可以说,日照对城市建筑的布局息息相关,不同朝向、不同标准的日照条件会出现不同的系数要求,多栋建筑的综合影响更使问题复杂化。本文仅在于分析建筑日照的一般方法和普遍意义,实际应用时应具体问题具体分析。
表2-5 哈尔滨不同朝向间距系数对比
从上表可以看出具有一定角度的住宅布局可以得到更高的容积率。清华大学硕士研究生郭文斌在硕士论文《北京住宅建设中日照、用地与建筑、体型布局关系探讨》详细讨论了北京地区不同朝向不同建标准与建筑密度的关系。
2.2典型住宅日照实测分析
2.2.1行列式(带转角单元)住宅日照分析
行列式布局的日照现状分析:以哈尔滨市嵩山路辽河小区5#楼为例。辽河小区5#楼与前栋建筑间距21.83米,遮挡建筑为错层建筑,错层部分高差2.24米。遮挡边楼顶距自然地面标高17.58米,间距系数D。/H。=1.24,建筑为板式建筑行列式布局,面宽50米。两栋建筑相互平行布置,建筑朝向为南偏东10°。
对建筑对日照分析采样时间为整点小时计算,观测从早8时到晚16时的建筑日影变化。实测分析结果显示:建筑立面37%的部分终日无日照,太阳高度角最大的正午时刻10点到14点所遮挡的建筑层数最小也要达到三层。用计算机模拟分析的日照持续时间与实测的有较大的差距,分析显示日照持续时间超过一小时的区域面积达到了100%。通过对比实测的照片发现主要是由于周边建筑的综合日照影响。若将周边建筑的现状条件输入计算机进行模拟得到的数据与实测的相差不大:终日无日照的面积占总面积的38%,三层高度以下得不到太阳光线。如果不考虑周边建筑的综合影响,这种行列式的布局由于南偏东10°的较好朝向,提高了日照水平,使所有的居室都能达到大寒日一小时的日照时间。如果将朝向改为正南北朝向,且不考虑周边建筑的影响,在最不利点将有宽6米高8米的区域日照小于一小时,如果建筑的面宽减小6米,由于受侧面采光的影响,将可以满足大寒日日照时间一小时的标准。
从以上的分析我们可以看出,辽河小区5#楼虽然正面采光由于较小的日照系数只能满足大寒日正午时刻光线达到三层以上的高度。但是,由于南偏东10°的较好朝向和较小的建筑面宽(50米),比正南北的布局形式提高了侧向采光,增加了日照时间。以上分析是建立在计算机模拟的基础之上,得到理想化的结果。但实际情况由于建筑的综合日照影响,使日照状况变得很糟糕,计算机的模拟分析与实测的结果相一致。
2.2.2周边式及变形周边式住宅日照条件分析
周边式及变形周边式的建筑布局主要研究∏形建筑和L形建筑布局的日照状况,∏形建筑和L形建筑导致了建筑的围合和半围合的布局形式,影响到了建筑的日照状况。这里主要分析不同朝向和不同布局形式的三处建筑的日照状况:交电街12#楼、嵩山小区12#13#楼、辽河小区29#楼。
(1)交电街12#楼
交电街12#楼为若干栋L形建筑相互排列组合的其中一栋建筑,为6层住宅建筑,建筑朝向为北偏东38.25°。遮挡建筑楼顶距自然地面标高18.89米,建筑间距23米,间距系数D。/H。=1.22。建筑立面的日照持续时间为7.10—13.50。由于建筑的布局形式和朝向,在12.00—13.50的时间段内建筑的整个立面均得到满窗日照
,建筑立面90%的面积均能达到三小时的日照标准要求。从建筑的总平面布局可以看出周边建筑的布局形式对12#楼不产生遮挡的影响。
(2)嵩山小区12#、13#楼
-8为通过计算机模拟后绘制的终日无日照的区域三维示意图。嵩山小区13#楼通过实测分析的终日无日照区域的面积只有8%,68%的面积日照时间超过一小时,将近一半的面积日照时间超过两小时。而计算机模拟分析的结果证实了观测结果的准确性,仅仅在13#楼的北侧一层有局部的区域日照不满一小时,面积约占总面积的2.8%,这与实测的误差基本上在允许的范围之内。
在模拟分析中,考虑到没有转角单元的影响时建筑的阴影变化情况。通过对模型的分析表明12#楼的西立面和13#楼的东立面均能保证日照最大持续时间超过三小时的面积达到100%。
(3)辽河小区29#楼
辽河小区29#楼与周边建筑组成了围合型的院落,建筑朝向为南偏东10°,建筑布局状况见附图。29#楼楼顶距自然地面高21.85米,与前栋建筑间距为42.84米,遮挡建筑楼顶距自然地面高21.88米,D。/H。=1.96。

虽然建筑的日照间距系数较大,但是由于围合式的布局形式是建筑的立面阴影变化趋于复杂化。实测的结果表明:在10点和11点时阴影遮挡的层数分别为两层和一层,其它时刻阴影的高度可达到六层到七层。日照时间达到和超过一小时的面积达到83%,达到和超过两小时的面积超过78%,达到和超过三小时的面积达到60%。终日无日照的区域占总面积的15%。从图2—9可以看出周边建筑对29#楼的阴影变化情况,上午8时东侧七层建筑遮挡了绝大部分立面,9-10时受东侧建筑和南侧建筑综合影响,在上午11时仅受南侧建筑影响,当太阳高度角最低时建筑遮挡的最低线距地面自然标高2.10米。下午14时以后立面的大部分也被遮挡。
我们借助于计算机重新建立模型,分析在不同间距系数条件下,此种布局情况下的阴影变化情况。分析结果显示,由于围合型的布局形式侧面采光被完全遮挡住。因此,必须保证太阳最大高度角时刻,阴影遮挡的最不利点在一层窗台以下,并保证一层满窗日照保证一小时。此种情况需满足的条件是12.30时刻的阴影线到达一层窗台的高度,此时的建筑间距为45.32米, D。/H。=2.07。(该值满足的是在不考虑侧向采光或建筑面宽较大侧向采光不能满足最不利点的标准要求时。)
2.2.3高层住宅的日照条件分析
高层住宅的日照条件现状分析选取哈尔滨市时代广场C、D、E、F四栋建筑、哈尔滨现代信恒城A、B两栋建筑和都市嘉园对周边建筑的日照遮挡作为分析的对象,评测建筑阴影的变化情况。
(1)以取哈尔滨市时代广场C、D、E、 F四栋建筑C、D栋高层为分析对象
① C建筑层数为18层,屋顶距自然地面的高度为65.06米。遮挡建筑为B栋建筑,屋顶距自然地面的高度也为65.06米。两栋建筑垂直间距12.5米。通过分析A、B栋建筑上午8时到11时对C栋建筑产生阴影影响。D栋高层屋顶距自然地面的高度为63.73米,C、D栋建筑垂直距离30米,A、B、C栋建筑对D建筑东立面产生综合日照影响。

实测结果为:C栋东立面全天无日照面积占总面积的35%,满足一小时日照标准的仅为30%。两小时和三小时日照面积都为6%,无超过四小时日照的面积。
D栋建筑东立面全天无日照的面积达到40%,一小时日照达到57%,两小时日照占44%,三小时日照占20%。
C、D栋建筑东立面的日照状况均较差,主要原因是日照间距很小,且多栋建筑产生综合影响。
② E、F栋高层
E建筑层数为18层,屋顶距自然地面的高度为65.04米。遮挡建筑为A、B、C、D栋建筑,屋顶距自然地面的高度也65.06米。通过分析A、B、C、D栋建筑均对E、F栋建筑产生阴影影响,其中C、D栋建筑对其产生主要的影响。
实测结果为:E栋建筑达到一小时日照标准的为100%,两小时日照标准的面积占95%,满足三小时日照标准的面积占85%。
(2)以哈尔滨现代信恒城A、B两栋建筑作为分析的对象
A、B建筑层数均为17层,屋顶距自然地面55米,遮挡建筑为B,两栋建筑垂直间距为36米,分析上午8时到下午16时B栋建筑对A栋建筑产生阴影的影响。
通过日照分析软件分析B栋建筑对A栋建筑南面的挡光情况, 分析结果为:A栋建筑可以满足大寒日2小时的日照时间。
(3)都市嘉园对周边建筑的日照遮挡作为分析的对象

A建筑24层,屋顶距自然地面的高度为80米,B建筑28层,屋顶距自然地面的高度为86米,C建筑16层,屋顶距自然地面的高度为50米。遮挡建筑为D建筑和E建筑。分析上午8时到下午16时D、E建筑对A、B、C栋建筑产生阴影的影响。
通过日照分析软件分析D、E对北侧和东侧住宅挡光情况, 分析结果为:A、B建筑可以满足大寒日2小时日照时间,C建筑可以满足大寒日1小时日照时间(详细情况见右上图)。
2.3本章小结
哈尔滨市处于北纬45°以上的高纬度地区,气候属于中温带季风气候区,城市规模为大城市,诸多客观因素的影响,使哈尔滨市的日照间距问题有了两重性:一是哈尔滨在高纬度的北方地区,日照间距要比纬度低的南方地区大得多;二是哈尔滨属于特大城市,人口集中,因此城市用地紧张的矛盾比一般的中小城市要大,日照标准很难达到规定的标准。本章节主要讨论了不同朝向的建筑布局满足国家日照标准的日照间距系数的要求。
但是在此次日照研究中为能较好地解决日照间距系数的合理选择这一矛盾,并针对以上研究成果与国家标准的校核。笔者认为,研究的过程与方法基本体现了哈尔滨市日照状况与住宅布局的关系及要求,是国家日照标准的细化与深入的研究。从研究成果与已知的国家规范对比,成果的误差值在0~0.03之间,在确定最终的系数指标时,采取与国家规范校核和计算机辅助分析相结合的办法,本研究所确定的所有间距系数均为具体问题分析时所确定,因国家规范无如此详细的细化,所以以本研究成果所确定系数为准。而国家规范确定的2.1和2.15的基本系数,考虑到误差不是很大而且为了研究比较的标准一致,采用与国家规范的表述相一致的间距系数标准:根据《城市居住区规划设计规范》
“第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ气候区的大城市不低于大寒日日照2小时,即日照间距为2.15倍建筑物主体高”的规定,考虑到旧城改造时很难达到规定标准,因此我们确定哈尔滨市日照标准旧城改造区采用大寒日日照
1h,即2.10H,新建小区采用大寒日日照2h,即2.15H的标准。(表2-6)
表2-6 全国主要城市不同日照标准的间距系数
3日照间距选择与城市用地规模
3.1日照间距选择对城市旧区居住用地调整的确定
由于日照间距的增大,使现有的居住用地无法满足使用新标准后对用地的要求,因此将确定一个合理的居住用地规模,以适应城市发展的需要,作为总体规划居住用地规模调整的一个依据。并且对增加的城市居住用地的确定可以比较对城市建设增加的投入影响。
我们采用三种方法,选择旧区已经建成的四个典型小区来分析日照间距扩大后对城市居住用地规模的影响。
方法一:假设居住小区用地规模不变,调整建筑布局形式,确定每公顷用地可容纳人口数,再用预测人口规模进行计算可得出居住用地的需求量。
方法二:假设居住小区建筑总面积不变,调整用地规模确定每公顷原用地需增加的居住用地面积,进而得出满足现状建筑规模的基础上,需增加居住用地的数量。
方法三:假设建筑布局及建筑密度不变,调整建筑层数,使其满足日照标准要求,计算单位公顷用地减少的建筑面积,从而推算用地规模的变化。
(1)现有居住用地规模的调整
以河松小区、三合屯小区、中植方州苑和果园小区为例,沿用原小区的布局手法,采用的相关数据:一是日照间距标准为2.10H(大寒日一小时日照标准);二是根据“哈尔滨市现代化标准体系研究”专题中确定的2020年人均居住面积达到15平方米;三是建设生态城市标准中确定的2020年绿地率达到40%,运用上述三种方法进行分析:
A 方法一:(用地面积不变)
①河松小区
采用1.5、1.8、2.0和2.10的间距系数进行布局,结果如表3-1所示。
表3-1用地面积不变日照间距调整统计表
该小区用地规模43.52公顷,现状住宅建筑面积68.31万平方米,如日照间距从1.5H提高到2.10H后,经调整住宅建筑面积为61.66万平方米,将减少建筑面积6.65万平方米。人均居住用地提高2.1平方米/人,每公顷少建1528.0平方米。
②三合屯小区
该小区用地规模为40.93公顷,现状住宅建筑面积68.98万平方米,如日照间距从1.5H提高到2.10H后,经调整住宅建筑面积为61.72万平方米,将减少建筑面积7.26万平方米。人均居住用地提高1.9平方米/人,每公顷少建1773.76平方米。
③中植方州苑






