可持續(xù)建筑的遞階設(shè)計(jì)方法研究

高云庭 （廣東白云學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，廣東 廣州510450）

1 層次結(jié)構(gòu)模型

遞階設(shè)計(jì)法①根據(jù)可持續(xù)建筑項(xiàng)目的目標(biāo)確定該方法的分析、評估和決策內(nèi)容，在系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上，連續(xù)性分解目標(biāo)對象，得到下級子目標(biāo)，再對接具體措施，與項(xiàng)目的各種方案形成對接，通過若干有序的遞階層次搭建起一個(gè)描述系統(tǒng)功能或特征的內(nèi)部獨(dú)立的結(jié)構(gòu)樹，然后輔之以數(shù)學(xué)權(quán)重方法計(jì)算出各個(gè)要素的重要性指數(shù)，并依其大小確定各個(gè)措施的優(yōu)劣等級，進(jìn)而為項(xiàng)目的分析評估與方案決策提供依據(jù)。該設(shè)計(jì)法既不單純地倚重?cái)?shù)學(xué)運(yùn)算，也不片面地只注重邏輯推理，而是把兩方法有機(jī)結(jié)合，使龐大或復(fù)雜的模糊對象變得清晰、確切，將難以量化的設(shè)計(jì)問題簡化為多層次單目標(biāo)的要素構(gòu)成問題，其基本原理是重要性排序組合的原理，層次結(jié)構(gòu)分析模型（下圖）由五類層次要素組成：

①目標(biāo)層：建筑項(xiàng)目所要實(shí)現(xiàn)的總體可持續(xù)目標(biāo)，一般不具有操作性，此單一要素是項(xiàng)目方案的決策指向和理想結(jié)果。

②準(zhǔn)則層：由目標(biāo)層分化成的若干分析維度和項(xiàng)目方案總則，歸并和概括各項(xiàng)具體指標(biāo)，是總目標(biāo)引導(dǎo)下規(guī)約項(xiàng)目方案的高層次要旨。

③指標(biāo)層：由準(zhǔn)則層細(xì)化而成的項(xiàng)目方案的確切要求和分析評估要素，是最下層的眾基礎(chǔ)目標(biāo)型要素，也是衡量目標(biāo)與準(zhǔn)則達(dá)到程度的評價(jià)指標(biāo)。

④措施層：一大列達(dá)成目標(biāo)的實(shí)際操作性具體措施，作為中間環(huán)節(jié)銜接方案層與三個(gè)目標(biāo)（評價(jià)）層，其各子要素是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目所有目標(biāo)的最基本控制單元。

⑤方案層：供分析、評估的備選方案或迭代方案，包括若干帶有具體措施的項(xiàng)目總方案、子方案等的完整設(shè)計(jì)方案。

可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)中的遞階層次分析模型

遞階設(shè)計(jì)分析模型有“宏觀——中觀——微觀”、“主觀——客觀”兩個(gè)層次結(jié)構(gòu)類型，其本身也是一個(gè)非常龐雜的系統(tǒng)，一環(huán)連一環(huán)，環(huán)中再套環(huán)，各層次之間是一種明確的從屬和影響關(guān)系，從上側(cè)的目標(biāo)層和下側(cè)的方案層向中間指向措施層，各個(gè)層級間的元素關(guān)聯(lián)性也清晰明了。該模型很好地?cái)M合起分析過程中的需求因素與策略因素，使方法過程結(jié)構(gòu)化、層次化、系統(tǒng)化，并采用相對標(biāo)度對定量的與不可量化、顯性與隱性因素做統(tǒng)一測度，進(jìn)而把問題處理變得簡單化、方便化，同時(shí)又不失嚴(yán)格性和精確性。作為分析、評估、決策方法的具體表達(dá)，結(jié)構(gòu)層次模型具有適應(yīng)性、簡明性、整體性和組織性等特點(diǎn)，反映出該設(shè)計(jì)方法深刻的“分析——決策”外化機(jī)制和“目標(biāo)——評價(jià)”效用機(jī)制。

在運(yùn)用層次結(jié)構(gòu)理論開展分析活動時(shí)，有三個(gè)會影響到分析質(zhì)量但易被忽視的操作內(nèi)容值得注意。首先，必須要在進(jìn)行分析之前，充分理解建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)意圖，在此基礎(chǔ)上對整個(gè)項(xiàng)目有一個(gè)清晰的整體把握，并通過項(xiàng)目前期調(diào)研與分析獲得盡可能多的量化信息。其次，在分析過程中要盡力追求分析者的經(jīng)驗(yàn)與理性的平衡，留意分析過程中人為因素的可能影響，避免層次結(jié)構(gòu)和權(quán)重值不夠精確、過于主觀等問題②。再次，應(yīng)依據(jù)各層次間諸多要素的兩兩關(guān)系屬性，將項(xiàng)目及方案整體分解為若干要素部分，運(yùn)用每一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)所存在的階段結(jié)論及信息傳遞的作用效果，進(jìn)行有目的、有側(cè)重、有步驟的探索、分析與評價(jià)。正確的方法操作才能保證要素分析、策略組合、方案評估、項(xiàng)目決策四個(gè)方面應(yīng)有的方法目的。

2 遞階四節(jié)點(diǎn)

可持續(xù)建筑項(xiàng)目中遞階設(shè)計(jì)法的操作流程是一個(gè)搭建層次結(jié)構(gòu)模型并在其基礎(chǔ)上做分析、出結(jié)論的過程，通過層級、關(guān)聯(lián)、系數(shù)、決策四個(gè)關(guān)鍵步驟環(huán)節(jié)，以帶有直觀性和準(zhǔn)確度的系統(tǒng)綜合分析對項(xiàng)目和方案做出評價(jià)與決策。

2.1 構(gòu)造遞階結(jié)構(gòu)

面對建筑項(xiàng)目中的分析對象，首先要理清可持續(xù)目標(biāo)、需要解決的問題、所涉及的要素，再根據(jù)對項(xiàng)目要求的初步分析以及項(xiàng)目的有關(guān)條件，將所有要素以目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)、措施的不同屬性進(jìn)行分組歸類，并按照最高層、兩個(gè)或多個(gè)中間層、最低層的秩序排列起來，構(gòu)成一個(gè)由上至下、逐漸細(xì)分、各層次之間具有明確邏輯性隸屬關(guān)系的層級結(jié)構(gòu)，這是遞階設(shè)計(jì)法運(yùn)用的首要環(huán)節(jié)。層次及其要素的組織形式較為多樣③，應(yīng)根據(jù)建筑項(xiàng)目的大小、難易、復(fù)雜程度做具體內(nèi)容的確定與劃分，盡量在合理的范圍內(nèi)減少層次和要素?cái)?shù)量，避免出現(xiàn)后續(xù)工作量劇增、分析評價(jià)效率降低、錯(cuò)誤幾率增高的現(xiàn)象，為確立要素關(guān)系和進(jìn)一步的分析做好基礎(chǔ)工作。

2.2 建立層級關(guān)聯(lián)

在層狀組合的要素中，如果發(fā)現(xiàn)下（上）層的某個(gè)要素對上（下）層的一個(gè)或幾個(gè)要素存在著一定程度的貢獻(xiàn)、歸屬（支配、制約）的關(guān)系，即應(yīng)做更深入詳盡的要素作用研究，排除不必要的要素聯(lián)系，在對項(xiàng)目或方案存在切實(shí)影響的要素關(guān)聯(lián)間構(gòu)建一條連接。當(dāng)對每個(gè)要素都完成一對一（多）的連接后，層次結(jié)構(gòu)模型便已初步建立起來，層級要素結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)的是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)狀的兩兩關(guān)聯(lián)。越是下層的要素越不宜形成過多的關(guān)系連接，個(gè)別元素跨層連接的現(xiàn)象也應(yīng)盡量避免④，這些情況都將會為權(quán)重的設(shè)定造成困難[1]，使分析結(jié)果的不一致性加大[2]，故在實(shí)際操作中必須悉心定奪，建立一個(gè)要素關(guān)聯(lián)條理明晰、遞階關(guān)聯(lián)層級清晰的分析模型。

2.3 測算要素重要性

要素重要性的計(jì)算是較復(fù)雜且有難度的分析環(huán)節(jié)，就一個(gè)要素的計(jì)算往往會牽涉多個(gè)相關(guān)要素和許多影響因素，這是一個(gè)逐一分析、相互對比、反復(fù)權(quán)衡的數(shù)值導(dǎo)出過程。從最高層開始向下比較每一個(gè)下層相關(guān)要素之間對于上層要素的相對重要性，將這些判斷用數(shù)值表示出來，即是各層次要素的相對權(quán)重。此分析計(jì)算過程并非一個(gè)完全由上至下的單向定權(quán)重過程，如果在分析初期就確定要突出某一要素的重要性，則從下至上過程更容易計(jì)算出該要素的權(quán)重。通過各要素的相對權(quán)值，可以很容易地推算出實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目總目標(biāo)對該要素的需求系數(shù)，即該要素對于最高層的絕對重要性。對層次要素的作用和關(guān)系進(jìn)行量化處理，是展開項(xiàng)目分析活動的重要準(zhǔn)備，使遞階層級模型可以為分析、評估、決策提供關(guān)鍵內(nèi)容與主要依據(jù)。

2.4 方案選擇與調(diào)整

為建筑項(xiàng)目確定一個(gè)最優(yōu)方案，是遞階設(shè)計(jì)法最主要的目的和作用。通過對時(shí)間、人員、成本、方法、程序、技術(shù)、工具、平臺等方案實(shí)施運(yùn)作單元的綜合考量，評估各備選方案中每一項(xiàng)措施所需要的人力物力財(cái)力，以及所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)效果，用權(quán)重方法換算出方案與所采用措施之間的關(guān)聯(lián)程度，再推算方案中每項(xiàng)措施對項(xiàng)目總目標(biāo)的貢獻(xiàn)系數(shù)，即措施在項(xiàng)目中的實(shí)際重要性。將方案中各措施的貢獻(xiàn)系數(shù)做加法匯總，便可換算出每一個(gè)備選方案的貢獻(xiàn)系數(shù)，依據(jù)其數(shù)值的大小可以將方案的優(yōu)勢等級進(jìn)行排序，便可以此進(jìn)行方案選擇。若最佳方案依然存在迭代的空間，則應(yīng)繼續(xù)探索措施擬合方式，直至找出分析模型評價(jià)結(jié)果最優(yōu)的項(xiàng)目決策方案。

3 結(jié)論

遞階設(shè)計(jì)法是可運(yùn)用于可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)中的重要的整體系統(tǒng)性分析與決策方法[3]，特別適用于多目標(biāo)、多層次、多因素的大型或復(fù)雜項(xiàng)目[4]。它采用數(shù)學(xué)方法描述分解與綜合的復(fù)雜思維過程，以定性和定量相結(jié)合的路徑進(jìn)行建筑項(xiàng)目的細(xì)化研究與方案決策，其過程所涉及的項(xiàng)目問題本質(zhì)、要素及內(nèi)在關(guān)系分析相對較為透徹。遞階設(shè)計(jì)法主要運(yùn)用在設(shè)計(jì)的前中期分析和方案選擇與調(diào)整階段，可促進(jìn)設(shè)計(jì)人員對項(xiàng)目要素的結(jié)構(gòu)化深入認(rèn)知，利于決策者以系統(tǒng)化、數(shù)學(xué)化和模型化的形式實(shí)現(xiàn)對建筑項(xiàng)目及方案過程做出正確的把握。

注釋

① 本設(shè)計(jì)方法源于AHP（Analytic Hierarchy Process）分析法，該方法是美國運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty于70年代提出的，它是對多個(gè)方案多個(gè)指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分析的一種層次化、結(jié)構(gòu)化決策方法，自問世以來，已在世界各地得到迅速普及和推廣，并在包建筑學(xué)與設(shè)計(jì)學(xué)在內(nèi)的許多專業(yè)領(lǐng)域取得了大量的應(yīng)用研究成果。

② 遞階設(shè)計(jì)法在分析過程中的層次要素劃分方式和計(jì)分方式是無可厚非的，但是由于每一步驟的結(jié)果都受諸多因素的影響，如：所提供材料的真實(shí)性、確切性；分析者的知識、能力、經(jīng)驗(yàn)、偏好、興趣；對項(xiàng)目的意圖、條件等情況的了解；做出分析判斷時(shí)的狀態(tài)；外界因素的干擾等，這其中的許多因素在多數(shù)時(shí)候是難以掌控的，它們使得所獲得的分析模型和重要性分值存在具有隨意性、欠缺準(zhǔn)確性的可能。

③ 圖1中是以“人--自然--社會”作為準(zhǔn)則層所構(gòu)造的模型，還可以有許多劃分方法，如“經(jīng)濟(jì)--社會--環(huán)境”、“人--建筑--環(huán)境”、“建筑--文化--技術(shù)”等等，下面指標(biāo)層則應(yīng)當(dāng)做相應(yīng)的要素設(shè)定及分類調(diào)整。

④ 如出現(xiàn)難以回避的越層連接的情況，則要返回到遞階層次劃分階段進(jìn)行再分析，看是否有進(jìn)一步使層級關(guān)系更加清晰的可能，應(yīng)盡量做到消除越層關(guān)聯(lián)。