分形理论在室内设计中的应用分析

施剑

摘 要 近年来，人们的生活水平有了很大进展，室内设计工作越来越受到重视。本篇文章通过对分形理论的概念和特征进行分析，结合室内相关案例进一步探讨其在空间、结构、界面造型、材料中的具体应用，并以此建立起室内设计表达的思维框架与新手法。用分形理论指导室内设计对拓展室内空间的多样性有着极其重要的作用，同时也对推进室内设计方法的创新具有重要的参考价值。面对当今室内设计的雷同化，使空间逐渐失去其独特性，所以将分形引申到室内设计中，有助于我们用科学的理论和方法指导设计。

关键词 分形理论;室内设计;应用分析

引言

分形，具有以非整数维度填充空间的形态特征。通常将其定义为“粗略或零碎的几何形状，可以将其分为几部分，并且每个部分（至少近似地）是整体缩小后的形状”，即具有自相似的性质。描述分形的定量参数是分形维数。在欧几里得空间中，人们习惯于将空间视为三维，将平面视为二维，将直线或曲面视为一维。分形理论也可以将其提升一点，认为该点是零维的，并且还可以引入高维空间，但通常人们习惯于整数的维。分形理论将维视为分数，这种尺寸是物理学家在研究混沌吸引子理论时需要引入的重要概念。

1分形的定义

分形原义是“不规则、破碎的”，指一类极其零碎而复杂，但有其自相似性或自仿射性的体系。曼德布罗特于1982年提出分形的定义，如果一集合在欧式空间中的豪斯道夫维数Df大于等于其拓扑维数Dt，即则称该集合为分形集，简称为分形。这一定义并不严密，1986年他又提出“其组成部分以某种方式与整体相似的形体叫分形”。该定义凸显了分形的自相似性。英国数学家福尔克纳（K.Falconer）根据分形的特性定义如下。若集合F足以下条件或者大部分条件，它就是一个分形集：①F具有精细的结构，即有任意小比例的细节;②邱勺不规则性，在整体和局部都不能用传统的几何语言加以描述;③m有某种形式的自仿射或自相似性，这种自相似可以是统计意义上的;④F的分形维数通常应严格大于它相应的拓扑维数;⑤在多数有趣的情形之下，F可能是由非常简单的方法来定义，可能由迭代产生[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细的结构;它们太不规则了，以至于很难用传统的欧几里得几何学的语言来描述它们，（至少大致或任意）自相似的Hausdorff维数将大于拓扑维数（但空间填充曲线如希尔伯特曲线除外）;有一个简单的递归定义。①分形集都具有小尺度的尺度细节，或者具有精细的结构;②分形集不能用传统的几何语言描述。它既不是满足特定条件的点的轨迹，也不是一些简单方程的解集;③分形集具有某种形式的自相似性，可以是近似自相似性或统计自相似性;④通常，分形集的“分形维数”严格大于其相应的拓扑维数;⑤在最有趣的情况下，分形集是通过非常简单的方法定义的，并且可以通过转换的迭代生成[2]。

3分形理论在室内设计中的应用分析

3.1 空间中分形的应用

空间具有丰富的尺度层级和多变的组合形式，这种空间层级通常用一个简单的操作使其与整体空间形式相似。扎哈·哈迪德的卡利亚里现代艺术博物馆，其空间充分体现出分形理论的自相似特征，室内空间以基地与海岸线形成的卵形为基准，进行旋转、拉伸、扭曲、变异等。自相似结构的卵形洞穴空间为建筑内部增添了维度，使得室内空间与建筑整体空间形成了自相似的嵌套。扎哈设计的Neil Barrett日本旗舰店。在其室内空间设计中将迭代进行了独特的演绎。分形的产生是一种不断迭代的过程，这种迭代过程是空间形体变换的基本方式。从方案的平面上来看，首先将扇形的四分之一以错位、缩放、叠合的方式进行设计，并使用三次迭代的方式，将其复制、镜像。

3.2 在室内热环境中的应用

在室内热环境中，主要通过两种手段进行调控。第一种，利用建筑物本身，比如运用隔热、保温、通风等，来条件室内温度，做到冬暖夏凉，使室内空气流动畅通;第二种，被动措施。比如，可以运用空调、加湿器、电扇、电暖气等进行室内热环境调控。在传统中，室内的热环境一般都是被动调控的，这不仅对人身体有害，而且还会消耗很多的能源。比如，夏天室内温度高，就通过空调进行降温，冬天室内温度低，就通过电暖气进行调控。被动的进行调控，对自然环境也是一种危害，更是对人身体的危害。因此，在绿色设计理念之下，设计者要从建筑物自身入手，加强隔热、保温和通风的设计。最为有效的解决措施，就是在建筑物表面设置一层保温材料，在屋顶可以设置一块绿地，进行隔热、保温，调节室内温度平衡。现在，保温材料种类繁多。保温材料各有各的特征。比如，塑料泡沫保温材料虽然成本低，但是，它含有甲醛，并且不能被生物所分解，所以一般不用这种保温材料。一般，可以使用保温珍珠岩。因为这种材料重量轻，不容易燃烧，而且还很难与其他物体发生化学反应，对周围环境没有污染。这种材料，在安装的过程中，对呼吸刺激很小，因此，这种材料是目前理想的保温材料。设计绿色屋顶，一方面，可以使雨水保留下来，另一方面，使热容和热阻有效提高，使城市的热岛效应大大减小。

3.3 界面造型中分形的应用

界面在室内空间中具有划分和阻隔的功能。界面造型直接影响整个空间的功能、格局、形态等，也对整体空间氛围和风格起决定性作用。香港友天地咖啡馆的界面造型，通过对六边形几何造型的展示，将空间感和品质感融合至最佳。平面的概念被转化为立体六边形造型，六边形结构造型在整齐适宜的布局中无不表现出动态的变化。这种自相似性的不规则并置组合方式使得群体魅力大为增加，创造出富有节奏感的动态空间[3]。

4结束语

综上所述，目前分形理论在室内设计领域的应用并不广泛，相关的理论研究也是处在浅显阶段，但是分形理论在室内设计中的应用有着重要意义与价值。分形理论之于空间形态有着强大的塑造力，通过众多跨门类学科的概念和方法，为室内设计提供了坚实的基础和一个行之有效的理论引导。

参考文献

[1] 范雯敏.基于构成艺术的室内设计方法研究[J].设计，2018，（19）：64-66.

[2] 李春花.分形几何在室内设计中的应用研究[D].成都：西南交通大学，2014.

[3] 王一涵，刘松茯.哈迪德近期作品的空间分形现象[J].新建筑，2017，（2）：88-92.