面向住区规划设计的日照分析研究

　　摘要：为了合理地利用国家有限的土地资源，又能保证建筑区内各项功能尽可能的完善，在总体规划和小区规划中，诸多因素中首先应考虑的是建筑日照间距问题。本文面向住区规划设计的日照做了分析研究。

　　关键词：住区;规划设计;日照分析

　　Abstract: In order to properly utilizes the country's limited land resources, and can ensure the construction area of each function perfect as far as possible, in the overall planning and community planning, many factors should be considered first is building the spacing problem. This paper for residential community design of sunshine do is analyzed.

　　Key Words: residential house; planning and design; sunshine analysis

　　中图分类号：G322.1 文献标识码：A 文章编号：

　　建筑间距大，势必多占用土地;而间距小，又将影响环境卫生及居民的健康。因此，如何合理地选择建筑间距是规划设计中非常重要的一个问题。结合其它的综合条件，使小区内的绝大部分建筑物，均能得到良好的日照条件是必须慎重考虑的一个问题。

　　1.建筑中存在的日照问题

　　住宅建设在满足人们有房住逐步向着要求人均居住面积、设施配套、环境质量的方向发展。《城市居住区规划设计规范》规定“住宅间距，应以满足日照要求为基础，综合考虑采光、通风、消防、防灾、管线埋设、视觉卫生等要求确定。”此条列为强制性的条文。《住宅设计规范》中关于住宅建筑日照标准的规定：每套住宅至少应有一个居住空间能获得日照，当一套住宅中居住空间总数超过4h，其中应有两个获得日照。

　　地区经济不发达，市民收入较低，住房价格上不去，而城市用地紧张，导致城市土地不得不被高强度开发，尽量提高容积率，造成住宅建设达不到国家规范要求，尤其是一层住房的居民，买房时主要考虑价格，住房时冬季见不到阳光了，就开始抱怨，甚至告状，还有的是开发商在售房时进行误导，造成消费者上当。

　　日照分析的计算范围是按照建筑影长所遮挡的理论范围呢还是规定一个相对较小的计算范围呢?理论范围涉及面太大，需要的基础地形数据太多，不易搜集完整，同时由于计算范围内的多、低层建筑叠加影响，结果造成相邻的客体建筑能满足日照要求，而离得较远的客体建筑反而不能满足，给规划审批造成更多的麻烦。日照分析标准认定的依据没有确定，大部分人很可能认为是“实测”而非理论上的计算，但若以建成后的“实测”为准，理论上起不到对建设项目的预控制，同时也带来了审批的难度。

　　如果对所有的住宅均采用日照分析计算进行管理，量大繁琐，不现实;如果全部采用最小间距直接控制，无法全部满足日照要求;如果多、低层建筑采用间距控制，而高层建筑日照计算过程中，多、低层建筑一并进行叠加，则前者的日照影响全部由后者承担，必然产生矛盾。日照分析计算软件没有具体规定，目前市场上有关日照分析的软件很多，如北京天正工程软件有限公司的天正日照TSun软件、中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所的三维日照分析软件(Sunlight)、洛阳众智软件有限公司的SUN日照分析软件、杭州水木清华软件开发有限公司的清华建筑日照，北京鸿业同行科技有限公司的鸿业日照分析软件HYSUN、杭州飞时达软件有限公司的日照计算分析软件FastSUN……虽然一部分也通过了建设部科技成果的评估，但是各软件计算结果仍有差异，究竟哪一种更接近“实测”结论，不得而知。

　　2.日照分析

　　2.1理论分析

　　根据日照理论可知：太阳的高度角hs和方位角As是通过地理纬度φ，太阳赤纬角δ以及时角Ω来确定的。

　　而棒影图中的影长H′为

　　H′=H·ctghs

　　式中：H为棒高;hs为太阳高度角;H′为棒高为H的棒影长度。在求解建筑日照问题时，比较简单的方法就是棒影日照图法。在利用棒影日照图求解日照时间和遮阳尺寸时，需将棒影图的南北极对换，如下图所示。

　　旋转180°意味着在某一地区的某一天某一时刻，H高的棒在O′O之间变化时， O点总是被遮挡;当H高的棒在O′O的直线上O′以外变化时， O点不被遮挡;即某一建筑位于L′曲线与东西线之间时，则建筑对O点在某段时间内有遮挡;当某一建筑位于L′曲线与东西线以外时，则该建筑对O点无遮挡。当该建筑与L′曲线相交时，则该建筑部分对O点有遮挡。

　　2.2模型分析

　　h为竿高;l为竿影长;太阳的高度角为θ(θ=arctan(h/l))， mm1是dd1的对称弧。竿位于椭圆圆心O，当太阳沿bb1弧运动时，竿顶的投影运动轨迹为dd1弧; 当竿在mm1弧上移动时，竿顶的投影始终在O点; h、l、θ的关系为：

　　l = h·ctan(θ)

　　竿在mm1弧与O间某点时，O点始终处在阴影范围;竿在mm1弧内某点时，O点处在阳光照射中;竿在O与W之间某点时，O点处在光照之中; 当θ不变时，l与h成正比(太阳光线为平行光线)。

　　3.建筑日照的计算

　　3.1各种形状的地物阴影显示方法

　　建筑物的阴影包括其他建筑物遮挡产生的阴影和建筑物自身遮蔽产生的阴影。阴影分析的方法有阴影叠加法和投影变换法两种。建筑物是三维的，将三维的立体变为二维的阴影平面，可以形象地理解为将建筑物沿太阳光方向压至地面，这需要进行一次投影变换，其实质是完成将一个秩为3的线性无关组变为秩为2的线性无关组。因此，可以设计一个4×4的阴影矩阵，用此矩阵右乘当前透视环境就可得到建筑物在地面上形成的阴影多边形

　　3.2建筑物日照时间计算

　　建筑物的日照时间受周围环境影响较大，当对建筑群中某栋建筑物的日照时间进行分析时，要结合太阳的运行轨迹分析周围地形地物投射到所考察建筑物上的阴影范围和时间，用建筑物全天的理论日照时间减去建筑物受遮挡时间，得出建筑物全天的实际日照时间。日照时间与季节、经纬度及建筑物的分析高度有关。在已知地物的几何数据的前提下，根据阴影投影矩阵可以计算出地物在设定分析高度水平面上的阴影多边形，通过判断建筑物周围的地物阴影多边形(二维)与建筑物底面(二维)多边形是否相交，可判断出建筑物阳光是否受周围地物的遮挡。从日出时间开始，每间隔一个很短的时间进行一次以上的判断，并积累由日照的时间直到日落结束的日照时间总长度就是建筑物在特定日期一天内的实际日照时间。日出时刻和日落时刻可设置成一个假想的足够早和足够晚的值

　　3.3日照间距计算

　　日照间距的计算要结合人们对建筑物的日照时间的要求计算出开始遮挡的时刻，利用这一临界时刻的太阳方位角和两建筑物的方位角参数计算出日照间距系数，用日照间距系数乘以两栋建筑物中处于较南面的那栋建筑物的竖直高度，就可以计算出这两栋建筑物的满足特定要求的合理间距，即日照间距。

　　以平屋顶住宅建筑为例，计算出3~9层砖混或框架结构住宅建筑日照间距系数。依据有关规范及常用数值，住宅建筑采用如下数据：框架住宅建筑层高3.0m;砖混住宅建筑层高2.8m;平屋顶檐口外挑长度或女儿墙高度HJ为0.5m;后栋住宅建筑一层窗台面距室内地面高度HL为1.0m;一层室内外地面高差HK为0.45m;则遮挡建筑的建筑高度：

　　H=HJ+HK+2.8(或3.0)×层数

　　遮挡建筑的建筑日照计算高度：

　　h=H-HL-ΔH

　　式中：ΔH为后栋住宅建筑一层室内、外地面高差。

　　根据以上两个式子可得3~9层住宅建筑高度H及建筑日照计算高度h值。

　　3.4加强日照规划管理

　　规划管理部门既要审查项目方案，又要监督方案按法规实施，过多地包揽实施过程的责任，最终不可避免地被卷入业主利益纠纷当中。规划局作为政府职能部门，本身与纠纷双方的利益无关，理应成为纠纷的“裁判”，实际上却常常成为被告。城市规划的实质是为了合理有效地利用城市空间资源，协调与平衡各方利益，创造和谐的社会环境。城市规划的实现首先是通过行政行为的运作，而运用法律手段保障救济权利的途径，适得其反，往往进入效率低、成本高的不良循环之中，背离了“创造和谐的社会环境”的宗旨。

　　国家规范中技术细节的解释允许有地区差异。国家规范为了照顾全面，只能是原则上的，技术细节不能太具体，某些内容不得不适当简化，规范的修改、解释也会滞后，某些情况无法顾及。如果地方政府没有自行控制的余地，管理效率不会提高，主动性也将削弱。制定日照水平下降救济性补偿标准和责任分担规则。日照赔偿一般发生在事后救济，在快速发展过程中，日照计算误差、建筑施工误差在所难免，轻微的权益侵犯，靠赔偿救济解决，可以简化程序，提高效率。日照赔偿内容要公开，还要制定日照水平下降责任判断的计算方法，公开责任分解过程和结果。制定日照资源占用的奖惩规则。城市土地资源越来越紧张，节约利用日照资源也就是节约土地资源。少占用日照资源应予以奖励，多占用资源应予以惩罚。使之更有利于土地资源、空间资源的合理利用，符合可持续发展的理念。鼓励公众、媒体参与。日照问题涉及千家万户，政府管理部门本着公平公正的原则，应引入公众参与机制，广泛征求各方意见，新闻媒体是重要的监督和推动处理的途径，通过民主的手段、民主的途径防范矛盾激化，提高透明度，实事求是，共同探索简便合理，又能被各方面接受的新方法、新措施。

　　总结

　　对日照的规划与分析需要引进更多的先进技术手段，使计算分析的结果各家科学化具有说服力。希望后来的研究者能更加完善关于者方面的研究。

　　参考文献

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　　[2]王建平;住宅单元日照环境的研究[J];建筑科学;2005年05期

　　[3]高琪,张戈;天津市小城镇省地型住宅规划设计方法探讨[J];徐州建筑职业技术学院学报;2009年01期

　　[4]姚炬;高层建筑日照分析方法的规范与改进[J];建筑科学;2007年05期