張健源，李志剛

(青島市勘察測(cè)繪研究院，山東青島 266032)

1 引言

隨著城市現(xiàn)代化程度的提高和規(guī)模的增大，高層建筑日益增多，城市居民對(duì)居室采光的要求越來(lái)越高。因此，為了保障居民健康的居住環(huán)境，同時(shí)也為城市規(guī)劃管理提供科學(xué)的依據(jù)，必須要進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的建筑物日照分析。

對(duì)建筑物日照分析的主要作用和意義有三個(gè)層次:首先，通過(guò)日照分析得到在各種建筑物、構(gòu)筑物等的遮擋作用下，某一個(gè)或者一些位置上的日照時(shí)間;其次，通過(guò)日照分析找出影響特定時(shí)間段內(nèi)日照時(shí)間的遮擋物體，明確遮擋物之間的相互關(guān)系;最后，也是最重要的一點(diǎn)，通過(guò)日照分析找出建筑物和構(gòu)筑物布局、位置、高低大小等因素對(duì)日照的積極和消極作用，滿足建筑物室內(nèi)光環(huán)境和衛(wèi)生要求，在能夠充分利用土地資源的前提下，提高城鄉(xiāng)建設(shè)和城市規(guī)劃的水平。

2 日照分析過(guò)程

2.1 國(guó)內(nèi)外對(duì)日照的規(guī)定

1932年在瑞典召開(kāi)的第四屆建筑師大會(huì)上，提出了“在冬季，保證住房每天有不小于 2 h日照的必要性。對(duì)建筑師來(lái)說(shuō)，陽(yáng)光進(jìn)入到住房，這是—個(gè)新的重要的任務(wù)。”美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)推薦，至少應(yīng)有一半居住用房，在冬至日中有 1 h～2 h日照。

英國(guó)環(huán)境部規(guī)定，擬建房屋的正南或東南、西南(包括正西)方向，高于地面標(biāo)高 2 m處的所有各點(diǎn)，每年3月1日的日照時(shí)間應(yīng)為 3 h。

日本的日照規(guī)定稱(chēng)為“日影限制”，強(qiáng)調(diào)建設(shè)項(xiàng)目的陰影對(duì)相鄰用地產(chǎn)生的遮擋不得超過(guò)規(guī)定的限度，并不要求住宅窗戶的日照時(shí)間。在法律方面，日本有日照妨害的忍受限度論，即妨害超過(guò)一般人忍受限度視為違法，項(xiàng)目不僅要通過(guò)規(guī)劃審批，還要通過(guò)聽(tīng)證會(huì)等形式取得相鄰?fù)狻?/p>

我國(guó)的住宅設(shè)計(jì)規(guī)范、托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、中小學(xué)校建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范、民用建筑設(shè)計(jì)通則等都對(duì)日照要求做了規(guī)定。

住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn) 表1

2.2 建筑物的建模

建筑物的建模就是將規(guī)劃建筑和已建建筑物的平面位置、高程等數(shù)據(jù)信息定義在日照分析圖上。規(guī)劃建筑數(shù)據(jù)資料由委托方提供，如果涉及已有的現(xiàn)狀建筑，就必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，精確測(cè)量建筑物的平面位置、層高、室內(nèi)平高度、屋頂高度、屋頂造型、窗戶位置、窗臺(tái)高等數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)業(yè)計(jì)算整理后再進(jìn)行建筑物的建模。建模的對(duì)錯(cuò)直接影響到日照分析的結(jié)果，應(yīng)充分考慮到各種實(shí)際的情況，要求能夠最全面、最詳細(xì)地反映實(shí)際情況。

建筑物的外型大致可分為簡(jiǎn)單建筑物、架空建筑物、異形屋頂建筑物三種情況。簡(jiǎn)單建筑物是指結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方體建筑物(如圖1)。架空建筑物是指建筑物有向外突出的部分，突出部分下方為架空(如圖2)。異形屋頂建筑物是樓頂部分為球形、錐形、梯形等奇特造型的建筑物(如圖3)。還有就是多種造型組合在一起，可稱(chēng)為復(fù)雜建筑物(如圖4)，一層是商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，二層以上是住宅，在這個(gè)建筑的模型中，住宅部分架空在網(wǎng)點(diǎn)上，電梯間頂部分是采用架空、三維屋頂方法做出的尖屋頂模型，陽(yáng)臺(tái)是采用架空、陣列的方法做出的陽(yáng)臺(tái)模型。

圖2 架空建筑物模型

圖1 簡(jiǎn)單建筑物模型

圖4 復(fù)雜建筑物模型

圖3 異形屋頂建筑物模型

2.3 日照時(shí)間分析

日照時(shí)間分析一般采用日照分析軟件，其主要分析類(lèi)型有以下幾種:

(1)陰影分析:對(duì)擬建建筑在任意時(shí)間段和待分析建筑任意高度上的連續(xù)陰影圖。

(2)窗戶分析:對(duì)待分析建筑窗戶左端、右端、滿窗日照分析圖示及詳細(xì)報(bào)表統(tǒng)計(jì)。

(3)單點(diǎn)分析:在任意時(shí)間和待分析建筑任意高度上的日照時(shí)間分析計(jì)算。

(4)單點(diǎn)多層分析:自動(dòng)計(jì)算多層建筑群體內(nèi)任意一點(diǎn)的日照時(shí)間，可自動(dòng)在圖上標(biāo)注出多層單點(diǎn)的位置及編號(hào)。

(5)多點(diǎn)沿線分析:建筑群體內(nèi)沿任意直線或者弧線，在任意時(shí)間和高度的日照時(shí)間分析計(jì)算，分析結(jié)果可自動(dòng)標(biāo)注于所分析的線上。在建筑的規(guī)劃階段沒(méi)有具體的單體資料時(shí)，一般采用多點(diǎn)沿線分析的方法進(jìn)行日照時(shí)間的分析。

(6)多點(diǎn)區(qū)域分析:建筑群體中任意形狀閉合區(qū)域內(nèi)，在任意時(shí)間和高度的日照時(shí)間分析計(jì)算，分析結(jié)果自動(dòng)生成平面日照數(shù)字模型圖及報(bào)表。

2.4 數(shù)據(jù)資料整理

在對(duì)擬建建筑所涉及的所有建筑進(jìn)行日照時(shí)間分析完畢后，要出具正式的成果資料，包括日照分析圖和日照分析報(bào)告。

3 日照遮擋調(diào)整

當(dāng)擬建建筑的日照遮擋對(duì)其自身或是對(duì)其他建筑物產(chǎn)生影響，而不滿足國(guó)家日照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就需要查找遮擋原因，并對(duì)擬建建筑進(jìn)行調(diào)整以滿足日照標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 日照遮擋原因分析

(1)陰影法

陰影法是利用遮擋建筑物的陰影范圍線來(lái)查看遮擋原因的方法。如圖5，A2#樓的南側(cè)窗戶日照時(shí)間不足 2 h，那么就要對(duì)前面的A1#樓進(jìn)行陰影分析，繪制出A1#樓的全日陰影曲線?？梢钥吹紸1#樓的陰影正好全部遮擋住A2#樓的南側(cè)部分，這就是日照時(shí)間不足的原因。

圖5 陰影法示意圖

(2)日照?qǐng)A錐面法

日照?qǐng)A錐面法可以很具體、明了地針對(duì)單個(gè)被遮擋窗戶找出日照遮擋物。如圖6，對(duì)A1#樓的C2#窗戶做日照?qǐng)A錐面，點(diǎn)擊日照?qǐng)A錐面分析命令，輸入分析點(diǎn)高程，即可自動(dòng)繪出日照?qǐng)A錐線，可以很清楚地看到A2#樓的部分主體及A3#樓的電梯間對(duì)C2#窗戶有遮擋。

圖6 圓錐面法示意圖

3.2 日照遮擋調(diào)整方法

(1)建筑物位置的調(diào)整

對(duì)建筑物位置進(jìn)行調(diào)整是日照分析遮擋調(diào)整最常用的方法，包括規(guī)劃建筑前后左右位置的微調(diào)、規(guī)劃建筑的旋轉(zhuǎn)、規(guī)劃建筑物位置互換等，其優(yōu)點(diǎn)是不影響地塊的建筑面積、容積率等硬性指標(biāo)。如圖7所示，1#、2#、3#樓為規(guī)劃高層建筑，經(jīng)過(guò)分析知其內(nèi)部被遮擋的2#樓南側(cè)窗戶日照不滿足 2 h，由于2#樓面寬比1#樓小，所以將1#、2#樓位置進(jìn)行互換，如圖8所示，再進(jìn)行分析，內(nèi)部被遮擋的1#樓南側(cè)窗戶就滿足 2 h日照要求了。

圖7 位置調(diào)整前示意圖

圖8 位置調(diào)整后示意圖

(2)建筑物高度的調(diào)整

降低建筑物女兒墻頂或電梯間頂高度也是日照分析遮擋調(diào)整比較多用的方法，一般是在日照遮擋比較小，在施工設(shè)計(jì)許可的前提下對(duì)高度進(jìn)行適當(dāng)降低，以滿足日照要求。其優(yōu)點(diǎn)是不用對(duì)總平面圖進(jìn)行調(diào)整，不改動(dòng)總體的規(guī)劃外觀效果。如圖9，對(duì)A1#樓的C2#窗戶做日照?qǐng)A錐面，可以看出A2#樓部分遮擋日照，說(shuō)明A2#樓的高度處于對(duì)A1#樓C2#窗戶遮擋的臨界狀態(tài)，所以對(duì)A2#樓的樓頂高度降低 1 m，再對(duì)A1#樓的C2#窗戶做日照?qǐng)A錐面，可以看出A2#樓對(duì)A1#樓的C2#窗戶無(wú)遮擋了，如圖10所示。

圖9 高度調(diào)整前示意圖

圖10 高度調(diào)整后示意圖

(3)建筑物造型的調(diào)整

很多情況下規(guī)劃建筑南面的窗戶旁邊的柱子、空調(diào)擋板或是其他建筑造型對(duì)日照的遮擋也是非常嚴(yán)重的，在規(guī)劃建筑位置、高度等調(diào)整均無(wú)效的情況下，可以調(diào)整這些建筑的造型，會(huì)收到很好的效果。如圖11，對(duì)A1#樓的C3#窗戶做日照?qǐng)A錐面，分析可以看出A2#樓及C3#窗戶兩側(cè)的造型遮擋日照，將C3#窗戶兩側(cè)的造型去掉，可以看出C3#窗戶的日照時(shí)間大大增加，如圖12所示。

圖11 造型調(diào)整前示意圖

圖12 造型調(diào)整后示意圖

4 日照分析誤差

(1)年份差

地球的公轉(zhuǎn)周期并非整天數(shù)，我們現(xiàn)在使用的公歷平年為365天，閏年為366天，由于這個(gè)緣故，對(duì)于某一固定的節(jié)氣每一年的太陽(yáng)位置就不完全相同，因此，綜合我國(guó)各規(guī)范考慮，我國(guó)大部分地區(qū)都是以大寒日為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行日照分析的，其中的幼兒園、小學(xué)、老年公寓等是以冬至日為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的日照時(shí)間分析。

(2)位置差

全國(guó)各地的城市在做日照分析時(shí)，幾乎全部都是采用固定的城市經(jīng)緯度，實(shí)際上由于大中城市面積較大，如采用同一經(jīng)緯度，同一城市南北不同位置的太陽(yáng)高度角和方位角有差距導(dǎo)致日照時(shí)間不同。因此，建議按位置區(qū)域進(jìn)行不同的經(jīng)緯度設(shè)置，也就是說(shuō)在面積較大的大中城市根據(jù)地理位置的不同可以有多個(gè)經(jīng)緯度的設(shè)置，以減少因位置差異而產(chǎn)生的日照分析誤差。

(3)時(shí)間差

由于太陽(yáng)在天球上不是勻速運(yùn)動(dòng)，因此與北京時(shí)間和地方平時(shí)這樣的平太陽(yáng)時(shí)存在差異，而時(shí)差在一年中的每一天都不相同，這種差異會(huì)造成日照分析的時(shí)間段的起始和結(jié)束變化，對(duì)于兩側(cè)采光的情況會(huì)引起差異。

(4)測(cè)量差

建筑高度和平面位置的誤差影響分析結(jié)果。為了減少建筑測(cè)量中的誤差，就必須在外業(yè)的測(cè)量中提高對(duì)建筑物高程和平面位置的測(cè)量精度。對(duì)于日照時(shí)間，我國(guó)目前并無(wú)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)于日照分析軟件也沒(méi)有評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，不同軟件之間的差異客觀存在。

5 結(jié)語(yǔ)

本文探討的日照分析工作步驟，各個(gè)工作程序相互連接、相互檢核，既提高了工作效率又能很好地避免在日照工作中可能出現(xiàn)的差錯(cuò)，保證了工作質(zhì)量;其中日照遮擋的調(diào)整方法更是快捷、簡(jiǎn)便，而且針對(duì)性強(qiáng)，能夠很直接地找出日照遮擋的原因，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，在青島市的許多工程中進(jìn)行了具體應(yīng)用，取得了很好的效果，有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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