间，承担了不同功能形式的空间活动，划定了空间活动的种类，更加促进了公园的多元化展现。

拉维莱特整体鸟瞰图（图片来源：引自参考文献2)

线状廊道串接节点图（图源网络)

点状方盒子事件要素节点图（图源网络)

通过上文对法国的拉维莱特公园的解析，可以得出解构主义大师在对工业空间改造的过程中摒弃了传统的综合改造手法，向分解观念进行设计。整个空间中的建筑之间的设计将使用和形式两者进行叠合并置，强调两者并不是对立非黑即白的关系，而是相辅相成。拉维莱特公园的建设具有随机性、秩序性和层级性：随机性是这个设计中鲜明的特点，没有规律的园林小路的布置，不同功能大小的开敞空间和几何形态分布的林荫大道与空间景观廊道，都体现出空间设计的随机性；秩序性把控着空间的整体布局模式，屈米通过相同尺度的功能盒子和空间网格的分布状态限定着整个空间的建筑布局，在没有规律性的建筑分布中对空间秩序进行把控，用夸张的手法在差异中寻求一致性；层级性是拉维莱特公园的设计的第三个特点，屈米将整个空间设计规划为点、线、面三个层级秩序（如下图），将空间中的点作为“事件”发生的起源，线性空间连接着“事件”之间的关系，面状空间承载着事件的发生。

20世纪50年代辽宁省沈阳市铁西区第一机器厂铸造出第一枚金属国徽,开辟了沈阳的工业时代，奠定了沈阳的工业发展基础成为了举国骄傲的共和国长子。随着全国经济的发展以及国家政策的转变，后工业化时代使沈阳市铁西区面临着经济产业转型和厂房外迁的局面，2002年沈阳市将铁西区原有的工业企业搬迁至沈阳市经济技术开发区，通过土地开发和租赁完成了铁西区经济结构转型，但是整个区域内部遗留了大量的工业厂房面临更新改造，城市风貌更新迫在眉睫。本文所述的工业片区位于铁西区卫工明渠一侧，总用地面积为29ha左右,该地是沈阳工业走廊的起点并且与中国工业博物馆紧邻，基地地理位置优越（如下图），具有极高的历史文化意义。由于工业搬迁，随之而来也将面临大批闲置工业厂房，该基地内部厂房建筑风貌已经与城市的整体风貌不协调。经调研，该地需要进行更新改造的呼声很高。

沈阳市铁西区中心城区范围图（图片来源：作者自绘)

卫工明渠研究区域区位图（图片来源：作者自绘)

本文选取的研究对象位于沈阳市铁西区中国工业博物馆附近，厂房的原址是我国最早的机械重型企业沈阳市冶金制造机械二厂，属于典型的德国艺术风格工业建筑群，具有极高的更新改造价值。基地内部的建筑群保留完整，厂房内部遗留的工业建筑元素较多，大型的冶金器械、运送货物的小火车、铁轨、烟囱等标志性工业构筑物保存良好。由于毗邻中国工业博物馆，整个片区内工业文化氛围浓厚，基底优势明显。但是该地没有得到很好的规划，工业文化旅游实际运作效果不佳，一方面，厂区更新改造还未完成，导致可供游览区域有限，相关配套设施不足，片区内建筑质量参差不齐，新旧建筑空间的连续性和贯通性出现问题。整体环境也有待改善；另一方面，工业博物馆周围并没有大型的文化设施，不能够发挥历史文化联动发挥群聚效应，场地片区分割化严重。

该地块的前身是冶金以及大型器械制造厂，在厂区规划设计时更多的是建筑本身功能性的使用，并没有考虑到人活动场所的营造，所以显得整个基地空间肌理无迹可寻，虽然政府等有关部门对冶金厂和中国工业博物馆进行了一定的改造，但是仅存于景观设计层面，并没有深层次的改造，整个基地的场所亟待复兴。

研究对象空间肌理图（图片来源：作者自绘）

首先，依据拉维莱特公园对空间改造的特点，对整个片区内部的空间秩序进行划定，整个研究区域的进深为400米，长约770米，依据小型厂房和中等尺度的厂房构建50×80m的网格秩序关系，依据场地内部原有的构筑物构建“事件”点，通过网格化的手法将这些点要素和厂房之间联系起来，将这工业片区形成完整的体系。在上文中对片区内部的工业厂房通过体量大小的控制进行了分类，主要为大尺度厂房、中等尺度厂房和小尺度厂房。将西侧小尺度的厂房片区改造为文创产业园区，通过建筑之间的院落布局形成私密空间，规划不同功能种类的艺术家工作作坊，以文促活。将基地东侧综合产业区内的中等尺度厂房和大尺度的厂房规划为特色商业用房和展览等建筑，丰富原有建筑的空间形态，通过拼贴、重合等建筑的改造手法对建筑与开敞空间的尺度层级关系进行控制，除了对厂房功能性的规划，在对基地空间集中在水平空间的划分和竖向的规划，使整个片区与沈阳市建筑之间布局风貌一致，形成院落式布局如下图。

1、水平划分

将不同尺度的三个片区进行水平方向的划分，将基地内部的铁轨通过步道进行联系，引入二层连廊元素加强场地之间的联系性，整个片区的建筑尺度在从左至右依次递增，通过对尺度的控制，将基地在水平方向呈现层级尺度上规律性变化。将西侧规划的小尺度厂房的文创园片区的加步行通道连廊、隔板、砖墙等元素对空间连接之间进行有效的划定。整个研究区域内增加不同种类的空间服务不同人群的需求，满足私密性、开放性和半私密性人群的空间需求，同时根据场地之间的空间界面连接规律，在水平方向划定不同种类的开敞空间。

2、竖向划分

现有小跨度厂房层高较大，整体立面的控制也是有必要的，再纵向上控制厂房立面高度与尺度，避免立面视觉效果的混乱，将小尺度的厂房界面进行围合式的规划设计，增加建筑之间的联系，中等尺度的厂房建设拆除建筑质量不好的厂房，建设方形围合中等建筑，形成围合式的空间，增加场所的封闭性。在对厂房内建筑的竖向规划的时候，规划合理的竖向功能体系，丰富室内空间形态。

3、围合内部院落

通过对场地内的空间上的水平划分和竖向划分，从空间的角度对研究区域内建筑空间肌理进改善，场地保留了大量的工业厂房，将建筑质量较差和与建筑之间组合不合理的厂房进行了拆除，建设与周边尺度适宜的建筑，调整建筑实体与开敞空间虚体之间的比例关系。对小型厂房来说，通过质密的建筑空间布局形成围合式的独立院落，大型厂房和中等尺度厂房，通过廊架的设计和建筑的自身围合形成独立的空间体系，但是又通过场地内的景观线性空间结构将整个片区连接起来，避免了场地风貌差异性，突出场地功能和空间的统一性。

工业遗产改造后平面图（图片来源：作者自绘）

城市空间发展过程中具有两种模式，分别是城市自组织和他组织。自组织是城市根据所处的地理环境和发展特征而衍生的城市形态，他组织是人们对城市未来规划设计引导建设的城市。童明认为良好的城市空间应该具有分形特征，无论对于他组织还是自组织城市来说，通过对城市建设发展过程中城市所表现出的分形的测度，可以通过动态检测的方法加入城市建设过程中的偶然性和不确定性的因素，使他组织建设的城市融入自组织的随机性特色，增强城市空间活力。

分形是从哲学引入对建筑学展开研究的理论，近些年相关学者将分形理论与城市空间形态研究相结合，从城市自相似的视角对城市建设发展起到促进性的作用。分形理论具有自组织性、分形迭代性和自相似性，能够从局部到整体阐述城市空间的迭代规律和变化特征，使城市空间得到有效的调节和修正。目前对城市空间分形的测度方法主要存在四种分别是康托尔集、科赫曲线、谢尔宾斯基集和谢尔宾斯基，这四种方法不仅可以对城市的界面进行分形测度，还可以对公共空间的连续性进行研究，本文通过分形理论中的谢尔宾斯基测算方法对工业片区的空间界面和公共空间的层级进行研究，探索解构主义方法下对工业片区的空间改造是否具有分形特征。

良好开敞空间建设应该是具有分形特征的，这样的空间能够为居民带来亲切性和随机性的体验。通过对改造后的工业片区开敞空间分形的测度，可以更好的研究通过解构主义手法改造后的工业片区的开敞空间是否具有分形特征，并且能够更好的规划设计空间层级尺度，规划尺度适宜的分形空间，打破二元主义对工业片区更新的单调性，为工业片区的更新改造提供新思路和新方法。本文对工业片区的开场空间分形特征的研究选取谢尔宾斯基地毯图形——分型图谱的方法，该方法主要是通过图形演变的规律探索空间是否具有层级性，谢尔宾斯基地毯在a层级的时候是一个正方形呈现9等分的状态，在b层级的时候9等分的正方形中间被移走形成8个黑色正方形和1个白色正方形，再对这八个黑色正方形进行9等分并且移除中间的正方形，就会形成和上一层级一样的图形，通过重复性的操作，最后整个空间中黑色正方形的面积就会趋近于0，空间的周长趋近于无限（见下图），通过借助网格维数模型中的计盒维数法对开敞空间的分形特征进行研究。

谢尔宾斯基地毯图形（图片来源：参考文献4改绘）

网格维数模型中的计盒维数法是通过不同尺度层级的网格覆盖研究对象，探索研究范围内建筑之间图底关系的虚空间，对不同层级计算的时候，测算不同网格尺度下的非空白网格数量与网格尺寸之间的关系，在对开敞空间研究的过程中，本文规定在上一网格尺度层级上出现过并且在本层级被分割的盒子规定为“旧空白盒子”，在本层级中新出现但是与上一层级相连的盒子规定为“连续性空白盒子”，在本层级中新出现但是与上一层级相分割的各自规定为“新飞地型空白盒子”，这三种盒子的主要区分（见下图）。

计盒维数层级分形示意图（图片来源：参考文献4改绘）

根据上文中规定的开敞空间计算法则，深度剖析在不同的尺度层级下经过解构主义改造后的开敞空间肌理的分形秩序。将改造后的建筑矢量数据导入GIS中进行空间校正，并且建立64m×64m、32m×32m、16m×16m、8m×8m、4m×4m的渔网与工业片区相交，计算开敞空间与与不同尺度下的渔网相交后产生的“新飞地型空白盒子”的数量，根据对工业片区的开敞空间层级的格子分析统计表和分析图可以发现经过解构主义改造后的工业片区的开敞空间存在4个层级的尺度空间（见下图）。

在64m×64m的网格尺度层级下并没有“新飞地型空白盒子”的产生，表明在这个片区内的开敞空间的尺度约在4.1ha以下，在32m×32m的网格尺度层级下，开始产生“新飞地型空白盒子”，有22个，但是在分析图中却只见到13个“新飞地型空白盒子”这是因为在下一层级中出现了四个盒子相连形成“田”字型的图案，由于连续性盒子的分割使这类的盒子在上层级没有发现出来，故而会出现这样的情况，需要将这种类型的盒子归类上层级中去，故而在32m×32m的层级尺度下有22个“新飞地型空白盒子”出现了三个盒子、两个盒子连续的情况，表明这个片区内部存在1.04~3.12ha的大型开敞空间，和主要分布在小尺度厂房和大尺度厂房分布片区。

在16m×16m的网格尺度层级下，产生了127个“新飞地型空白盒子”，其中包含有26个下一层中发现的“田”字型盒子，新产生的盒子在不同尺度大小的厂房形成的空间中均匀分布，线性的盒子空间主要在中等尺度厂房处分布，在该尺度层级下开敞空间尺度的面积在256~2816平方米之间，主要是以线性开敞空间为主。在8m×8m网格层级尺度下产生了510个“新飞地型空白盒子”，其中包含了120个在下一层级中出现的“田”字型盒子，在这个层级尺度下，开敞空间分布均匀，整体的尺度规模在64~1600平方米之间。在4m×4m网格层级尺度下，共产生了2663个“新飞地型空白盒子”其中有702个在下一层级中的“田”字型盒子，在这的尺度下，开敞空间的尺度较小，在8~56平方米之间，分布在整个工业片区内部，表明在整个片区内开敞空间尺度层级逐渐下降，在建筑与周边环境的分割中存在着这种小型空间单元。

新飞地型盒子数量统计（表格来源：作者整理）

开敞空间的界面的围合与布局对人们感知空间环境有着重要的作用，通过分形理论中的计盒维数计算对开敞空间界面进行测算，与开敞空间的计算方法虽然都是采用计盒维数法，但是计算对象的不同决定了计算过程的差异，在对改造后的空间界面研究主要是对建筑界面所形成的线状要素进行空间分级的变化，探索空间界面的分维数。据上文中对四个不同等级开敞空间的范围划定，主要将四个等级的空间分为三类，分别是面状空间、线状空间和点状空间（见下图），分类之后再对这三类的空间界面进行分形计算。在这里对网格尺度的选取和上文保持一致，将等分的正方形覆盖不同类型的空间界面，随着网格尺度的降低逐步细化，计算在不同层级δ下网格的个数N，主要的计算公式为：

其中：D为计盒维数；N为被覆盖的网格个数；δ为网格层级。因为在每个层级下的几何维数值都不相同，但是随着尺度层级的降低会呈现出规律性的演变规律，通过对尺度层级和每层级性的维数值的散点分布得出的拟合曲线，根据每个人曲线的斜率，可以确定每个层级下的分维数。

点线面不同空间类型分布（图片来源：作者自绘）

根据对不同类型空间界面在不同的层级尺度下的计算数值的拟合曲线得出的一元一次方程的斜率值可以得出，面状空间的界面为1.17，线状空间和点状空间的界面分维数值相同，均为1.08，表明线状空间和点状空间的界面空间的变化相同，空间波动变化较小，相对面状空间的界面比较稳定。根据表2 可以得出不同类型的空间在不同层级尺度上的变化逻辑规律，面状空间在从64尺度下的维数值为0.82，并且随着尺度层级的降低，维数值却表现出增高的趋势，两者之间的关系呈反比，在线状空间和点状空间中都表现出这种情况。这三类空间在盒子数量上的变化是有差别的，在不同的尺度层级下的盒子数量均呈现点状空间＞线状空间＞面状空间，表明面状空间主要是大型的开敞空间，承担着大量的人群的聚集和疏散的功能，空间界面在随每层级的网格占据相对较少，线状空间承担着面状空间到点状空间的过度的作用，故而线状空间的界面多为流线型，以长方形为主，界面变化特征不明显，点状空间在不同的片区内均有分布，形状较为规则，这样的空间具有一定的私密性，以小型院落式空间为主，有很好的界面围合感。

本文通过对解构主义理论改造下的工业片区的开敞空间的分形特征研究，发现经过解构主义改造后的空间具有空间层级秩序，分别在32m、16m、8m和4m的网格尺度下发现，并且每一层级的网格尺度下的“新飞地型空白盒子”的数量存在4.8倍的层级关系，表现出分型中的逻辑迭代关系。并且研究区域内部的开敞空间存在三种类型，这三种空间按照类型分成了点状空间、线状空间和面状空间，面状空间的分形维数值为1.17，线状空间和点状空间的分形维数值相同，不同的尺度层级下的盒子数量均呈现点状空间＞线状空间＞面状空间的特点。