地下建筑中庭设计要素品质测量及优化初探*
——以重庆中心城区为例

阎 波，贾鑫铭，王尽遥

引言

“城市化”的蓬勃发展加速推进地下建筑的兴建，而随着技术性、规划性等问题的逐步推进解决，内部空间美学和人的适应性问题在一定程度上成为了地下建筑设计成功与否的关键。其中地下建筑中庭因其使用性质的公众性、聚散性，空间构成的独特性，以及对天然光和自然景象的亲近性，对于层数少、平面体量相对较大的地下建筑，为创造优良心理环境，完善空间整体形象发挥重要作用。但从既往研究可以看出现阶段主要是从明确地下建筑中庭在整体地下建筑中的重要性角度进行论述：如地下建筑中庭作为地下建筑导向的设计角度，张健等人利用地下建筑中庭等节点提出地下综合体软导向系统的空间意象设计对策[1]。米佳等人通过现场调研发现地下建筑中庭作为地下建筑与地上环境发生关联的重要节点，可以帮助使用者在地下建筑中更好的寻路与识别方向[2]；地上下渗透的互动角度中，JianZhao等人认为地下建筑中庭的置入不仅可以加强内部空间物理连通性，同时对视觉上的空间渗透也起着重要促进作用[3]；Taek等人认为地下建筑中庭作为地上下连接的中介空间，可以引导顾客在地下购物中心消费更多的时间[4]。消防疏散功能角度中，曾坚、王峤等人明确地下建筑中庭在地下建筑中的防火与疏散作用，认为应将其作为水平和垂直疏散之间的缓冲[5]。综上所述，兼具活力及高品质的地下建筑中庭本体如何设计则涉及颇少，同时其内部各设计要素对空间品质的影响程度层面，有待进一步量化评估。

图3 IPA-KANO品质测量栅格

空间要素量化方法选取上，IPA（Importance-Performance Analysis）1），[6，7]与KANO需求层次模型2），[8]等满意度测评工具较为常用[9]。IPA将要素根据属性性能和重要性分为四组象限，其划分出的各要素是为整体性能表现而设计的，但实际操作中要素属性性能表现与整体性能表现之间的关系是非线性和不对称的[10]。KANO模型可较好解决这一问题，它将要素进行需求层次分类，不同需求层次类别下要素对整体性能表现产生不同程度的影响，但模型本身却不能直接导出策略建议，所以需要将两者相结合应用于评估之中。KURT Matzler，ELMAR Sauerwein等人将两者相融合提出的IPA-KANO模型3），[11]（图1～3），已经成为在城市管理、产品服务中一种流行的评估技术，同时逐步引入城市规划与建设设计领域[12，13]，该方法将IPA判断相关要素优先性优势与KANO确定使用者需求属性的优势相结合，对使用者满意度进行预测和因果路径分析，对设计要素的测量和改进策略提出具有指导意义。

图1 重要性-性能分析（IPA）

基于以上思考，研究以重庆中心城区地下建筑中庭使用者对内部各项设计要素的属性性能与重要性感知，通过对两者进行描述分析，进而提取设计要素的隐性重要性。之后使用IPAKANO模型工具进行品质测量，根据测量结果结合属性性能实际表现，析出地下建筑中庭设计要素优化路径。

1 地下建筑中庭设计要素与感受评价统计分析

1.1 地下建筑中庭定义与特征

中庭常指建筑内部的庭院空间，是一种与外部空间既隔离又融合的特有形式。在地下建筑中，地下建筑中庭的应用可以解决诸如不良心理反应、外部形象与特征不明显、观景与自然光线限制、方向感差等不良问题。因此，“地下建筑中庭是一个包含人、活动及自然要素的，多样的、发展的、激励人心的活力空间源泉”[14]。地下建筑中庭的特征有如下几点：①有来自上方或侧方的天然光线，内部适宜设置自然要素，如植物、水体、山石等；②是公众可进入的社交与休闲活动的多功能公共场所；③其通常可以成为整个地下建筑的交通枢纽或“中心标志”；④经常与地下建筑出入口融合，一起成为整体外形特征的主要构成要素；⑤常被窗、门或带行回廊围绕，有时其空间的构成不止一层；⑥与外界自然环境或城市环境联系密切。

1.2 地下建筑中庭中的设计要素

研究立足建筑学视阈，结合地下建筑中庭作为地上下渗透重要节点与地下关键共享空间等特性[15，16]，加之其所具备的聚散、公共活动等基本功能单元，以及电梯、扶梯、坡道等内部实体构成要素，提出B1空间尺度与形态要素、B2空间限定度要素、B3空间物理环境要素、B4空间设施要素四大指标，以此在第2层级下进一步细分，最终归纳出33个地下建筑中庭设计要素，涵盖了引导方式、空间组合的形式、环境与服务设施布局等诸多方面（图4）。

图4 地下建筑中庭空间设计要素

1.3 地下建筑中庭设计要素感受评价统计分析

研究数据来源于重要性与属性性能问卷的发放与回收，重要性问卷是通过使用者对地下建筑中庭设计要素的偏好倾向进行打分，运用李克特5级量表，每个变量的加权平均得分作为重要性得分，衡量的是地下建筑中庭各设计要素的显性重要性。属性性能问卷是通过使用者对地下建筑中庭设计要素的属性性能实际表现进行打分，运用李克特5级量表，每个变量的加权平均得分作为属性性能得分，其反映了地下建筑中庭设计要素的实际表现。研究于2019年夏季，在重庆选取3个中心城区地下建筑中庭发放线上、下问卷，回收初始问卷689份，剔除无效问卷，回收659份有效问卷，其中南坪亿象城地下建筑中庭222份（后简称南坪），解放碑PARK108国泰优活城市广场地下建筑中庭222份（后简称解放碑），观音桥金源不夜城地下建筑中庭215份（后简称观音桥）（图5）。通过spss22.0统计软件对问卷内33个要素进行分析，确定构造效度，并计算各要素的Cronbach值以验证其可靠性（表1），证明问卷具有可靠性与有效性。

图5 重庆3个中心城区地下建筑中庭区位概况

表1 问卷可靠性与有效性分析

1.3.1 地下建筑中庭设计要素的重要性分析

组间对比可知（图6），使用者一致认为空气流通、空间温湿度等空间物理环境方面的设计要素非常重要，墙体形式、挑台形式变化等设计要素则认为不重要。其他相同要素使用者认为其重要性有很大差异，研究对3个案例相同设计要素进行方差检验得到显著水平p值，其中11项呈现显著性（图7）：底层绿化、底层水景、楼梯台阶、坡道与扶梯等重要性呈现观音桥高于解放碑与南坪，而垂直绿化重要性则低于后两者；栏板栏杆形式、电梯与回廊连廊等要素重要性呈现解放碑高于其他两者。组内对比可知，下列6组设计要素在观音桥的重要性得分相同：平面比例与楼梯以及座椅造型、顶部开口直径与电梯、栏板栏杆形式与垂直绿化、自然采光与底层铺装图案以及底层绿化、声喜好与坡道、景观小品与回廊连廊；平面比例与地下交通标识、人工照明与声舒适、声喜好与回廊连廊形式、铺装图案与座椅造型4组设计要素对解放碑的使用者来说重要性相同；平面形式与底层高差以及底层铺装图案、平面比例与顶棚通透程度以及空间温湿度、墙面洞口虚实比例与楼梯以及地下交通标识和座椅数量3组设计要素对于南坪的使用者来说重要性相同。

图6 设计要素在不同使用感受评价结果示意

图7 三个案例属性性能、重要性的显著性统计

1.3.2 地下建筑中庭设计要素的属性性能分析

组间对比可知（图6），使用者认为空气流通、空间温湿度、墙体材质色彩、底层铺装图案等空间物理环境与景观设施要素方面属性性能表现较好，坡道造型宽度则表现较差。同样对3个案例相同要素进行方差检验得到显著水平p值，24项呈现显著性（图7），除了垂直绿化与座椅数量，所有设计要素在观音桥呈现出的属性性能均优于其他两者；南坪明显高于解放碑的设计要素有底层高差变化、底层绿化、景观小品、底层水景、楼梯、地图、休息座椅，明显低于解放碑的只有垂直绿化，其他要素表现则相差不大。组内对比可知，观音桥中属性性能表现相同的有平面比例与中庭剖面、顶棚内外造型与底层绿化以及楼梯、底层水景与扶梯3组设计要素；平面形式与墙面洞口虚实比例、顶部开口直径与顶棚内外造型和自然采光、景观小品与地图标识以及座椅数量3组设计要素对解放碑使用者来说属性性能表现相同；平面形式与墙面洞口虚实比例、中庭剖面与声舒适以及座椅数量、声喜好与地图标识3组设计要素对南坪使用者来说属性性能表现相同。

2 地下建筑中庭设计要素空间品质测量

2.1 设计要素隐性重要性提取

显性重要性是使用者对设计要素重要性的直接评价；隐性重要性是通过使用者对其他方面的评价从侧面反映出来的重要性状况[12]。显隐二者相互关联但不完全相同，需要将二者对比结合来进行设计要素的品质测量。研究通过spss22.0数据统计分析软件，对重要性与属性性能双变量进行相关分析来提取隐性重要性[17]。相同设计要素显著性p值均小于0.05，有统计学意义，得分结果与得分高低排序见表2。3个案例中除顶棚内外造型、墙面洞口虚实比例、挑台形式变化与阴影区人工照明的隐性重要性排名基本相同外，其他要素的隐性重要性排序差异性较大，如顶棚通透与声舒适在观音桥和解放碑中是排名靠前的设计要素，而在南坪排名一般；声喜好、空气流通在解放碑和南坪是排名靠前的设计要素，在观音桥则排名一般。

表2 三个案例地下建筑中庭设计要素隐性重要性及排序

2.2 地下建筑中庭设计要素的品质测量分析

相同的设计要素在不同的建设情况中会对使用者主观感受产生不同的影响效果；反之，不同的设计要素在相同的建设情况中可能会对使用者主观感受产生相同的影响效果[13]。通过 IPA-KANO 品质测量栅格来呈现显隐重要性对比结果，利用重要性数据代表横轴显性重要性，重要性与属性性能的双变量相关分析数据代表纵轴隐性重要性，之后将显性重要性与隐性重要性的33个要素平均值作为中心坐标，每个要素分别对应进坐标系统中进行3个案例设计要素的品质测量（图8）。结合前文提到KANO模型需求层次原理，研究将集中在基本型要素，重要性能型要素和魅力型要素上[12]。

图8 三个案例地下建筑中庭IPA-KANO品质测量分析栅格

3个案例地下建筑中庭设计要素的品质测量结果相似性和差异性共存（表3）。基本型要素方面：观音桥与解放碑比南坪占有更多的要素，座椅数量属于观音桥与解放碑所共有，地图标识属于观音桥和南坪所共有；重要性能型要素方面：观音桥所占有要素数量远远低于解放碑与南坪，平面布置形式、顶棚通透程度、声喜好、空气流通、空间温湿度、墙体材质色彩与地下交通标识是3个案例共有的重要性能型要素。解放碑和南坪共有平面比例、剖面比例和声舒适与墙面洞口虚实比例。观音桥与解放碑共有栏杆栏板构造形式，观音桥与南坪共有阴影区人工照明；魅力型要素方面：3个案例中唯一共有的要素为墙体形式变化，观音桥与解放碑共有的要素为顶棚内外造型。其他要素观音桥明显多于南坪与解放碑。

表3 三个案例地下建筑中庭设计要素品质测量结果

差异性体现在相同设计要素归属到不相同类别当中，如基本型要素：底层高差、阴影区人照明、底层铺装图案与座椅造型是解放碑所独有，在南坪则归为重要性能型要素。南坪所独占的自然采光与地下交通标识在解放碑被归为重要性能型要素里。但观音桥独占的扶梯与坡道基本型要素在南坪与解放碑归类于非重要性能型要素中，后两者独占基本要素除地下交通标识与阴影区人工照明外，归类于观音桥的非重要性能型要素与魅力型要素之中；重要性能型要素：解放碑中的电梯、回廊连廊形式与栏板栏杆构造形式在南坪归为非重要性能型要素，顶部开口直径则在南坪归为魅力型要素。南坪独占的垂直绿化、庭剖面形式与楼梯在解放碑被归为非重要性能型要素，后两个要素在观音桥被归为魅力型要素；魅力型要素：观音桥明显所占要素较多，平面、剖面、墙面洞口虚实比例与声舒适在前文中提到在南坪与解放碑中归为重要性能型要素。南坪所独占景观小品与底层绿化则在解放碑与观音桥中被归为非重要性能型要素。由此可见使用者偏好存在巨大差异，进而导致相同设计要素对于不同地下建筑中庭来说品质测量结果也存在巨大差异。

3 地下建筑中庭设计要素优化分析

表4得出了地下建筑中庭设计要素品质测量结果，但这些还不足以为其发展提供具体建议。由于设计要素对整体性能的贡献取决于其实际表现，所以应该将品质测量结果与属性性能结合起来，确定地下中庭设计要素优化路径。其中需要注意的是基本型要素和魅力型要素都对总体性能产生不对称影响，例如超出预期，基本型要素不会提高整体性能，如果没有实现则会降低整体性能；魅力型要素如没有实现则不会引起整体性能降低，如果实现则可以提高整体性能；重要性能型要素对整体性能的增减影响与其实现程度成正比。故其先后顺序分别为基本型要素、重要性能型要素与魅力型要素[18]。在研究中，将属性性能实际表现分为三类（表4），反映不同的表现水平，即前11名是表现最好的属性，最后11名是较差的属性，其他属性是比较平庸的属性[19]。通过构建6个优先级，析出3个案例的优化路径（表5）。

表4 优化优先级定义

表5 三个案例地下建筑中庭设计要素改进优先级

虽然优先级略有不同，但优化共有的要素如：座椅数量、底层高差变化、墙体形式变化、地图标识与地下交通标示是其理想选择（优先级靠前）。具体优化理由如下：由于地下建筑中庭的公共空间属性[20]，使用者明显诉求在此进行休息与交流，但座椅数量往往满足不了人群使用需求。墙体形式与底层高差变化作为地下建筑中庭空间限定度要素的组成基础，是使用者肉眼可见与直接感受到的设计要素。不同于地上中庭，现阶段地下建筑中庭中空间界面往往缺少变化。另外，如地图标识、地下交通标示等基础导向设施亦需要关注，虽然地下建筑中庭可通过顶棚开敞得到外部视线与较好的采光，但不可否认仍缺乏空间方向参照性，加之其往往是各个地下通道的聚散点，明确的导向标识作用就显得非常大。地下建筑中庭自身具备一定良好的物理空间环境，但可以看出自然采光与声舒适状况实际表现仍无法满足使用者的期望（优先级靠后）。平面形式布置在三地属于重要性能型要素，但实际表现一般。顶棚内外造型（优先级靠后）在观音桥与解放碑属于魅力型要素，这反映出其属于高层次的品质需求，是在基本需求满足之后才需要考虑的，这也符合需求层次理论。

除提到的3个案例地下建筑中庭共有的设计要素，各自所需要优化的设计要素亦有所不同。观音桥使用者主要的不满集中于交通基础设施与空间尺度设计上。实际上地下建筑中庭交通基础设施设计上的不足已经是一个常见的问题，包括扶梯的位置与排列方式、坡道的宽度以及楼梯的踏步设计等。其他如阴影区人工照明与顶部开口直径属于重要型性能要素，实际表现一般，通过现场调研也可以发现，顶部开口直径略小加之人工辅助照明不足致使空间整体较为昏暗，观音桥内部过低的层高（较小的空间尺度）更加剧使用者在其中的压抑感（图9）。垂直绿化作为观音桥独占的设计要素实际表现也是值得关注；解放碑在列表中可以明显看出，除作为魅力型要素的座椅造型外，剩余几个设计要素可归为立面形式上的设计要素。如前文所提到的，空间界面缺乏节奏变化是使导致使用者不满的主要原因（图10）；南坪同样有观音桥在空间尺度上的问题，其主要集中于较窄的开间与缺乏变化的剖面形式上。南坪将地上景观引入地下，但作为魅力型要素的地面景观与小品设计则没有设置，导致水平视线上缺乏良好的观景效果（图11）。

图9 观音桥金源不夜城地下建筑中庭

图10 解放碑PARK108国泰优活城市广场地下建筑中庭

图11 南坪亿象城地下建筑中庭

结论及建议

以重庆中心城区地下建筑中庭为研究对象，通过将IPA重要性-性能分析与Kano需求层次模型相结合，测量其影响空间品质的各设计要素相关性。以问卷调研统计来分析设计要素与使用感受的显性关系，并以此提取设计要素的隐性重要性，在综合考虑显隐重要性的基础上，明确对地下建筑中庭空间品质形成不同影响的的三类要素，即最需要重视的基本型要素、在资源优化配置时有条件可加强的重要性能型要素和满足以上两者后可补充强化的魅力型要素。最后整合这三类要素及其实际表现，确立地下建筑中庭设计要素的优化路径，这些可使地方政府能够更合理部署资源以及帮助方案设计的推敲。

不同地下建筑中庭之间存在同质的品质测量结果，应该关注所有这些共有要素。空间尺度与限定性相关的设计要素会影响使用者的空间体验[21]，但远远不及物理环境与设施要素，是在基本需求满足之后才需要考虑的较高级需求。在此基础之上如休息座椅数量、墙体形式与底层高差变化等设计要素是保障提升使用者满意度优先环节。另外，平面布置形式与顶棚内外造型等设计要素也会明显影响使用者的使用感受。部分要素如挑台形式变化和是否引入水景等在现阶段关注度不高。另外，地下建筑中庭优化路径因不同地点而异：如观音桥应关注其中交通基础设施问题以及通过设计手段改善因空间尺度及照明不足带来的压抑感。解放碑则需要在空间界面变化上做出改善。南坪同样应关注空间尺度问题，以及适度塑造些地面、垂直景观满足使用者的观赏需求。

研究方法上存在一定地局限性，相近传统的IPA重要性分析，要素所属的栅格象限取决于X、Y轴的位置，阈值的选择会影响品质类别的分类[22]；设计要素离轴的位置越近，其归属性越差；由于各设计要素之间存在多重共线性，研究采用二元相关性分析来推导其隐含重要性，而不是采用通常的偏相关分析和回归分析。

图、表来源

文中图、表均由作者拍摄或绘制。

注释

1）IPA重要性-性能分析由Martilla和James所提出，作为深入了解哪些要素会影响使用者对整体性能的评价以及判断其优先性的工具。各指标的属性性能和重要度感知均值以坐标形式投射到IPA象限图中，落在不同象限中的要素意义不同。

2）日本学者Noriaki Kano提出的Kano模型，将使用者需求划分为5个层次：魅力需求、期望需求、必备需求、无差异需求和逆向需求（无差异需求与逆向需求对整体性能提升没有较大帮助，研究不考虑这两种需求特性）。3）IPA-KANO模型：IPA模型图中分析KANO的层次需求(图1～3)：横坐标代表显性重要性，竖坐标代表隐性重要性。象限A显隐重要性为最高，称为重要型性能要素；象限B为低显性重要性与高隐性重要性，为魅力型要素；象限C显隐重要性最低，为非重要型性能要素；象限D高显性重要性与低隐性重要性，为基本型要素。