基于类型学的城市人行桥建筑形态生成机制

In the current urban pedestrian bridge design, the focus is mainly on the structural shape and construction. This trend hinders the expression of the architectural characteristics of the urban pedestrian bridges and limits the health development of their architectural morphogenesis. This paper establishes the fundamental theories of the architectural typology for the urban pedestrian bridges and explores the basic approaches to formulate bridge shapes by introducing typology methods. Practical cases of the urban pedestrian bridges are presented, based on which knowledge mappings of functionality, semanteme and structure are proposed in the perspective of typology. Key factors of the architectural types of pedestrian bridges are presented as well by graphing and restructuring the design information. Meta-design and object-design system for pedestrian bridges are introduced. Based on the typo-morphological principles, type discovery are performed and basic type systems for the urban pedestrian bridges are established. Morphogenetic mechanisms such as type combination, deformation, formulation process and principle are studied in order to bridge the gap between practice and external information during the bridge design processing. Theoretical supports for the current morphogenetic processes are systematically presented. Analytical design methods for practical applications are proposed. Based on these studies, this paper elaborates the scientific mechanism and basic processes of the architectural morphogenesis of the urban pedestrian bridges from the perspective of typology, improves the design theories, and provides the design innovation with methodology supports.

现有的城市人行桥设计方法主要是针对桥梁结构形态和构造，不能完全反映城市人行桥作为城市建筑的属性，制约着其建筑形态的发展。本项目将基于类型学方法，研究建立城市人行桥建筑类型学基础理论，探索形态生成的基本方法。研究将通过对城市人行桥的实例研究，从类型角度进行功能、语义和结构的知识映射，对设计信息进行图解和重构，提炼形成人行桥建筑类型的关键要素；研究建立人行桥设计的元设计和对象设计体系，基于形态生成的原理对人行桥进行类型发现，建立城市人行桥基本类型体系；研究类型组合、变形、生成的过程、法则等生成机制，建立外部信息和人行桥设计在设计实践之间的联系，为目前模糊的形态生成过程提供比较系统的理论支撑，并建立可供分析的设计方法。通过上述研究，从类型学的角度揭示人行桥建筑形态生成的科学机制和基本过程，完善其设计理论，并为设计创新提供方法支持。

人行桥不是全新的建筑设计领域，在人口和机动车的增长速度对城市环境造成越来越大压力的当下，城市人行桥的建设也迎来了新的发展契机。然而，人行桥的建筑形态同质化严重；现有的城市人行桥设计方法主要是针对桥梁结构形态和构造，不能完全反映城市人行桥作为城市建筑的属性。本项目基于类型学方法，研究建立城市人行桥建筑类型学基础理论，探索城市人行桥建筑形态生成的基本方法。.从形式构成角度建立人行桥空间造型要素。以斜拉桥为代表性研究对象，通过调研广泛搜集斜拉桥样本，建立样本素材库。依据形态分析法相关原理及过程对代表性斜拉桥进行解构，进一步归纳人行桥的典型造型构件；结合样本深度挖掘各造型构件的不同视觉形态，进而建立造型要素空间。从力学性能角度梳理造型局部与整体的逻辑。以斜拉桥为例，依据桥梁结构基本理论对桥梁的各造型要素进行构造分析，从桥梁细部构造角度挖掘形式与功能的关系，从整体布置角度理清了造型单元与整体形态的关系。.根据前期研究得到的桥梁造型单元特征，采用眼动仪记录受试者观察桥梁的眼动数据。通过划分不同的兴趣区（AOI），选取适当的眼动指标分析受试者的视线分布以及对桥梁不同部位的关注模式等视觉规律，得到桥梁造型要素的视觉关注程度及视觉优势位置。.基于人行桥的“元语言”和“对象设计体系”，利用参数化建模方法，针对每个造型特征创建对比模型，利用产品设计中常用的建立实验样本、萃取感性词汇方法，建立感性评价意向词对。通过对眼动数据的单因素方差分析方法，进行桥梁形态特征的显著性分析；利用主成分分析方法计算形态特征与感性评价的相关性，建立基于基本类型要素的城市人行桥生成机制，并在实践项目中探索验证。.本课题建立了外部信息和人行桥设计在设计实践之间的联系，创新地为目前模糊的形态生成过程提供较为系统的理论支撑，并建立可供分析的设计方法，从类型学的角度揭示人行桥建筑形态生成的科学机制和基本过程，为设计创新提供方法支持。