论文题目：基于分形理论的冀南传统民居空间形态设计研究
摘要：分形是一门基于分形几何研究自然复杂形态的学科,为建筑设计的创新与评价带来了新的契机,近年来对于分形几何在传统民居研究中的应用已经出现了一些尝试。现阶段对于冀南传统民居的研究多数还停留在采用系统思维对民居平面布局、建筑结构等方面的定性分析层面上,而顺应传统民居“自下而上”自组织生长模式的定量与科学分析不足,应用分形理论能够弥补此项不足,对其生长模式、建造规律、背后的形成过程及原因进行深层次探讨。传统民居作为地域文化的重要物质载体,在其空间形态、生成规律、生长过程等方面具有重要的研究价值,由分形的视角研究冀南传统民居,客观定量分析研究冀南传统民居及其背后的形成规律,能够补充现有研究成果,拓展研究方法及思路,对于本地区的传统民居保护、创造具有冀南地区地方特色的新建筑、现代规划与建筑设计等有着重要价值。以学科交叉的视点切入,以分形理论为指导,通过探索针对冀南传统民居的分形研究原则、策略,使用分形量化结合Grasshopper编程模拟计算法、分形类比法及分形自相似构成的方法对冀南传统民居聚落及建筑层面空间形态、形成规律、自然分形特征进行研究,对比分析传统民居整体聚落层面及建筑单体层面的维数值变化趋势等规律,挖掘计算数据背后隐藏的影响因素、形成规律等分形学上的特征,对现代规划及建筑设计提供启示。传统民居分形设计策略与方法揭示了传统民居的生成方式、形态特征和复杂的分形生成规律,探索了传统民居的分形审美与评价。冀南传统聚落空间的生长整体遵循自相似衍生,平原与山地聚落遵循着不同的聚落发展模式,但都以与自然环境相似和谐作为首要发展规律,空间形态与自然地形地貌形成耦合的迭代关系,山地民居的竖向构造较平原民居更为复杂;传统民居建筑延续了聚落的自然分形特征,平原地区传统民居“自下而上”自组织构成了“间-宅-院-街区-聚落”独特的分形系统。在现代城市规划应做到充分尊重城市当中的自然条件,控制规划系统维数与自然维数相接近,满足人性化的需求,将分形设计原则、策略与方法作为规划依据和手段对其空间形态与交通组织进行科学合理的规划,建构分形系统的城市空间;关注对于建筑地域性与建筑丰度的设计,构建建筑的文化符号,建立部分与整体和谐发展的建筑形式语言秩序,实现“分形元”空间与建筑整体、建筑环境等的协调统一。
关键词：空间形态设计;冀南传统民居;分形理论;自相似迭代;分形同构
学科专业：建筑学（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 冀南传统民居研究不足
1.1.2 “自下而上”的分形思维
1.1.3 分形理论与传统民居研究的交叉创新
1.2 研究目的与意义
1.2.1 研究目的
1.2.2 研究意义
1.3 研究范围与研究内容
1.3.1 研究范围与对象的界定
1.3.2 研究内容
1.4 国内外研究现状
1.4.1 国外相关研究
1.4.2 国内相关研究
1.5 研究方法与论文框架
1.5.1 研究方法
1.5.2 论文框架
第二章 分形视角下的建筑空间形态设计研究
2.1 分形理论
2.1.1 分形几何
2.1.2 分形几何与欧式几何
2.1.3 分形的分类
2.2 分形维数
2.2.1 分形维数概念及建筑学空间含义
2.2.2 分形维数的计算方法
2.3 建筑的尺度层级
2.4 分形的建筑外部形态设计
2.5 分形的内部空间组织设计
2.6 本章小结
第三章 传统民居分形设计研究原则、策略与方法
3.1 传统民居空间形态分形原则
3.1.1 传统民居自相似构成原则
3.1.2 分形迭代的传统民居生成原则
3.1.3 传统民居尺度变换原则
3.1.4 传统民居分形镶嵌原则
3.1.5 过程与丰度分形原则
3.1.6 传统民居分形美学原则
3.2 传统民居分形研究策略
3.2.1 和谐相似性策略
3.2.2 自组织适应性策略
3.3 传统民居分形设计研究方法
3.3.1 分形自相似构成方法
3.3.2 分形量化分析方法
3.3.3 分形类比的方法
3.3.4 Grasshopper编程计算法
3.4 本章小结
第四章 冀南传统聚落总体空间形态分形设计探索
4.1 冀南传统聚落概况
4.1.1 冀南传统聚落类型
4.1.2 调研及传统聚落代表的选择
4.2 冀南传统聚落空间形态解析
4.2.1 聚落总图尺度层级的选取
4.2.2 聚落分形维数计算
4.2.3 聚落分形维数值分析
4.3 冀南传统聚落空间的自相似组织与扩展
4.3.1 冀南传统聚落的自相似性
4.3.2 冀南传统聚落空间的自相似生长
4.4 冀南传统聚落空间形态与自然地形的分形同构
4.4.1 基于自然分形维度的聚落形态
4.4.2 等高线分形相似的聚落交通组织
4.5 冀南传统聚落空间形态设计对现代城市规划的启示
4.5.1 构建分形系统的城市空间
4.5.2 基于自然维度的分形规划
4.6 本章小结
第五章 分形思维的冀南传统民居建筑空间形态设计研究
5.1 冀南传统民居概况
5.1.1 冀南传统民居类型
5.1.2 调研及传统民居代表的选择
5.2 冀南传统民居立面形态解析
5.2.1 民居立面尺度层级的选取
5.2.2 民居立面分形维数计算
5.2.3 基于分形维数的民居立面形态分析
5.3 基于自然分形维度的冀南传统民居形态研究
5.4 冀南传统民居空间的分形迭代
5.4.1 空间的分形迭代特征
5.4.2 空间的分形迭代系统
5.5 冀南传统民居的分形美
5.5.1 自相似对称的分形美
5.5.2 人性化属性的分形美
5.5.3 自然有序的分形美
5.6 冀南传统民居空间形态设计对现代建筑设计的启示
5.6.1 建筑丰度的设计
5.6.2 符合地域性的建筑设计
5.6.3 自相似迭代建筑设计
5.7 本章小结
结论
参考文献
Grasshopper编程计算过程电池图
致谢
附件
