關于日照分析遮擋調整相關問題的探討

張健源，李志剛

(青島市勘察測繪研究院，山東青島 266032)

1 引言

隨著城市現代化程度的提高和規模的增大，高層建筑日益增多，城市居民對居室采光的要求越來越高。因此，為了保障居民健康的居住環境，同時也為城市規劃管理提供科學的依據，必須要進行科學準確的建筑物日照分析。

對建筑物日照分析的主要作用和意義有三個層次:首先，通過日照分析得到在各種建筑物、構筑物等的遮擋作用下，某一個或者一些位置上的日照時間;其次，通過日照分析找出影響特定時間段內日照時間的遮擋物體，明確遮擋物之間的相互關系;最后，也是最重要的一點，通過日照分析找出建筑物和構筑物布局、位置、高低大小等因素對日照的積極和消極作用，滿足建筑物室內光環境和衛生要求，在能夠充分利用土地資源的前提下，提高城鄉建設和城市規劃的水平。

2 日照分析過程

2.1 國內外對日照的規定

1932年在瑞典召開的第四屆建筑師大會上，提出了“在冬季，保證住房每天有不小于 2 h日照的必要性。對建筑師來說，陽光進入到住房，這是—個新的重要的任務。”美國公共衛生協會推薦，至少應有一半居住用房，在冬至日中有 1 h～2 h日照。

英國環境部規定，擬建房屋的正南或東南、西南(包括正西)方向，高于地面標高 2 m處的所有各點，每年3月1日的日照時間應為 3 h。

日本的日照規定稱為“日影限制”，強調建設項目的陰影對相鄰用地產生的遮擋不得超過規定的限度，并不要求住宅窗戶的日照時間。在法律方面，日本有日照妨害的忍受限度論，即妨害超過一般人忍受限度視為違法，項目不僅要通過規劃審批，還要通過聽證會等形式取得相鄰同意。

我國的住宅設計規范、托兒所、幼兒園建筑設計規范、中小學校建筑設計規范、城市居住區規劃設計規范、民用建筑設計通則等都對日照要求做了規定。

住宅建筑日照標準 表1

2.2 建筑物的建模

建筑物的建模就是將規劃建筑和已建建筑物的平面位置、高程等數據信息定義在日照分析圖上。規劃建筑數據資料由委托方提供，如果涉及已有的現狀建筑，就必須到現場進行實地測量，精確測量建筑物的平面位置、層高、室內平高度、屋頂高度、屋頂造型、窗戶位置、窗臺高等數據，通過內業計算整理后再進行建筑物的建模。建模的對錯直接影響到日照分析的結果，應充分考慮到各種實際的情況，要求能夠最全面、最詳細地反映實際情況。

建筑物的外型大致可分為簡單建筑物、架空建筑物、異形屋頂建筑物三種情況。簡單建筑物是指結構比較簡單的長方體建筑物(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，可稱為復雜建筑物(如圖4)，一層是商業網點，二層以上是住宅，在這個建筑的模型中，住宅部分架空在網點上，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，陽臺是采用架空、陣列的方法做出的陽臺模型。

圖2 架空建筑物模型

圖1 簡單建筑物模型

圖4 復雜建筑物模型

圖3 異形屋頂建筑物模型

2.3 日照時間分析

日照時間分析一般采用日照分析軟件，其主要分析類型有以下幾種:

(1)陰影分析:對擬建建筑在任意時間段和待分析建筑任意高度上的連續陰影圖。

(2)窗戶分析:對待分析建筑窗戶左端、右端、滿窗日照分析圖示及詳細報表統計。

(3)單點分析:在任意時間和待分析建筑任意高度上的日照時間分析計算。

(4)單點多層分析:自動計算多層建筑群體內任意一點的日照時間，可自動在圖上標注出多層單點的位置及編號。

(5)多點沿線分析:建筑群體內沿任意直線或者弧線，在任意時間和高度的日照時間分析計算，分析結果可自動標注于所分析的線上。在建筑的規劃階段沒有具體的單體資料時，一般采用多點沿線分析的方法進行日照時間的分析。

(6)多點區域分析:建筑群體中任意形狀閉合區域內，在任意時間和高度的日照時間分析計算，分析結果自動生成平面日照數字模型圖及報表。

2.4 數據資料整理

在對擬建建筑所涉及的所有建筑進行日照時間分析完畢后，要出具正式的成果資料，包括日照分析圖和日照分析報告。

3 日照遮擋調整

當擬建建筑的日照遮擋對其自身或是對其他建筑物產生影響，而不滿足國家日照標準時，就需要查找遮擋原因，并對擬建建筑進行調整以滿足日照標準。

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查看遮擋原因的方法。如圖5，A2#樓的南側窗戶日照時間不足 2 h，那么就要對前面的A1#樓進行陰影分析，繪制出A1#樓的全日陰影曲線。可以看到A1#樓的陰影正好全部遮擋住A2#樓的南側部分，這就是日照時間不足的原因。

圖5 陰影法示意圖

(2)日照圓錐面法

日照圓錐面法可以很具體、明了地針對單個被遮擋窗戶找出日照遮擋物。如圖6，對A1#樓的C2#窗戶做日照圓錐面，點擊日照圓錐面分析命令，輸入分析點高程，即可自動繪出日照圓錐線，可以很清楚地看到A2#樓的部分主體及A3#樓的電梯間對C2#窗戶有遮擋。

圖6 圓錐面法示意圖

3.2 日照遮擋調整方法

(1)建筑物位置的調整

對建筑物位置進行調整是日照分析遮擋調整最常用的方法，包括規劃建筑前后左右位置的微調、規劃建筑的旋轉、規劃建筑物位置互換等，其優點是不影響地塊的建筑面積、容積率等硬性指標。如圖7所示，1#、2#、3#樓為規劃高層建筑，經過分析知其內部被遮擋的2#樓南側窗戶日照不滿足 2 h，由于2#樓面寬比1#樓小，所以將1#、2#樓位置進行互換，如圖8所示，再進行分析，內部被遮擋的1#樓南側窗戶就滿足 2 h日照要求了。

圖7 位置調整前示意圖

圖8 位置調整后示意圖

(2)建筑物高度的調整

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整比較多用的方法，一般是在日照遮擋比較小，在施工設計許可的前提下對高度進行適當降低，以滿足日照要求。其優點是不用對總平面圖進行調整，不改動總體的規劃外觀效果。如圖9，對A1#樓的C2#窗戶做日照圓錐面，可以看出A2#樓部分遮擋日照，說明A2#樓的高度處于對A1#樓C2#窗戶遮擋的臨界狀態，所以對A2#樓的樓頂高度降低 1 m，再對A1#樓的C2#窗戶做日照圓錐面，可以看出A2#樓對A1#樓的C2#窗戶無遮擋了，如圖10所示。

圖9 高度調整前示意圖

圖10 高度調整后示意圖

(3)建筑物造型的調整

很多情況下規劃建筑南面的窗戶旁邊的柱子、空調擋板或是其他建筑造型對日照的遮擋也是非常嚴重的，在規劃建筑位置、高度等調整均無效的情況下，可以調整這些建筑的造型，會收到很好的效果。如圖11，對A1#樓的C3#窗戶做日照圓錐面，分析可以看出A2#樓及C3#窗戶兩側的造型遮擋日照，將C3#窗戶兩側的造型去掉，可以看出C3#窗戶的日照時間大大增加，如圖12所示。

圖11 造型調整前示意圖

圖12 造型調整后示意圖

4 日照分析誤差

(1)年份差

地球的公轉周期并非整天數，我們現在使用的公歷平年為365天，閏年為366天，由于這個緣故，對于某一固定的節氣每一年的太陽位置就不完全相同，因此，綜合我國各規范考慮，我國大部分地區都是以大寒日為標準進行日照分析的，其中的幼兒園、小學、老年公寓等是以冬至日為標準進行的日照時間分析。

(2)位置差

全國各地的城市在做日照分析時，幾乎全部都是采用固定的城市經緯度，實際上由于大中城市面積較大，如采用同一經緯度，同一城市南北不同位置的太陽高度角和方位角有差距導致日照時間不同。因此，建議按位置區域進行不同的經緯度設置，也就是說在面積較大的大中城市根據地理位置的不同可以有多個經緯度的設置，以減少因位置差異而產生的日照分析誤差。

(3)時間差

由于太陽在天球上不是勻速運動，因此與北京時間和地方平時這樣的平太陽時存在差異，而時差在一年中的每一天都不相同，這種差異會造成日照分析的時間段的起始和結束變化，對于兩側采光的情況會引起差異。

(4)測量差

建筑高度和平面位置的誤差影響分析結果。為了減少建筑測量中的誤差，就必須在外業的測量中提高對建筑物高程和平面位置的測量精度。對于日照時間，我國目前并無計量標準，而且對于日照分析軟件也沒有評定標準，不同軟件之間的差異客觀存在。

5 結語

本文探討的日照分析工作步驟，各個工作程序相互連接、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的差錯，保證了工作質量;其中日照遮擋的調整方法更是快捷、簡便，而且針對性強，能夠很直接地找出日照遮擋的原因，并進行相應的調整，在青島市的許多工程中進行了具體應用，取得了很好的效果，有明顯的社會效益和經濟效益。

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