基于环形拓扑学理论的建筑路径设计分析——以兰卡威岛集装箱民宿项目为例

陈晓卫，王优，杨彩虹

（河北工程大学建筑与艺术学院，河北邯郸056000）

如何在一个具有旅游区特征的场地建造一个集装箱民宿，既能适应当地炎热多雨的气候同时又具有文化特色，能够吸引更多的游客，是一个值得研究的问题。本文就环形拓扑学在集装箱民宿建筑中的应用进行探索，试图发现其在建筑领域应用的更多可能性。

1 环形拓扑学与建筑应用

1.1 环形拓扑学

拓扑学是几何学的一门分支，拓扑学的直观定义是：研究图形拓扑性质的科学，图形的拓扑性质就是图形在经过拓扑变换后保持不变的性质[1]。本文主要研究的是拓扑学基本结构之一的环形拓扑学。

阿姆斯特朗在《基础拓扑学》中提到：“环形拓扑以环形结构为前提，组织元素空间数据”。环形拓扑是经典的拓扑图形（图1）之一。

图1 拓扑学经典图形莫比乌斯环与三叶扭结

1.2 环形拓扑学在建筑中的应用

环形拓扑学因其拓扑可变性，被广泛应用于建筑创作中，可在空间、功能、流线、形体等方面具备更自由的与周边环境进行相互反馈的能力。应用环形拓扑学进行设计时，可以依据具体的场地高差、风向、地貌特征，以及抽象的文脉传承、建筑风格等将设计进行相应的调整[2]。总之，将环形拓扑用于建筑设计时，建筑可以更好地适应环境，从而产生一个与场地契合度高的作品。

2 民宿建筑

民宿是指“利用自用住宅空闲房间，结合当地人文、自然景观、生态、环境资源及农林渔牧生产活动，以家庭副业方式经营，提供旅客乡野生活之住宿处所[3]。”随着旅游业的发展，旅游区民宿大量出现，以其地域文化特色和独具人情味的特点，成为最受欢迎的住宿方式之一。

世界各地的民宿各有特色，旅游区民宿通常与当地文化结合紧密，发展民宿的地域特色，使民宿与旅游相互促进，形成积极的相互作用。同时，旅游区民宿应遵守保护自然环境、体现文化特色、实现标准化经营的原则。

2.1 集装箱建筑的营建特点

集装箱建筑作为近年来发展迅速的建筑类型之一，其应用十分广泛，具有成本低、安全性高、移动性强、建设时间短、低碳环保等特点，在世界范围内得到了认可和广泛应用。

2.2 集装箱建筑与旅游区民宿建筑的共同之处

旅游区民宿是对环境破坏小的建筑，民宿应该在尊重自然的前提下进行设计经营，民宿是最能体现出当地自然环境与地域文化的场所，在旅游区这样一个以场所精神占据主导的场地，场地的属性远远大于建筑本身。旅游区民宿建筑如何谦虚而有姿态地介入场地是值得探讨的问题。

在民宿设计中，应在原有场地基础上，尽量少破坏环境，集装箱建筑以其装配式、材料可回收、现场作业少、产生建筑垃圾少等特性成为最适用于旅游区民宿的建筑类型之一[5]，能够最大程度地保护旅游区的自然生态。

3 兰卡威岛集装箱民宿项目

马来西亚兰卡威岛是一个旅游小岛，地理位置接近泰国（图2），属于热带雨林海洋性气候，无明显的四季之分，主要分为雨季和旱季，一年之中的温差变化极小，全年雨量充沛，自然资源十分丰富，是马来西亚著名的旅游景点之一。

图2 项目地理位置

3.1 项目需求

本项目场地位于兰卡威岛东北部的黑蜜蜂庄园内，地形平坦，基地周边植被茂盛，自然环境好。景观可以透过廊道渗透，增加空间的层次感与趣味性。作为接待游客的建筑，为了吸引游览、休闲、康养游客因而具有功能性、趣味性、地域气候适应性等诸多的设计需求：

（1）满足游客的住宿及休闲需求；

（2）体现兰卡威岛的自然风貌和文化特征，营造趣味性的空间；

（3）适应当地的气候，为游客提供舒适的室内物理环境。

3.2 环形拓扑学在本项目中的应用

为了设计出满足通达性、游览性和公共交往性等需求的路径，以满足民宿功能性的需求，可以用“环形拓扑学理论”进行民宿的路径设计。在本项目中，应用环形拓扑学的原因如下：

（1）依据场地原有的景观植被情况，在不破坏树木的前提下，多个集装箱单元散布在场地上，需要环形路径的水平方向的拓扑变换来将其串联组合；

（2）为适应当地的气候，无垂直方向围护结构的室外走廊和坡道成为解决集装箱建筑之间水平交通和垂直交通的最佳媒介，需要环形路径的垂直方向的拓扑变换来实现（图3）。

图3 应用水平向量策略的拓扑变换（左）应用垂直向量策略的拓扑变换（右）

3.3 总平面布局

本项目运用了拓扑学理论和路径设计相关策略，将集装箱民宿建筑进行了合理的规划布局。建筑路径通常具有交通功能和明确的指向性，路径空间的本质是一种串联各个功能空间的媒介[7]。在民宿建筑中路径空间并不仅仅是交通空间，同时也是人停留和交往的公共空间，随着建筑多样性的发展，拓扑学理论的应用就是在美学思想的引导下进行有逻辑的变形，从而使建筑的生成过程富有逻辑性[8]，使人在路径空间中的体验更有趣味性。

项目地处气候特征明显的旅游岛屿，在整体规划布局时考虑了诸多因素，结合空间的交织、流动和模糊的设计理念[9]，项目主体部分的集装箱为独立的住宿功能空间，部分集装箱有两层，用廊道将这些集装箱建筑串联起来，形成一个环形的路径，并通过坡道和楼梯来解决垂直交通问题，廊道也将集装箱围合的空间大体分隔成两个庭院（图4）。

图4 总平面图

（1）路径的通达性

在设计之初，路径的基本功能就是将交通组织便捷合理，以适应建筑的功能。客人流线和客人活动区域均在环形廊道围合的庭院中，后勤流线在集装箱外围（图5）。旅客和后勤两条流线简明清晰，减少了二者之间的相互影响。

图5 流线分析

（2）路径的游览性

民宿应完善对环境关系的委婉处理，对居住期待的妥善回应[10]。东南亚极佳的自然条件促使建筑打破室内外边界，廊道将自然环境引入室内，以创造一个具有良好品质的公共空间。环形廊道作为室内外交流的灰空间，应用环形拓扑学理论进行设计的廊道围合出了有趣多变的院落空间。通过路径的设计，人在行走过程中视线不断发生变化，营造出步移景异的空间效果。

（3）建筑的适候性

东南亚地区的气候适合室外活动，建筑通常注重通风和隔热，一些建筑室内外边界模糊。在本项目中，部分公共空间垂直方向无围护结构遮挡，例如廊道的设计（图6），既能够遮阳又能满足通风需求。在设计过程中始终遵守“因地制宜，合理布局”的原则。

图6 廊道的设计

当地建筑朝向大多是由主导风向决定的，建筑大多数朝向夏季的主导风向（图7），当主导风向和西晒发生矛盾时，依然优先考虑选择风向，通过其他方式来解决西晒问题。由此可见，通风在东南亚建筑布局中具有决定性的地位，集装箱建筑的布局相较于遮阳问题应重点考虑风向问题[11]。

图7 项目通风分析

4 集装箱单体建筑设计

民宿主要包括住宿和休闲功能，集装箱的封闭性和易改造的特点使建筑具有多样化的形式特点[12]，集装箱改造过后为游客提供了一个私密的住宿空间。因此，本项目中集装箱改造成的房间独立设置，之间有绿化遮挡，房间与房间之间的距离也较远，景观起到了一定的视觉遮挡和隔音作用，因此私密性较强。集装箱改造成住宿功能后，主要包括阳台以及室内居住空间。住宿功能的集装箱内的家具布置满足基本生活需要（图8）。

图8 集装箱建筑平面图、剖面图及透视图

5 结语

集装箱建筑与环形拓扑学的结合，使建筑以一种合适的姿态置于场地之上。本项目中民宿建筑既有独立性又有一定的游览性，与景观融合在了一起。当前，各地对集装箱加以利用的创作实践在不断增多，该领域发展前景广阔，可用的理论与方法也层出不穷，需要实践来探索更多的可能性。