夏冬，王靜，孫麗燁，涂建文，孫弦

(珠海市公共氣象服務(wù)中心，廣東 珠海 519000)

截至2017年底，我國的城市化率已達58.5%[1]，城市人口數(shù)量暴增、可利用土地資源短缺使得高層建筑的發(fā)展已成為主流[2]。目前人們對生活質(zhì)量及環(huán)境品質(zhì)的需求越來越高，不僅考慮建筑內(nèi)部的居住環(huán)境，同時也開始關(guān)注建筑周邊活動區(qū)域的舒適性，其中高層建筑對人體舒適性影響中，風(fēng)環(huán)境問題尤其重要[3]。在國外，發(fā)達國家已經(jīng)對建筑風(fēng)環(huán)境設(shè)計推行了一系列的標(biāo)準和條例，我國對室外風(fēng)環(huán)境的研究起步較晚但發(fā)展較快，浙江省在2015年就發(fā)布了《居住建筑風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境設(shè)計標(biāo)準》[4]。高層建筑對風(fēng)環(huán)境的影響有很多[5-6]，例如高層建筑迎風(fēng)面大，對城市風(fēng)有較強的阻擋作用，不利于城市的自然通風(fēng)；高層建筑的拐角處易出現(xiàn)局部風(fēng)速過大的現(xiàn)象，影響人們的出行安全；高層建筑的背風(fēng)處存在風(fēng)影區(qū)，空氣不流通，易造成污染物聚集。因此，評估高層建筑的室外風(fēng)環(huán)境，是非常必要的。

建筑物室外風(fēng)環(huán)境研究始于20世紀60年代，Baines[7]于1963年通過風(fēng)洞實驗和實地考察得出了高層建筑的風(fēng)環(huán)境影響特征，自此，風(fēng)洞實驗在城市建筑風(fēng)環(huán)境的模擬中逐步得到應(yīng)用。Stathopoulos和Wu[8]通過風(fēng)洞實驗法從街道空間密度、周邊建筑高度、相對位置、風(fēng)向角討論了對風(fēng)速的影響情況；姜瑜君等[9]通過風(fēng)洞法測量數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬結(jié)果進行分析，利用舒適度評估標(biāo)準，對摩根中心的風(fēng)環(huán)境進行了預(yù)估評價；陳德江等[10]在風(fēng)洞中對某高層建筑風(fēng)環(huán)境進行了模擬試驗，通過測量其人行高度處風(fēng)速，介紹了適合的數(shù)據(jù)處理方法，并對高層建筑風(fēng)洞試驗結(jié)果進行分析。但是，在風(fēng)洞實驗中，無法同時滿足所有的物理量，并且準備時間長，實驗花費高，模型制造耗時費力，無法被廣泛應(yīng)用[11]，隨著計算機技術(shù)和模擬軟件的不斷發(fā)展，CFD數(shù)值模擬是現(xiàn)階段應(yīng)用較廣泛的研究方法[12-14]。相較于風(fēng)洞實驗，數(shù)值模擬更加方便與高效，其可行性和準確性也已經(jīng)被很多學(xué)者證實，例如Blocken和Persoon[15]在2009年采用風(fēng)洞實驗和CFD數(shù)值模擬對某體育場周圍風(fēng)環(huán)境進行平均，并對比實驗結(jié)果和模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果吻合度極高。回顧之前的文獻，發(fā)現(xiàn)之前的學(xué)者們在研究過程中，很多都未考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件，而不同地區(qū)的氣候條件和舒適度指標(biāo)必然有所區(qū)別；另外，目前的研究還比較單一，對于不同風(fēng)向下高層建筑群的風(fēng)環(huán)境研究還較少。因此，本文針對珠海市某標(biāo)志性超高層建筑群(以下簡稱研究區(qū))，考慮本地的氣候條件，利用PHOENICS軟件對其風(fēng)環(huán)境進行CFD數(shù)值模擬，以便得出超高層建筑群對風(fēng)環(huán)境舒適性的影響。

1 資料與方法

1.1 資料

本文選用的氣象資料來自珠海市某標(biāo)志性超高層建筑群附近，氣象觀測站是位于研究區(qū)西北方向2 km處的紅旗站(圖1)，圖中給出了研究區(qū)和紅旗站附近的海拔高度。從圖中可以看出，紅旗站距離研究區(qū)較近，兩地之間沒有高大山體相隔，地理地形條件基本一致，并且紅旗站的有效數(shù)據(jù)完整率高于90%，因此可以用紅旗站測得的風(fēng)速來代表研究區(qū)所在地的背景風(fēng)速。

圖2a和圖2b分別為研究區(qū)建筑物的三維立體模型圖和俯瞰圖，包括高度分別為210 m和139.5 m的兩座超高層塔樓，以及高度較低的1#～4#商業(yè)樓和3#～8#住宅樓。

1.2 相對舒適度評價標(biāo)準

風(fēng)環(huán)境評價的最主要因素是人的感受，因而距地面1.5 m行人高度處的舒適度可以作為評價風(fēng)的“好”、“壞”的一個重要的指標(biāo)。Soligo等[16]在細分不同活動類型的情況下，將風(fēng)環(huán)境按不同程度進行劃分，并通過大量實驗給出每種程度人們可以接受的最高發(fā)生頻率。本文主要討論在研究區(qū)附近平常狀態(tài)下的舒適度，即短時間或長時間的站與坐是否會感覺舒適，因此列出了這兩種狀態(tài)下的風(fēng)環(huán)境舒適度標(biāo)準，具體見表1。

圖1 研究區(qū)位置及其附近海拔高度Fig.1 The elevation around the research district

圖2 研究區(qū)的三維立體模型圖和俯瞰圖Fig.2 Three-dimensional model diagram and bird’s-eye view of the research district

活動類型舒適風(fēng)級 風(fēng)速/(m·s-1)可以忍受 風(fēng)級風(fēng)速/(m·s-1)不舒適風(fēng)級風(fēng)速/(m·s-1)短時間站或坐33.4～5.445.5～7.958.0～10.7長時間站或坐21.6～3.333.4～5.445.5～7.9可以接受的發(fā)生頻率-<1次/周<1次/月

表1中的相對舒適度由蒲福風(fēng)力等級表示，表中的單位“次”指的是刮一場風(fēng)，歷時約為1.7～2.5 h[17]。某些地方盡管有強風(fēng)發(fā)生，但發(fā)生頻率不大，人們也覺得是可以接受的；而有些地方雖然風(fēng)速不大，但經(jīng)常刮風(fēng)，人們同樣也會產(chǎn)生不舒適的感覺，認為此地的風(fēng)環(huán)境比較差，是不能接受的[18]。另外，人們的活動類型不同，對風(fēng)環(huán)境舒適度的感受也是不相同的，例如，風(fēng)速為3級時，對于“短時間站或坐”的人來說是舒適的，而對于“長時間站或坐”的人每周超過1次就會覺得不能忍受。

1.3 CFD數(shù)值模擬

CFD領(lǐng)域中有多個軟件可用于模擬流體流動情況的分析軟件，其中CHAM研究所開發(fā)的PHOENICS軟件[19]憑借其模擬結(jié)果的可靠性、真實性和實用性，在對城市環(huán)境與風(fēng)場的模擬中得到了廣泛的應(yīng)用[20]。

PHOENICS內(nèi)置了很多種湍流模型，包括雷諾應(yīng)力模型、通量模型、多流體湍流模型和k-ε模型的各種變異，而建筑的風(fēng)流動一般屬于不可壓縮、低速湍流，符合Boussinesq假設(shè)，因此本文選用k-ε模型對建筑附近風(fēng)場進行模擬[21-23]。風(fēng)場類型選擇為WIND，入口邊界層速度界面設(shè)置為高于地面的冪指數(shù)函數(shù)，冪指數(shù)為0.3，而出流面上假定風(fēng)的流動已經(jīng)恢復(fù)到了沒有建筑物阻擋時的狀態(tài)，出口壓力設(shè)為大氣壓。

研究區(qū)的CFD風(fēng)環(huán)境模擬包括兩部分，一是考慮周邊地形的風(fēng)環(huán)境模擬，二是周邊建筑群及內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境模擬，由于范圍大小不同，網(wǎng)格設(shè)置也不一樣。第一部分地形對研究區(qū)的影響范圍以研究區(qū)為中心，長為26.4 km，寬為19.9 km，高度設(shè)置為0.6 km，水平分辨率為100 m，垂直分辨率為10 m，X、Y、Z方向分別有264、199、60個格點，Y指向正北；而第二部分關(guān)于周邊建筑群及內(nèi)部風(fēng)環(huán)境的模擬，則以研究區(qū)為中心，將周圍1km范圍內(nèi)的建筑全部體現(xiàn)，計算區(qū)域長和寬分別為2.5 km和2.3 km，高度為0.4 km，水平分辨率設(shè)為10 m，垂直分辨率為5 m，X、Y、Z方向分別有250、230、80個格點，同樣地，Y指向正北。

2 研究區(qū)的風(fēng)環(huán)境氣候特征

圖3a為2004～2017年研究區(qū)風(fēng)速的年變化，年平均風(fēng)速為3.4 m/s，2005年為歷年最大，達4.6 m/s，2014、2015和2017年為歷年最低，為2.7 m/s。期間風(fēng)速整體呈下降趨勢，其中2005～2007年風(fēng)速呈顯著下降，2008～2012年風(fēng)速變化較平緩，2013年起風(fēng)速呈緩慢下降。圖3b為研究區(qū)風(fēng)速的多年同期平均的月變化，風(fēng)速具有顯著的季節(jié)變化特征，冬季較大，夏季較小，其中12月的風(fēng)速最大，為4.2 m/s，8月的風(fēng)速最小，為3.0 m/s。圖3c為研究區(qū)風(fēng)速的多年同期平均的日變化，一天中的風(fēng)速變化是有規(guī)律的，夜間風(fēng)弱，白天風(fēng)強，凌晨前后風(fēng)速最弱，中午12時前后風(fēng)速達到最大，從凌晨到早晨7點前后風(fēng)速是呈緩慢上升，8～12時風(fēng)速明顯加大，16～23時風(fēng)速逐漸下降。總的來說，該研究區(qū)基本吹2～3級風(fēng)，從相對舒適度的評價標(biāo)準來看，人們短時間停留，或在室外長時間的站或坐，都是比較舒適的。

除了風(fēng)速大小外，風(fēng)還有另外一個重要指標(biāo)是風(fēng)向。風(fēng)向?qū)θ藗兪孢m度的影響也很大，例如高頻風(fēng)向會使得該朝向的建筑有更好的通風(fēng)效果。從研究區(qū)的年平均風(fēng)向頻率圖(圖4)可以看到，年風(fēng)向以N和ENE為最多，風(fēng)向頻率分別為13.9%和13.4%，其次為NNW、NNE和SSW，風(fēng)向頻率分別為12.3%、9.8%和7.6%。以W和WNW為最少和次少，風(fēng)向頻率分別為1.4%和1.9%。近十幾年來該研究區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向為偏北和東北偏東風(fēng)，其次是東北偏北風(fēng)，累計風(fēng)向頻率約為36.2%，西北偏西和西北風(fēng)最少。

圖3 2004～2017年研究區(qū)風(fēng)速的時間變化Fig.3 The variation of wind speed around the research district during 2004～2017

圖4 2004～2017年研究區(qū)風(fēng)速年平均風(fēng)向頻率玫瑰圖(單位：%)Fig.4 The rose diagram of average annual wind direction frequency around the research district during 2004～2017 (units:%)

進一步分析逐月的風(fēng)向頻率玫瑰圖(圖5)，可以發(fā)現(xiàn)1月和10～12月的風(fēng)向以偏北風(fēng)為主，1月的風(fēng)向以NNE為最多，10～12月頻率最大的風(fēng)向為N，這4個月份偏北風(fēng)向(N、NNW、NNE)的頻率總和均超過60%，占絕對的主導(dǎo)作用。說明該研究區(qū)在冬季主要受北方冷空氣影響。

2～5月的風(fēng)向均以ENE為主導(dǎo)風(fēng)向，風(fēng)向頻率分別為17.8%、21.2%、21.0%和16.2%，其中2月的偏北風(fēng)向頻率仍較大，但相比1月已有所下降，3月和4月偏北風(fēng)向頻率進一步減小，到了5月份偏南風(fēng)向頻率明顯加大。從風(fēng)向的變化我們可以看出2～5月屬于過渡期，北方冷空氣活動開始減少，而南方暖濕氣流逐漸增多，該研究區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向逐漸由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)向偏南風(fēng)。

6～8月的風(fēng)向以SSW為最多，說明夏季風(fēng)趨于活躍，西南季風(fēng)爆發(fā)，偏南風(fēng)將海上水汽源源不斷向陸地輸送，使得夏季雨水充沛。9月的主導(dǎo)風(fēng)向變成了ENE，偏北風(fēng)分量明顯增加，北方冷空氣活動開始增多，但強度較弱，天氣開始轉(zhuǎn)涼，也是一個過渡月。

總的來說，研究區(qū)各個季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向有所不同，冬季主要吹偏北風(fēng)，夏季主要吹偏南風(fēng)，過渡季節(jié)則以東北偏東風(fēng)為主。因此，在接下來的CFD風(fēng)場模擬中，需針對不同季節(jié)進行不同風(fēng)向的模擬，而不能一概而論。

與情節(jié)懸念和身份懸念密切相關(guān)的還有人際關(guān)系懸念。在文學(xué)作品中，人際關(guān)系懸念指的是在社會交往中所形成的人際關(guān)系因個體因素復(fù)雜而難以認知的懸念。在這類懸念中，人與人之間的真實思想、背景、態(tài)度、個性、行為模式和價值觀處于不明朗的狀態(tài)，這種狀態(tài)只能在情節(jié)的進一步發(fā)展中才能得以消解。（Beaumont 2015：124）石黑一雄在《被掩埋的巨人》里主要從三個方面建構(gòu)了人際關(guān)系懸念：誤會式懸念、映襯式懸念和豹尾式懸念。

3 研究區(qū)的CFD風(fēng)環(huán)境模擬

地形對風(fēng)環(huán)境的影響非常大，如山脈對風(fēng)力具有明顯的阻擋削弱作用，當(dāng)風(fēng)越過山脈隨著地勢的抬高而在迎風(fēng)坡被迫抬升，產(chǎn)生分支和繞流，越過山脈又會形成背風(fēng)波；在復(fù)雜地形下，風(fēng)的流動容易受地形影響形成狹管效應(yīng)，狹管效應(yīng)不僅會改變風(fēng)力的大小，還會改變風(fēng)向。為體現(xiàn)該研究區(qū)周圍的地形對風(fēng)環(huán)境的影響情況，利用CFD對各個月份及全年的地形模型進行模擬計算，模擬情景見表2的情景01～04。另外，為了評估高頻風(fēng)向下研究區(qū)附近及內(nèi)部的通風(fēng)情況，不僅充分還原了本文所要研究的超高建筑群的外觀和高度，同時還將其周圍1km范圍內(nèi)的其他建筑全部實現(xiàn)，利用高頻風(fēng)向進行三維風(fēng)環(huán)境模擬，模擬情景見表2的情景05～07。其中背景風(fēng)速一律使用多年平均風(fēng)速3.4 m/s，可以體現(xiàn)不同風(fēng)向下通風(fēng)情況的差異。

表2 研究區(qū)周圍地形及周邊1km內(nèi)建筑的三維風(fēng)環(huán)境模擬情景Table 2 Three dimensional wind environment simulation of terrain and buildings around the research dstrict

圖5 2004～2017年多年平均的研究區(qū)風(fēng)速各月風(fēng)向頻率玫瑰圖(單位：%)Fig.5 The rose diagram of wind direction frequency in every month around the research district during 2004～2017 (units:%)

3.1 研究區(qū)周圍地形的CFD風(fēng)環(huán)境模擬

圖6為情景01～04的模擬結(jié)果，從圖中可以看出，模擬的風(fēng)速分布基本隨地勢的高低而變化，東北側(cè)、西北側(cè)、南側(cè)的山脈風(fēng)速顯著高于平地，而該研究區(qū)周圍以平地為主，距離偏北一側(cè)的小山脈又有一段距離，風(fēng)速基本不受高地勢的影響。由情景01、02、03模擬結(jié)果可知，6～8月的平均風(fēng)模擬該研究區(qū)所在地的結(jié)果相對較小，約為3.2 m/s，10月～次年1月平均風(fēng)速模擬結(jié)果較高，接近4 m/s，其他月份適中。而對于04模擬全年平均風(fēng)速的結(jié)果，該研究區(qū)所在地的風(fēng)速為3.5 m/s左右。由此可見，該研究區(qū)所在地的模擬結(jié)果和背景風(fēng)速極為接近，基本吹2～3級風(fēng)，人們在此短時間停留，或在室外長時間的站和坐，都是比較舒適的。

圖6 研究區(qū)周圍地形的CFD風(fēng)環(huán)境模擬Fig.6 CFD wind environment simulations of terrain around the research district

3.2 情景05偏北風(fēng)下的CFD風(fēng)環(huán)境模擬

由情景05模擬的地面風(fēng)速分布圖(圖7a)可知，在吹北風(fēng)的情況下，研究區(qū)和周圍小區(qū)皆有一段距離，普遍遠于100 m，因此該研究區(qū)附近的風(fēng)速基本不受周邊建筑的遮擋或者其他影響。具體來看，1#塔樓底層、2#塔樓底層和1#商業(yè)樓組成的“商務(wù)區(qū)”裙樓(約為1#商業(yè)的高度20.9 m及以下)部分，由于建筑密度較高，在吹偏北風(fēng)時1#商業(yè)恰恰被兩座塔樓底層所阻擋，因此內(nèi)部通道風(fēng)速較小并接近0.6 m/s，基本吹1級風(fēng)，通風(fēng)效果不好，人體會感到很悶，各種活動都不適宜。而商務(wù)區(qū)在偏北風(fēng)迎風(fēng)面兩側(cè)，即1#塔樓東北側(cè)和2#塔樓西北側(cè)，處于迎風(fēng)拐角處，風(fēng)速局地增大并接近3.7 m/s，吹3級風(fēng)，通風(fēng)環(huán)境優(yōu)良，人們在此短時間站或坐，以及一周一次的長時間站或坐，都會感覺到舒適。

2#商業(yè)～4#商業(yè)與3#住宅～8#住宅組成的“住宅區(qū)”部分，從迎風(fēng)方向看，3#商業(yè)擋住了3#住宅和4#住宅，4#商業(yè)擋住了5#住宅和6#住宅，但商業(yè)樓垂直高度(2～3層，即9.1～13.6 m)顯著低于住宅樓(17層，即54.0 m)，水平風(fēng)向通過低層建筑物之后以繞流作用再次影響地面，仍然形成了通風(fēng)廊道，3#住宅和4#住宅之間、5#住宅和6#住宅之間，局地風(fēng)速接近3.1 m/s，與背景風(fēng)相差較小，通風(fēng)環(huán)境優(yōu)良，人們在此長時間的站或坐，會感覺舒適。而在3#商業(yè)和4#商業(yè)之間，以及4#住宅和5#住宅之間風(fēng)速通過廊道時候產(chǎn)生了狹管效應(yīng)，使得風(fēng)速增大，局地風(fēng)速有超過4.6 m/s的顯示結(jié)果，略高于背景風(fēng)，通風(fēng)效果較好，但仍在3級風(fēng)的范圍內(nèi)。

除了考慮地面風(fēng)環(huán)境外，同樣需要考慮不同高度的建筑表面風(fēng)環(huán)境，以便了解人們在建筑內(nèi)部的舒適性，圖7b和圖7c分別為該研究區(qū)正面和背面的建筑表面風(fēng)速分布及地面風(fēng)向流線圖。對于商務(wù)區(qū)來說，裙樓部分較為密集，偏北風(fēng)向下1#商業(yè)被兩座塔樓的裙樓所遮擋，立面風(fēng)速較小，低于1.2 m/s(1級)，通風(fēng)環(huán)境較差，人體舒適度都較低。1#塔樓和2#塔樓屬于超高層建筑，迎風(fēng)兩側(cè)及拐角處風(fēng)速較大，局部將有超過8.0 m/s的風(fēng)速值，在此短時間或長時間的站與坐，也會感覺不舒適。而1#塔樓偏北側(cè)的迎風(fēng)面和偏南側(cè)的背風(fēng)面風(fēng)速基本為2～3級風(fēng)，人們在此站或坐，都會感覺舒適。總體來說，在1#塔樓和2#塔樓的迎風(fēng)面、1#塔樓的大部分背風(fēng)面，人們短時間或長時間的站與坐都會感覺較為舒適，兩座塔樓的迎風(fēng)兩側(cè)和拐角處風(fēng)速較大，1#商業(yè)則由于受兩座塔樓的阻擋，風(fēng)速較小，這些地方都不舒適。而對于住宅區(qū)來說，風(fēng)速普遍達到3.7 m/s，在此短時間停留，或一周一次的長時間停留，都會感覺比較舒適。

圖7 情景05的研究區(qū)地面、正面和背面的CFD風(fēng)環(huán)境模擬Fig.7 CFD wind environment simulation of floor, front and back for scheme 05

3.3 情景06偏東風(fēng)下的CFD風(fēng)環(huán)境模擬

在吹東北偏東風(fēng)的情況下，由模擬的地面風(fēng)速分布圖(圖8a)可以看出，研究區(qū)受到了東側(cè)建筑群的阻擋，研究區(qū)附近的地面風(fēng)速相對于偏北風(fēng)的環(huán)境下略有削弱。具體來看，在東北偏東風(fēng)環(huán)境下，商務(wù)區(qū)裙樓部分由于相互遮擋，建筑之間的內(nèi)部通風(fēng)和兩座塔樓西南側(cè)的局地風(fēng)速低于0.9 m/s，在這些地方人們無論做什么活動，舒適度都不會太好。而在迎風(fēng)面兩側(cè)，即1#塔樓和2#塔樓的北側(cè)，風(fēng)速局地增大并接近3.7 m/s，通風(fēng)環(huán)境較優(yōu)，人們可以做短暫停留。住宅區(qū)的通風(fēng)環(huán)境普遍較好，如3#和4#住宅之間、5#和6#住宅之間，局地風(fēng)速接近2.5 m/s，7#和8#住宅的偏南側(cè)最大風(fēng)速接近3.1 m/s，人們在此長時間的站或坐都會感覺較為舒適。

分析建筑表面風(fēng)速分布及地面風(fēng)向流線圖(圖8b和圖8c)，可以發(fā)現(xiàn)住宅區(qū)風(fēng)速在2.5 ～5.0 m/s的范圍之內(nèi)，是人們在此停留會感覺比較舒適的2～3級風(fēng)。對于商務(wù)區(qū)來說，裙樓之間的立面區(qū)風(fēng)速較小，普遍低于1.2 m/s；1#塔樓南北兩側(cè)100 m以上的地方，局部大風(fēng)區(qū)風(fēng)速超過8.0 m/s，人們在此停留也不會感覺到舒適。而1#塔樓南北兩側(cè)100 m以下的地方、2#塔樓的南北兩側(cè)以及1#商業(yè)的南側(cè)表面風(fēng)速則處于2～3級風(fēng)之間，人們在此停留會感覺到舒適。

3.4 情景07偏南風(fēng)下的CFD風(fēng)環(huán)境模擬

利用夏季的高頻風(fēng)向-西南偏南風(fēng)作為主導(dǎo)風(fēng)向，模擬建筑附近的風(fēng)速分布。從圖9a可以看出，在西南偏南風(fēng)環(huán)境下，研究區(qū)南側(cè)基本空曠，并無其他建筑的影響，只有研究區(qū)內(nèi)部各建筑相互遮擋的影響。對商務(wù)區(qū)來說，1#商業(yè)和2#塔樓之間的風(fēng)速較小，低于0.6 m/s，其他地方通風(fēng)環(huán)境都較好(2～3級風(fēng))，人體普遍感覺舒適。對于住宅區(qū)，在吹西南偏南風(fēng)時，各個住宅樓由于不受南側(cè)建筑物的阻擋作用，迎風(fēng)較為順暢的通過，使得內(nèi)部廊道通風(fēng)效果非常好，風(fēng)速普遍在3.4 m/s左右，人們在此處停留會感到舒適。2#～4#商業(yè)樓受住宅樓阻擋，除了通風(fēng)廊道風(fēng)速較大外，南北兩側(cè)處于背風(fēng)面的地方，風(fēng)速都較小，普遍低于1.2 m/s，小于1級風(fēng)，人們在此會感覺不舒適。

圖8 情景06的研究區(qū)地面、正面和背面的CFD風(fēng)環(huán)境模擬Fig.8 CFD wind environment simulation of floor, front and back for scheme 06

圖9 情景07的研究區(qū)地面、正面和背面的CFD風(fēng)環(huán)境模擬Fig.9 CFD wind environment simulation of floor, front and back for scheme 07

從建筑表面風(fēng)速來看(圖9b和圖9c)，住宅區(qū)南側(cè)絕大部分區(qū)域吹3級風(fēng)，人們可以短時間站或坐都是很舒適的。住宅區(qū)北側(cè)則有部分區(qū)域風(fēng)速較小，局部風(fēng)速(如5#住宅北側(cè))低于1級風(fēng)，在此無論做什么都不會感覺舒適。對于商務(wù)區(qū)，1#塔樓的整個迎風(fēng)面及兩側(cè)100 m以下的地方、2#塔樓的迎風(fēng)面兩側(cè)基本吹2～3級風(fēng)，而兩座塔樓的迎風(fēng)面底層、2#塔樓的南北兩面風(fēng)速都較小，通風(fēng)較差。大風(fēng)區(qū)主要出現(xiàn)在1#塔樓迎風(fēng)面兩側(cè)100 m以上的地方，局部有超過8.0 m/s的風(fēng)速值，這些地方都不適合多做停留。

4 結(jié) 論

目前高層建筑已成主流，而高層建筑帶來的風(fēng)環(huán)境問題尤為復(fù)雜，本文針對珠海市某標(biāo)志性超高層建筑群，考慮本地的氣候條件，利用PHOENICS軟件對其風(fēng)環(huán)境舒適性進行CFD數(shù)值模擬，以便得出超高層建筑群對風(fēng)環(huán)境舒適性的影響。結(jié)論如下：

1)研究區(qū)的各個季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向有所不同，冬季主要吹偏北風(fēng)，夏季主要吹偏南風(fēng)，過渡季節(jié)則以東北偏東風(fēng)為主。在不同風(fēng)向下，研究區(qū)地面及建筑立面的風(fēng)速分布是不同的，舒適度也不一樣。因此在設(shè)計超高層建筑群時，需考慮當(dāng)?shù)乇尘帮L(fēng)速的風(fēng)向。

2)地面風(fēng)速表示了人們在戶外所受的影響。當(dāng)風(fēng)從低層建筑吹向高層建筑時，風(fēng)通過低層建筑物之后以繞流作用再次影響地面，形成通風(fēng)廊道，通風(fēng)環(huán)境會較好。例如吹偏北風(fēng)時，被2#商業(yè)阻擋的3#和4#住宅之間、被3#商業(yè)阻擋的5#和6#住宅之間，風(fēng)力約為2級，舒適性較好。當(dāng)風(fēng)從高層建筑吹向低層建筑時，低層建筑會被高層建筑阻擋，高低層建筑間的內(nèi)部通風(fēng)會很差。例如吹偏北風(fēng)時，1#商業(yè)被兩座塔樓底層所阻擋，風(fēng)力約為1級，舒適性較差。而在迎風(fēng)面的兩側(cè)拐角處，以及通風(fēng)廊道處，局地風(fēng)速都會較大，通風(fēng)較好，舒適度較高。

3)建筑表面風(fēng)速可以表征人們在建筑內(nèi)部的舒適程度。風(fēng)由高層建筑吹向低層建筑時，低層建筑受到阻擋，立面風(fēng)速較小，人體舒適度較低，比如偏北風(fēng)下的1#商業(yè)樓，偏南風(fēng)下住宅區(qū)的南側(cè)。高層建筑的迎風(fēng)面及兩側(cè)風(fēng)速會較大，風(fēng)速隨高度的增加而增加，拐角處高層的風(fēng)速易超高3級，此時人也會感覺不舒適。當(dāng)風(fēng)由低層建筑吹向高層建筑時，與前者有差別的地方在于低層建筑的迎風(fēng)面，其他部分的風(fēng)環(huán)境特征及舒適性與前者相似。

本文模擬了平均風(fēng)環(huán)境下超高層建筑群的地面和立面風(fēng)速，僅對人們最基本的短時間或長時間的站和坐的舒適度進行了探討，而對其他活動例如快步行走、散步溜冰等的舒適度需求則沒有進行考慮。另外，在極端情況下，超高層建筑群對風(fēng)環(huán)境又會有怎樣的影響，也值得我們進一步研究。