日照分析在上海某超高層建筑形態(tài)優(yōu)化中的應(yīng)用研究

姜濤

（上海同設(shè)建筑設(shè)計院有限公司）

1 引言

超高層建筑，尤其是超高層商務(wù)辦公建筑通常是城市或區(qū)域性地標(biāo)建筑，是提升城市形象，改善城市天際線的重要城市節(jié)點。通過建設(shè)超高層建筑，可以彰顯地區(qū)城市建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展活力，吸引更多有實力企業(yè)入駐，從而提升地區(qū)的競爭力和活力。近年來，隨著我國科技水平和經(jīng)濟水平的不斷提高，超高層建筑已逐漸成為不同等級城市追逐的對象。國際化大都市通常規(guī)劃建設(shè)超高層地標(biāo)性建筑，引入金融、科技等高端產(chǎn)業(yè)和新興國際精英階層入駐，甚至有可能催生超級紳士化現(xiàn)象[1]。然而，建筑的高層化或超高層化使得原本緊張的建筑之間的日照關(guān)系變得日益復(fù)雜和突出[2]。

隨著超高層建筑的不斷增多，擬建超高層建筑的建設(shè)項目既可能對周邊相鄰建筑產(chǎn)生日照影響，實際上也有可能對自身產(chǎn)生日照影響。因而，不管是從建設(shè)單位自身利益來看，還是從公共利益來看，日照分析均是一件非常必要的事情。日照自身遮擋也是日常城市規(guī)劃管理中常見的一個容易引起周邊土地開發(fā)受到制約的問題[3]。增長主義影響下的城市規(guī)劃和建設(shè)項目[4]，通常將實施重點落在超高層建筑項目上，依次來提升地區(qū)形象，推動地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展。自《上海市日照分析規(guī)劃管理辦法》（滬規(guī)土資建規(guī)〔2016〕100號）實施以來，上海市城市規(guī)劃管理工作步入一個新的臺階，也為日照分析工作從業(yè)人員提供了一個科學(xué)的依據(jù)。

2 建筑形態(tài)與日照的關(guān)系

在建筑規(guī)劃布局中，保障充足的日照條件通常與提高建筑高度、增加容積率、節(jié)約用地之間存在難以調(diào)和的矛盾。矛盾通常通過以下兩種方式調(diào)和。

1）調(diào)整優(yōu)化建筑方位和朝向

若將建筑朝向正南調(diào)整優(yōu)化為朝向南偏東或朝向南偏西，但朝向偏轉(zhuǎn)的角度最好控制在30°范圍內(nèi)，從而保證日照條件的充分。

2）調(diào)整優(yōu)化建筑的空間布局和形態(tài)

建筑的空間布局和形態(tài)通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，有利于彌補因日照間距不足造成的日照條件不充分的問題，還可以在滿足日照要求的前提下提高建筑容積率、增加建筑高度和密度等。

當(dāng)用地條件以及上位規(guī)劃控制性詳細規(guī)劃條件確定的前提下，通過調(diào)整優(yōu)化建筑方位和朝向以及建筑的空間布局已顯得有些困難，此時若通過調(diào)整優(yōu)化建筑形態(tài)則可能起到出神入化之功效。這不僅有利于改善日照條件，還有利于實現(xiàn)建筑形態(tài)的多樣性和趣味性?？傊?，建筑形態(tài)的調(diào)整和優(yōu)化與日照分析是一種相輔相成，彼此促進協(xié)作的關(guān)系。趙媛倩基于日照分析對我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的多層住宅建筑形態(tài)的優(yōu)化開展了相關(guān)研究，認為優(yōu)化建筑形態(tài)不僅有助于保證容積率的提高，還有助于傳統(tǒng)聚落組織理念[5]。崔毅則從宏觀視角就日照標(biāo)準(zhǔn)對城市空間形態(tài)的影響開展研究，發(fā)現(xiàn)不同的日照控制方式會引發(fā)不同的城市空間形態(tài)[6]。王佳瑩以高寒地區(qū)哈爾濱市為例開展了高層住宅日照分析研究，模擬了各種高層住宅建筑形態(tài)在無遮擋情況下的陰影狀況，并嘗試提出較為合理的建筑形態(tài)[7]。

3 研究項目概況

3.1 基地概況

項目位于上海市普陀區(qū)大渡河路與武寧路交叉口西南角，與普陀區(qū)政府僅咫尺之遙（見圖1）。項目屬于非傳統(tǒng)CBD區(qū)域，擬建成以辦公為主、商業(yè)為輔的城市綜合體，為區(qū)域提供良好的商業(yè)和辦公服務(wù)。項目北接滬寧高速入口，距離中環(huán)線僅一公里，與規(guī)劃地鐵15號線零距離銜接，交通條件良好。場地內(nèi)部較為平坦，基地北側(cè)的武寧路道路標(biāo)高為4.4m。東側(cè)的大渡河路道路標(biāo)高約為3.8m。南側(cè)梅嶺北路道路標(biāo)高為3.2m

3.2 項目總體布局

在項目整體布局中，本項目由南北向中江路一分為二劃分為兩個組團，合計A、B、C、D共4個片區(qū)（見圖2a）。為保證城市形象的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，規(guī)劃設(shè)計上從整體主義角度出發(fā)，將兩個地塊整體考慮，進行統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計?？臻g布局規(guī)劃是保證項目得以整體規(guī)劃設(shè)計的重要方面之一[8]。

A片區(qū)位于項目東側(cè)，地塊的用地形態(tài)呈南北向長方形，整體由兩棟超高層辦公樓T1、T2，及其裙房組成。其中，兩棟超高層辦公樓將成為區(qū)域新地標(biāo)。兩棟超高層塔樓之間的區(qū)域，作為步行進入基地的主要入口，擬打造成以“城市客廳”為主題的空間。

B片區(qū)位于項目西南側(cè)，地塊呈“L”形態(tài)，由15棟獨立多層小型商業(yè)樓組成。片區(qū)內(nèi)部由多層獨棟商業(yè)建筑和小尺度的道路構(gòu)建宜人的步行街區(qū)空間。規(guī)劃擬將本片區(qū)打造成以“城市街區(qū)”為主題的空間。

C片區(qū)和D片區(qū)位于項目北側(cè)，左右隔路向望。其中，C片區(qū)由兩棟高層辦公樓T3、T4及沿武寧路裙房商業(yè)組成，并配建有110kV變電站；D片區(qū)由一棟高層辦公樓T5、一棟高層商業(yè)樓T6及其裙房商業(yè)組成。C片區(qū)和D片區(qū)兩個地塊之間，規(guī)劃通過連接二層屋頂?shù)目缰薪肪G化屋頂連廊連通。規(guī)劃擬將本片區(qū)打造成以“藝術(shù)公園”為主題的屋頂花園，從而提升地塊和周邊區(qū)域的品質(zhì)，并保證兩個地塊的整體統(tǒng)一性。

A片區(qū)由兩棟超高層辦公樓組成，規(guī)劃設(shè)計在基地東南側(cè)，這樣有利盡量減少沿武寧路北側(cè)已建居住建筑的日照影響，緊鄰A片區(qū)北側(cè)、西北側(cè)為高層和低層建筑（見圖2b）。所以，A片區(qū)對北側(cè)已建居住建筑及其他三個片區(qū)都有一定的日照遮擋影響。從圖3可知，沿武寧路北側(cè)均為“已建居住建筑”，其陽光獲取通道對后開發(fā)地塊（南側(cè)擬建地塊）的可開發(fā)量產(chǎn)生影響，可能會導(dǎo)致南側(cè)擬建地塊開發(fā)量下降。因此，研究希望通過調(diào)整優(yōu)化后開發(fā)地塊的建筑形態(tài)來提高北側(cè)已建居住建筑陽光通道的寬度（日照時數(shù)）。實際上，除此之外，從人性化角度考慮，A片區(qū)本身的兩棟超高層辦公樓也有可能互相影響彼此的日照。所以通過日照分析來優(yōu)化建筑形態(tài)，從而保障日照條件顯得尤為重要。

4 實例分析：日照分析影響下的方案比選

在開發(fā)建設(shè)時序方面，存在先北后南和先南后北兩種情況。本項目由于在北側(cè)已經(jīng)有已建居住建筑，故屬于先北后南的開發(fā)時序類型。這直接影響了建筑規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)在控制邏輯。先北后南的開發(fā)建設(shè)時序，已很難通過改變通道寬度來改善日照條件。通過調(diào)整南側(cè)陽光通道，進而擴大最小日照時數(shù)，則成為改善北側(cè)已建居住建筑日照條件的重要途徑。鑒于此，研究通過切割建筑形態(tài)及無退臺設(shè)計和有退臺設(shè)計的思路來比選建筑設(shè)計方案，進而改善北側(cè)已建居住建筑的日照條件。多點分析方法和陰影輪廓方法是較為常見的日照分析方法。其中多點分析法有助于通過不同顏色直觀的展示地塊周邊的日照情況，進而為建筑規(guī)劃設(shè)計人員的建筑設(shè)計工作提供幫助。因此，本研究選用多點分析方法進行日照模擬分析。

圖1 項目區(qū)位分析

圖2 項目功能分區(qū)及周邊建設(shè)現(xiàn)狀

4.1 無退臺設(shè)計下的日照分析

研究根據(jù)上位規(guī)劃要求以及基地現(xiàn)狀，初步選擇建筑空間布局和建筑形態(tài)。然后運用日照分析軟件，選取冬至日這一標(biāo)準(zhǔn)日的本地區(qū)的相關(guān)參數(shù)，通過多點分析法模擬虛擬主體建筑對已建客體建筑的日照影響（見圖3）。從圖3可以直觀發(fā)現(xiàn)，T1和T2辦公樓對北側(cè)已建居住建筑實際上已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的日照遮擋影響。北側(cè)部分已建居住建筑日照時間在冬至日已經(jīng)不足連續(xù)1小時的日照時間，有的部分甚至得不到日照。

4.2 做有退臺設(shè)計并適當(dāng)切割建筑形態(tài)下的日照分析

考慮到上述建筑方案設(shè)計對北側(cè)已建居住建筑已產(chǎn)生實質(zhì)性日照遮擋影響，研究決定通過調(diào)整優(yōu)化建筑形態(tài)的方法來調(diào)整拓寬南側(cè)建筑的陽光通道，本方案主要是通過切割建筑邊角形態(tài)并增加退臺設(shè)計的途徑，從而盡可能為北側(cè)居住建筑提供充足的日照條件。經(jīng)過對建筑形態(tài)的多次調(diào)整優(yōu)化和對建筑的多次日照分析，最終形成較為理想的鋸齒形建筑空間布局和建筑設(shè)計，基本保證了北側(cè)已建居住建筑能夠滿足日照規(guī)范要求（見圖4）。從圖4可以直觀發(fā)現(xiàn)，TI和T2由于切割了建筑西南角和東北角并增加了退臺設(shè)計，從而拓寬了陽光通道，對北側(cè)的已建居住建筑的日照影響已盡可能的降低。目前來看，受遮擋的北側(cè)已建居住建筑日照最少時間也能達到冬至日連續(xù)日照不低于1h6min，大部分能夠達到2h以上的日照時間。

5 結(jié)語

盡管《上海市日照分析規(guī)劃管理辦法》（滬規(guī)土資建規(guī)〔2016〕100號）未對商務(wù)辦公建筑的日照分析做出明確強制性規(guī)定，但如果在滿足其他一切條件的情況，能為周邊已有建筑提供良好的陽光通道，盡可能保障日照條件，則能使項目及周邊地塊的利益最大化。研究通過反復(fù)的調(diào)整優(yōu)化建筑形態(tài)，反復(fù)的日照分析，從而確定了最終的建筑設(shè)計方案。日照分析有助于促進建筑設(shè)計方案的改進，使建筑形態(tài)更具有多樣性。同時，建筑形態(tài)由于不斷的調(diào)整優(yōu)化，有助于盡可能保障足夠好的日照條件。

但值得注意的是，目前日照規(guī)范要求“先北后南建設(shè)順序下，主體建筑范圍內(nèi)南側(cè)相鄰待開發(fā)用地尚未確定設(shè)計方案時，應(yīng)在南側(cè)待開發(fā)用地的北側(cè)規(guī)劃建筑控制線上布置虛擬建筑，并作為主體建筑參與分析，如虛擬主體對北側(cè)第二排居住建筑有影響的情況下需要考慮富余度退讓”，然而實際項目應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，如虛擬主體的全陰影客體范圍線未影響到第二排居住建筑，在這種情況下仍考慮第二排居住建筑的富余度退讓的話并沒有意義，因為虛擬主體全陰影客體范圍已經(jīng)沒有影響到客體建筑，再考慮虛擬主體對未受影響的客體建筑進行退界計算的話并沒有意義。

圖3 無退臺設(shè)計下的日照分析

圖4 有退臺設(shè)計下的日照分析