王 濤，李文杰

（北京理工大學(xué) 設(shè)計與藝術(shù)學(xué)院，北京 100081）

1 中國傳統(tǒng)民居保護與創(chuàng)新設(shè)計的現(xiàn)狀

我國的傳統(tǒng)古村落是民族的寶貴遺產(chǎn)，體現(xiàn)了地方傳統(tǒng)文化、建筑藝術(shù)和村落空間格局，每一座蘊含傳統(tǒng)文化的古村落都是人與自然和諧相處的血脈精髓和歷史記憶。

然而，在城市化進程中，村落遭到嚴重破壞。近年來，鄉(xiāng)村問題引起各界關(guān)注。2018年1月2日國務(wù)院發(fā)布中央一號文件，提出鄉(xiāng)村振興策略。十九大也提出鄉(xiāng)村振興的發(fā)展理念，為鄉(xiāng)村的發(fā)展帶來新的機遇。在《北京城市總體規(guī)劃》中更是明確提出：“提升基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施水平；加強傳統(tǒng)建筑保護、傳統(tǒng)村落規(guī)劃；弘揚傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)特色產(chǎn)業(yè)等?！?/p>

傳統(tǒng)民居改造實踐雖多，但也存在很多問題，如建筑設(shè)計的創(chuàng)新性不足、改造后的建筑不能融入地區(qū)建筑環(huán)境、建筑改造缺乏科學(xué)性、傳統(tǒng)建造技藝缺失等。村落傳統(tǒng)民居創(chuàng)新設(shè)計方面的研究存在著研究范圍較窄、方法論不整合、沒有形成較為系統(tǒng)的研究體系等問題。所以傳統(tǒng)民居保護與創(chuàng)新設(shè)計非常重要。

2 可拓學(xué)在傳統(tǒng)民居創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用價值

“可拓”一詞指代一門稱為“可拓學(xué)”的學(xué)科，定義為“用形式化模型研究事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法，主要用于解決矛盾問題[1]，研究核心是如何通過變換處理各種不相容問題和對立問題?！?經(jīng)過多年的研究，可拓創(chuàng)新方法已逐步成熟，目前已在工程技術(shù)、信息科學(xué)與智能科學(xué)、經(jīng)濟與管理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并在機械、建筑、日用品等產(chǎn)品的技術(shù)、管理和組織創(chuàng)新等方面發(fā)揮重要作用[2]。

以往的傳統(tǒng)民居改造方法主要是從建筑設(shè)計實踐中總結(jié)出來的，多帶有經(jīng)驗性的局限。在傳統(tǒng)村落民居改造設(shè)計中，需要考慮的因素不僅局限于場地、空間、建筑形象等，村落民居文化、傳統(tǒng)建造技藝、自然環(huán)境等非物質(zhì)的因素更需要被設(shè)計師重視[3-4]。而可拓學(xué)基于對事物的發(fā)散性、可擴性、相互性、蘊含性、共軛性的科學(xué)認識，提出發(fā)散樹、分合鏈、相關(guān)網(wǎng)、蘊含系、共軛對等理性的方法[5]，為傳統(tǒng)民居改造實踐中科學(xué)分析矛盾以及提出可行策略提供了工具。

3 可拓學(xué)在傳統(tǒng)民居創(chuàng)新設(shè)計策略生成中的應(yīng)用實踐

3.1 寶水村民居概況

寶水村位于“北京蒲洼市級自然保護區(qū)”，位于北京市房山區(qū)蒲洼鄉(xiāng)的東北角，是京冀重要交通廊道的必經(jīng)之地，是北京最西端、海拔最高(1 180 m)的村落。2018年3月，寶水村入選北京首批市級傳統(tǒng)村落名錄。

本文設(shè)計的寶水村民居院落布局為四合院，屬于石板房[6]，平面圖見圖1。石板房地域特色濃厚，具有獨特且成熟的建造體系。民居建筑立面信息豐富，材料結(jié)構(gòu)一目了然。建筑結(jié)構(gòu)為抬梁式木架構(gòu)，建筑材料多樣：臺基與墻體均以石頭為主，帶有少量青磚，門窗為木質(zhì)，屋頂采用頁巖石板；整體色調(diào)樸實自然[7-8]。民居現(xiàn)狀見圖2。

圖1 民居平面圖Fig.1 Residential plan

圖2 民居現(xiàn)狀圖Fig.2 Current situation of residential building

3.2 民居改造的創(chuàng)新問題

在寶水村的村落規(guī)劃中，除了提出產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟、文化的發(fā)展策略外，村落中的街巷空間、公共空間、居住空間的改造也是工作重點。其中傳統(tǒng)民居如何改造是和村民生活息息相關(guān)的問題，能直接反映村落規(guī)劃的整體理念，是村落改造中最重要的一環(huán)。

本文設(shè)計的民居原來存在結(jié)構(gòu)老化、內(nèi)環(huán)境性能缺陷、空間利用局限等問題，需要對它進行改造。要使改造符合村落以發(fā)展旅游為目標的整體規(guī)劃，

首先要列出非矛盾創(chuàng)新問題模型[9]。

對L進行發(fā)散[10]，得到

還可以從L發(fā)散出多種基元表達式，此略。同理，對L1進行發(fā)散得到二級發(fā)散的基元表達式。

以此類推，可對L11，L12，L13乃至L1n進行發(fā)散，形成對L的三級表達式，以對L11進行發(fā)散為例。

以此類推，依據(jù)其他條件對發(fā)散結(jié)果進行收斂，得到

由此可見，將民居改造為民宿，最符合村落在發(fā)展旅游業(yè)的同時，保護村落民居建筑，持續(xù)發(fā)展的整體目標。

3.3 項目問題的界定

根據(jù)村落規(guī)劃、村民需求、民居現(xiàn)狀，對L1114中的L11142、L11147建立發(fā)散樹的物元模型，并對發(fā)散的物元分別進行多角度的分析。得到L1114的復(fù)合元模型。

在民居改造成民宿過程中，存在以下矛盾問題：(1) 如何使建筑外立面在保留原有傳統(tǒng)民居特色的同時，又能有現(xiàn)代風(fēng)格元素；(2) 功能區(qū)布置時，如何安排民宿的主人房間，使房間距離餐飲區(qū)、茶室較近，也能滿足私密性的需求；(3) 如何協(xié)調(diào)民宿現(xiàn)代生活的使用需求和尊重建筑傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的對立[11]；(4) 如何保證民宿營業(yè)區(qū)(茶室、餐廳)和住宿區(qū)互不干擾。

下文以第一個建筑形象的問題為例，根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)實條件，介紹可拓學(xué)在民居改造實例中的策略生成過程，以此體現(xiàn)可拓學(xué)在傳統(tǒng)村落改造中的實踐價值。

3.4 問題模型

首先列出這一矛盾問題的核問題模型。

3.5 可拓分析、可拓變換和設(shè)計策略

對條件元運用逆向思維進行發(fā)散分析。

依據(jù)其他條件，對發(fā)散結(jié)果進行收斂。

M1=(金屬，c，v)

M2=(玻璃，c，v)

M3=(塑料，c，v)

對條件元增刪變化，得到策略

T1(建筑物，建筑材料，磚⊕石)=

(建筑物，建筑材料，磚⊕石⊕金屬)

T2(建筑物，建筑材料，磚⊕石)=

(建筑物，建筑材料，磚⊕石⊕玻璃)

T3(建筑物，建筑材料，磚⊕石)=

(建筑物，建筑材料，磚⊕石⊕塑料)

最后，得到策略

T1(建筑物，建筑材料，磚⊕石⊕金屬)

T2(建筑物，建筑材料，磚⊕石⊕玻璃)

T3(建筑物，建筑材料，磚⊕石⊕塑料)

3.6 優(yōu)度評價

本節(jié)繼續(xù)以寶水村民居建筑形象改造的矛盾問題為例，以“民宿建筑外立面風(fēng)格既要保持原有建筑特色，又要有現(xiàn)代風(fēng)格元素”為目標，以“原建筑形象較為低調(diào)、建造材料為磚和石”為條件，通過可拓分析和可拓變換得出解決策略。

——近日，澳大利亞葡萄酒管理局首席執(zhí)行官安德烈亞斯·克拉克(Andreas Clark) 在采訪時表示，過去幾年，中澳雙邊自貿(mào)協(xié)定大力推動了澳大利亞葡萄酒走進中國市場。明年關(guān)稅進一步下調(diào)后，澳大利亞葡萄酒將獲得更大的競爭優(yōu)勢。

ZI=(建筑物，建造材料，磚⊕石⊕金屬)

ZII=(建筑物，建造材料，磚⊕石⊕玻璃)

ZIII=(建筑物，建造材料，磚⊕石⊕塑料)

下面應(yīng)用優(yōu)度評價法對上述3個策略進行評價。

第1步，確定衡量指標。

第2步，確定權(quán)重。

第3步，首次評價。

利用非滿足不可的指標SI12，SI222對評價進行篩選，ZI，ZII，ZIII都滿足該指標，進行下一步驟的優(yōu)度比較。

第4步，建立關(guān)聯(lián)函數(shù)，計算關(guān)聯(lián)度。

首先，為每個衡量指標建立相應(yīng)的關(guān)聯(lián)函數(shù)。根據(jù)實際的情況，為衡量指標SI11、SI12、SI212、SI221、SI222、SI243和SI251建立一個統(tǒng)一的離散型關(guān)聯(lián)函數(shù)K1(x)；為衡量指標SI211、SI231、SI232、SI233、SI241和SI242建立一個統(tǒng)一的離散型關(guān)聯(lián)函數(shù)K2(x)。

其次，分別給出3個待評策略ZⅠ、ZⅡ和ZⅢ關(guān)于各衡量指標的關(guān)聯(lián)度，見表1。

表1 待評策略 ZⅠ、ZⅡ和 ZⅢ關(guān)于各衡量指標的關(guān)聯(lián)度Table1 Correlation degree of the strategies to be evaluated ZⅠ, ZⅡand ZⅢ with respect to each measurement index

再次，計算3個待評策略ZⅠ、ZⅡ和ZⅢ關(guān)于每個衡量指標的規(guī)范關(guān)聯(lián)度[13]，見表2。

表2 待評策略 ZⅠ、ZⅡ和 ZⅢ關(guān)于各衡量指標的規(guī)范關(guān)聯(lián)度Table2 Normative correlation degree of the strategies to be evaluated ZⅠ, ZⅡ and ZⅢ with respect to each measurement index

最后，計算3個待評策略ZⅠ、ZⅡ和ZⅢ的優(yōu)度。

C(ZI)=?0.187 5，C(ZII)=0.1，C(ZIII)=0.037 5

第5步，對評價結(jié)果進行總結(jié)。

通過評價過程和結(jié)果可以看出，雖然策略ZⅢ在建造資金耗量、運輸材料資金耗量、運輸材料時間長度、創(chuàng)新度的評價都處于優(yōu)勢，但在對環(huán)境的污染程度、對自然景觀回應(yīng)度等方面的評價都處于劣勢，而改造是在傳統(tǒng)村落中進行的，對自然環(huán)境的保護尤為重要。

由評價過程中的關(guān)聯(lián)度能夠看出，策略ZⅡ不僅優(yōu)度值最高，而且對各項衡量指標的滿足度也比較穩(wěn)定。雖然策略ZⅡ創(chuàng)新度不是最高的，但卻是最穩(wěn)妥的方案，在后續(xù)民居改造過程中，可以通過改變玻璃材料的呈現(xiàn)形式來提高創(chuàng)新度。

本文只針對單一目標和條件的策略進行優(yōu)度評價，并不是對整體方案的評價。

3.7 方案展示

針對3.3項目問題的界定，將改造中的4個矛盾問題重復(fù)上述步驟，建立矛盾模型，對目標和條件進行可拓分析和變換，再用優(yōu)度評價法對措施進行評價，得到以下改造措施：(1) 引入現(xiàn)代材料——玻璃，玻璃材料以磚的形式呈現(xiàn)，提高創(chuàng)新度，民宿西側(cè)立面圖見圖3。(2) 將主人房間和茶室用樓梯連接，并用兩道門分割，提升私密度[14]。民宿平面圖見圖4，主人房效果見圖5。(3) 不改變建筑傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下進行空間劃分。(4) 區(qū)分服務(wù)人員流線和顧客流線，營業(yè)區(qū)和住宿區(qū)之間用庭院景觀分隔，保證私密性。流線圖、公私分區(qū)圖見圖4。

圖3 民宿西側(cè)立面圖Fig.3 Exterior elevation

圖4 民宿平面圖Fig.4 The plan of homestay

圖5 主人房效果圖Fig.5 Master’s room

4 結(jié)論

本文表明，在村落民居改造中引用可拓學(xué)的分析、變換方法得到改造策略，并對策略進行優(yōu)度評價是可行的。在寶水村民居改造中，通過將在改造過程中遇到的核心矛盾作為研究對象，建立矛盾模型，形式化地表達了問題求解和對策略進行優(yōu)度評價的過程，突破了以往村落民居改造的思維局限，生成了更加科學(xué)合理的民居改造策略。

隨著中國城市化進程的加快，村落傳統(tǒng)民居改造問題日益顯著，雖然各個民居所處環(huán)境、蘊含的文化不同，但本文以寶水村民居改造為例，為今后村落民居改造實踐過程的形式化方法提供一定參考。相信隨著可拓學(xué)理論的進一步發(fā)展和實踐的積累，其在村落民居改造實踐中將會發(fā)揮更大的作用。