分形理論在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

施劍

摘 要 近年來，人們的生活水平有了很大進(jìn)展，室內(nèi)設(shè)計(jì)工作越來越受到重視。本篇文章通過對分形理論的概念和特征進(jìn)行分析，結(jié)合室內(nèi)相關(guān)案例進(jìn)一步探討其在空間、結(jié)構(gòu)、界面造型、材料中的具體應(yīng)用，并以此建立起室內(nèi)設(shè)計(jì)表達(dá)的思維框架與新手法。用分形理論指導(dǎo)室內(nèi)設(shè)計(jì)對拓展室內(nèi)空間的多樣性有著極其重要的作用，同時(shí)也對推進(jìn)室內(nèi)設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新具有重要的參考價(jià)值。面對當(dāng)今室內(nèi)設(shè)計(jì)的雷同化，使空間逐漸失去其獨(dú)特性，所以將分形引申到室內(nèi)設(shè)計(jì)中，有助于我們用科學(xué)的理論和方法指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 分形理論;室內(nèi)設(shè)計(jì);應(yīng)用分析

引言

分形，具有以非整數(shù)維度填充空間的形態(tài)特征。通常將其定義為“粗略或零碎的幾何形狀，可以將其分為幾部分，并且每個(gè)部分（至少近似地）是整體縮小后的形狀”，即具有自相似的性質(zhì)。描述分形的定量參數(shù)是分形維數(shù)。在歐幾里得空間中，人們習(xí)慣于將空間視為三維，將平面視為二維，將直線或曲面視為一維。分形理論也可以將其提升一點(diǎn)，認(rèn)為該點(diǎn)是零維的，并且還可以引入高維空間，但通常人們習(xí)慣于整數(shù)的維。分形理論將維視為分?jǐn)?shù)，這種尺寸是物理學(xué)家在研究混沌吸引子理論時(shí)需要引入的重要概念。

1分形的定義

分形原義是“不規(guī)則、破碎的”，指一類極其零碎而復(fù)雜，但有其自相似性或自仿射性的體系。曼德布羅特于1982年提出分形的定義，如果一集合在歐式空間中的豪斯道夫維數(shù)Df大于等于其拓?fù)渚S數(shù)Dt，即則稱該集合為分形集，簡稱為分形。這一定義并不嚴(yán)密，1986年他又提出“其組成部分以某種方式與整體相似的形體叫分形”。該定義凸顯了分形的自相似性。英國數(shù)學(xué)家福爾克納（K.Falconer）根據(jù)分形的特性定義如下。若集合F足以下條件或者大部分條件，它就是一個(gè)分形集：①F具有精細(xì)的結(jié)構(gòu)，即有任意小比例的細(xì)節(jié);②邱勺不規(guī)則性，在整體和局部都不能用傳統(tǒng)的幾何語言加以描述;③m有某種形式的自仿射或自相似性，這種自相似可以是統(tǒng)計(jì)意義上的;④F的分形維數(shù)通常應(yīng)嚴(yán)格大于它相應(yīng)的拓?fù)渚S數(shù);⑤在多數(shù)有趣的情形之下，F(xiàn)可能是由非常簡單的方法來定義，可能由迭代產(chǎn)生[1]。

2分形特征

分形通常具有以下特征：它們可以在任何小尺度有精細(xì)的結(jié)構(gòu);它們太不規(guī)則了，以至于很難用傳統(tǒng)的歐幾里得幾何學(xué)的語言來描述它們，（至少大致或任意）自相似的Hausdorff維數(shù)將大于拓?fù)渚S數(shù)（但空間填充曲線如希爾伯特曲線除外）;有一個(gè)簡單的遞歸定義。①分形集都具有小尺度的尺度細(xì)節(jié)，或者具有精細(xì)的結(jié)構(gòu);②分形集不能用傳統(tǒng)的幾何語言描述。它既不是滿足特定條件的點(diǎn)的軌跡，也不是一些簡單方程的解集;③分形集具有某種形式的自相似性，可以是近似自相似性或統(tǒng)計(jì)自相似性;④通常，分形集的“分形維數(shù)”嚴(yán)格大于其相應(yīng)的拓?fù)渚S數(shù);⑤在最有趣的情況下，分形集是通過非常簡單的方法定義的，并且可以通過轉(zhuǎn)換的迭代生成[2]。

3分形理論在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 空間中分形的應(yīng)用

空間具有豐富的尺度層級和多變的組合形式，這種空間層級通常用一個(gè)簡單的操作使其與整體空間形式相似。扎哈·哈迪德的卡利亞里現(xiàn)代藝術(shù)博物館，其空間充分體現(xiàn)出分形理論的自相似特征，室內(nèi)空間以基地與海岸線形成的卵形為基準(zhǔn)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、拉伸、扭曲、變異等。自相似結(jié)構(gòu)的卵形洞穴空間為建筑內(nèi)部增添了維度，使得室內(nèi)空間與建筑整體空間形成了自相似的嵌套。扎哈設(shè)計(jì)的Neil Barrett日本旗艦店。在其室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中將迭代進(jìn)行了獨(dú)特的演繹。分形的產(chǎn)生是一種不斷迭代的過程，這種迭代過程是空間形體變換的基本方式。從方案的平面上來看，首先將扇形的四分之一以錯(cuò)位、縮放、疊合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使用三次迭代的方式，將其復(fù)制、鏡像。

3.2 在室內(nèi)熱環(huán)境中的應(yīng)用

在室內(nèi)熱環(huán)境中，主要通過兩種手段進(jìn)行調(diào)控。第一種，利用建筑物本身，比如運(yùn)用隔熱、保溫、通風(fēng)等，來?xiàng)l件室內(nèi)溫度，做到冬暖夏涼，使室內(nèi)空氣流動(dòng)暢通;第二種，被動(dòng)措施。比如，可以運(yùn)用空調(diào)、加濕器、電扇、電暖氣等進(jìn)行室內(nèi)熱環(huán)境調(diào)控。在傳統(tǒng)中，室內(nèi)的熱環(huán)境一般都是被動(dòng)調(diào)控的，這不僅對人身體有害，而且還會(huì)消耗很多的能源。比如，夏天室內(nèi)溫度高，就通過空調(diào)進(jìn)行降溫，冬天室內(nèi)溫度低，就通過電暖氣進(jìn)行調(diào)控。被動(dòng)的進(jìn)行調(diào)控，對自然環(huán)境也是一種危害，更是對人身體的危害。因此，在綠色設(shè)計(jì)理念之下，設(shè)計(jì)者要從建筑物自身入手，加強(qiáng)隔熱、保溫和通風(fēng)的設(shè)計(jì)。最為有效的解決措施，就是在建筑物表面設(shè)置一層保溫材料，在屋頂可以設(shè)置一塊綠地，進(jìn)行隔熱、保溫，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度平衡?，F(xiàn)在，保溫材料種類繁多。保溫材料各有各的特征。比如，塑料泡沫保溫材料雖然成本低，但是，它含有甲醛，并且不能被生物所分解，所以一般不用這種保溫材料。一般，可以使用保溫珍珠巖。因?yàn)檫@種材料重量輕，不容易燃燒，而且還很難與其他物體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對周圍環(huán)境沒有污染。這種材料，在安裝的過程中，對呼吸刺激很小，因此，這種材料是目前理想的保溫材料。設(shè)計(jì)綠色屋頂，一方面，可以使雨水保留下來，另一方面，使熱容和熱阻有效提高，使城市的熱島效應(yīng)大大減小。

3.3 界面造型中分形的應(yīng)用

界面在室內(nèi)空間中具有劃分和阻隔的功能。界面造型直接影響整個(gè)空間的功能、格局、形態(tài)等，也對整體空間氛圍和風(fēng)格起決定性作用。香港友天地咖啡館的界面造型，通過對六邊形幾何造型的展示，將空間感和品質(zhì)感融合至最佳。平面的概念被轉(zhuǎn)化為立體六邊形造型，六邊形結(jié)構(gòu)造型在整齊適宜的布局中無不表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的變化。這種自相似性的不規(guī)則并置組合方式使得群體魅力大為增加，創(chuàng)造出富有節(jié)奏感的動(dòng)態(tài)空間[3]。

4結(jié)束語

綜上所述，目前分形理論在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用并不廣泛，相關(guān)的理論研究也是處在淺顯階段，但是分形理論在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有著重要意義與價(jià)值。分形理論之于空間形態(tài)有著強(qiáng)大的塑造力，通過眾多跨門類學(xué)科的概念和方法，為室內(nèi)設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和一個(gè)行之有效的理論引導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 范雯敏.基于構(gòu)成藝術(shù)的室內(nèi)設(shè)計(jì)方法研究[J].設(shè)計(jì)，2018，（19）：64-66.

[2] 李春花.分形幾何在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.

[3] 王一涵，劉松茯.哈迪德近期作品的空間分形現(xiàn)象[J].新建筑，2017，（2）：88-92.