可持續建筑的遞階設計方法研究

高云庭 （廣東白云學院藝術設計學院，廣東 廣州510450）

1 層次結構模型

遞階設計法①根據可持續建筑項目的目標確定該方法的分析、評估和決策內容，在系統分析基礎上，連續性分解目標對象，得到下級子目標，再對接具體措施，與項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描述系統功能或特征的內部獨立的結構樹，然后輔之以數學權重方法計算出各個要素的重要性指數，并依其大小確定各個措施的優劣等級，進而為項目的分析評估與方案決策提供依據。該設計法既不單純地倚重數學運算，也不片面地只注重邏輯推理，而是把兩方法有機結合，使龐大或復雜的模糊對象變得清晰、確切，將難以量化的設計問題簡化為多層次單目標的要素構成問題，其基本原理是重要性排序組合的原理，層次結構分析模型（下圖）由五類層次要素組成：

①目標層：建筑項目所要實現的總體可持續目標，一般不具有操作性，此單一要素是項目方案的決策指向和理想結果。

②準則層：由目標層分化成的若干分析維度和項目方案總則，歸并和概括各項具體指標，是總目標引導下規約項目方案的高層次要旨。

③指標層：由準則層細化而成的項目方案的確切要求和分析評估要素，是最下層的眾基礎目標型要素，也是衡量目標與準則達到程度的評價指標。

④措施層：一大列達成目標的實際操作性具體措施，作為中間環節銜接方案層與三個目標（評價）層，其各子要素是實現項目所有目標的最基本控制單元。

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目總方案、子方案等的完整設計方案。

可持續建筑設計中的遞階層次分析模型

遞階設計分析模型有“宏觀——中觀——微觀”、“主觀——客觀”兩個層次結構類型，其本身也是一個非常龐雜的系統，一環連一環，環中再套環，各層次之間是一種明確的從屬和影響關系，從上側的目標層和下側的方案層向中間指向措施層，各個層級間的元素關聯性也清晰明了。該模型很好地擬合起分析過程中的需求因素與策略因素，使方法過程結構化、層次化、系統化，并采用相對標度對定量的與不可量化、顯性與隱性因素做統一測度，進而把問題處理變得簡單化、方便化，同時又不失嚴格性和精確性。作為分析、評估、決策方法的具體表達，結構層次模型具有適應性、簡明性、整體性和組織性等特點，反映出該設計方法深刻的“分析——決策”外化機制和“目標——評價”效用機制。

在運用層次結構理論開展分析活動時，有三個會影響到分析質量但易被忽視的操作內容值得注意。首先，必須要在進行分析之前，充分理解建筑項目的設計意圖，在此基礎上對整個項目有一個清晰的整體把握，并通過項目前期調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驗與理性的平衡，留意分析過程中人為因素的可能影響，避免層次結構和權重值不夠精確、過于主觀等問題②。再次，應依據各層次間諸多要素的兩兩關系屬性，將項目及方案整體分解為若干要素部分，運用每一個關鍵節點所存在的階段結論及信息傳遞的作用效果，進行有目的、有側重、有步驟的探索、分析與評價。正確的方法操作才能保證要素分析、策略組合、方案評估、項目決策四個方面應有的方法目的。

2 遞階四節點

可持續建筑項目中遞階設計法的操作流程是一個搭建層次結構模型并在其基礎上做分析、出結論的過程，通過層級、關聯、系數、決策四個關鍵步驟環節，以帶有直觀性和準確度的系統綜合分析對項目和方案做出評價與決策。

2.1 構造遞階結構

面對建筑項目中的分析對象，首先要理清可持續目標、需要解決的問題、所涉及的要素，再根據對項目要求的初步分析以及項目的有關條件，將所有要素以目標、準則、指標、措施的不同屬性進行分組歸類，并按照最高層、兩個或多個中間層、最低層的秩序排列起來，構成一個由上至下、逐漸細分、各層次之間具有明確邏輯性隸屬關系的層級結構，這是遞階設計法運用的首要環節。層次及其要素的組織形式較為多樣③，應根據建筑項目的大小、難易、復雜程度做具體內容的確定與劃分，盡量在合理的范圍內減少層次和要素數量，避免出現后續工作量劇增、分析評價效率降低、錯誤幾率增高的現象，為確立要素關系和進一步的分析做好基礎工作。

2.2 建立層級關聯

在層狀組合的要素中，如果發現下（上）層的某個要素對上（下）層的一個或幾個要素存在著一定程度的貢獻、歸屬（支配、制約）的關系，即應做更深入詳盡的要素作用研究，排除不必要的要素聯系，在對項目或方案存在切實影響的要素關聯間構建一條連接。當對每個要素都完成一對一（多）的連接后，層次結構模型便已初步建立起來，層級要素結構中呈現的是復雜網絡狀的兩兩關聯。越是下層的要素越不宜形成過多的關系連接，個別元素跨層連接的現象也應盡量避免④，這些情況都將會為權重的設定造成困難[1]，使分析結果的不一致性加大[2]，故在實際操作中必須悉心定奪，建立一個要素關聯條理明晰、遞階關聯層級清晰的分析模型。

2.3 測算要素重要性

要素重要性的計算是較復雜且有難度的分析環節，就一個要素的計算往往會牽涉多個相關要素和許多影響因素，這是一個逐一分析、相互對比、反復權衡的數值導出過程。從最高層開始向下比較每一個下層相關要素之間對于上層要素的相對重要性，將這些判斷用數值表示出來，即是各層次要素的相對權重。此分析計算過程并非一個完全由上至下的單向定權重過程，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算出該要素的權重。通過各要素的相對權值，可以很容易地推算出實現項目總目標對該要素的需求系數，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系進行量化處理，是展開項目分析活動的重要準備，使遞階層級模型可以為分析、評估、決策提供關鍵內容與主要依據。

2.4 方案選擇與調整

為建筑項目確定一個最優方案，是遞階設計法最主要的目的和作用。通過對時間、人員、成本、方法、程序、技術、工具、平臺等方案實施運作單元的綜合考量，評估各備選方案中每一項措施所需要的人力物力財力，以及所產生的設計效果，用權重方法換算出方案與所采用措施之間的關聯程度，再推算方案中每項措施對項目總目標的貢獻系數，即措施在項目中的實際重要性。將方案中各措施的貢獻系數做加法匯總，便可換算出每一個備選方案的貢獻系數，依據其數值的大小可以將方案的優勢等級進行排序，便可以此進行方案選擇。若最佳方案依然存在迭代的空間，則應繼續探索措施擬合方式，直至找出分析模型評價結果最優的項目決策方案。

3 結論

遞階設計法是可運用于可持續建筑設計中的重要的整體系統性分析與決策方法[3]，特別適用于多目標、多層次、多因素的大型或復雜項目[4]。它采用數學方法描述分解與綜合的復雜思維過程，以定性和定量相結合的路徑進行建筑項目的細化研究與方案決策，其過程所涉及的項目問題本質、要素及內在關系分析相對較為透徹。遞階設計法主要運用在設計的前中期分析和方案選擇與調整階段，可促進設計人員對項目要素的結構化深入認知，利于決策者以系統化、數學化和模型化的形式實現對建筑項目及方案過程做出正確的把握。

注釋

① 本設計方法源于AHP（Analytic Hierarchy Process）分析法，該方法是美國運籌學家T.L.Saaty于70年代提出的，它是對多個方案多個指標系統進行分析的一種層次化、結構化決策方法，自問世以來，已在世界各地得到迅速普及和推廣，并在包建筑學與設計學在內的許多專業領域取得了大量的應用研究成果。

② 遞階設計法在分析過程中的層次要素劃分方式和計分方式是無可厚非的，但是由于每一步驟的結果都受諸多因素的影響，如：所提供材料的真實性、確切性；分析者的知識、能力、經驗、偏好、興趣；對項目的意圖、條件等情況的了解；做出分析判斷時的狀態；外界因素的干擾等，這其中的許多因素在多數時候是難以掌控的，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、欠缺準確性的可能。

③ 圖1中是以“人--自然--社會”作為準則層所構造的模型，還可以有許多劃分方法，如“經濟--社會--環境”、“人--建筑--環境”、“建筑--文化--技術”等等，下面指標層則應當做相應的要素設定及分類調整。

④ 如出現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行再分析，看是否有進一步使層級關系更加清晰的可能，應盡量做到消除越層關聯。