建筑高层化条件下的日照间距控制与方法
摘 要：我国城市化的快速发展在城市中最直观的表现之一就是城市建筑的高层化。高层建筑的建设己经越来越成为我国城市发展过程中的一个普遍现象。随之而来的高层建筑与其他建筑间的日照遮挡矛盾成为规划管制与协调的突出问题。我国现行的《城市居住区规划设计规范》对于地方规划管理仍然存在着一定的不确定性。本文结合案例探讨了建筑高层化条件下的日照控制基本规律和方法，指出对于我国北方地区的城市，高层建筑条件下的日照间距控制的关键是日照方位的控制与协调，并且建立一套规划控制与日照利益协调的方法，为提高地方规划管理的水平以及加强规划作为公共政策的协调机能进行了有意的探索。
关键词：控制方法; 日照间距; 高层建筑; 日照方位角
Abstract: This paper combined with the case study of the high rise buildings under conditions of solar control basic rule and method, it is pointed out that for the north area of China City, high-rise building under the conditions of sunshine spacing control is the key to the comprehensive control and coordination, and build up a set of planning control and sunshine interests coordination method, in order to improve the local planning and management level and strengthen the planning as a public policy coordination function undertook beneficial exploration.
Key words: control method; sunshine spacing; high-rise building; solar azimuth angle
中图分类号：[TU355] 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)
1.引 言
随着城市空间的不断扩展，居住形态也正经历一个急剧的变化。以长春为例，各种规模的新建住宅区的建设密度越来越高，而大部分外环地段的住宅几乎均为高层，在内城的开发也是出现了“百米高楼”为特点的公寓住宅等形式。伴随而来引发的相邻建筑间(尤其是对既有住宅的)日照妨害纠纷、利益赔偿等问题成为规划行政需要处理的最为突出的棘手矛盾。一些地方通过政府法令等形式出台了相关控制措施，但相关的法律纠纷仍然大量存在，这表明我们不仅需要“公法与私法”的完善[1]，还要根本性提高规划行政的科学性和权威性，这也是我们研究的重点和目的所在。现行的《城市居住区规划设计规范》(下简称《规范》)的日照间距规定，对地方规划管理仍然存在着不确定性。本文探讨建筑高层化条件下住宅间距控制的规律和方法，指出北方地区城市在高层建筑条件下的日照及间距控制的关键是日照方位角;并尝试建立简便易行的规划控制方法进行了有意的探索。
2.高层建筑条件下日照间距
2.1高层建筑类型
我们根据高层建筑的大体外观及平面形式可分为板式与点式两类。通常情况下，居住区板式多层住宅间距按地方的冬至日或大寒日的正午影长率折算日照间距系数进行规划控制。板式高层住宅与多层住宅一样也需要按地方的日照间距标准来决定南北向的日照间距，来保证南北向后排住宅的所需日照。高层板式住宅间距相比过大，在节省用地方面没有明显的优势，也没有实质性提高土地使用效能方。但其建筑工程的造价却显著提高，其使用受到客观制约。因此我们重点考虑点式高层建筑产生日照妨碍的情况。
2.2日照方位角
我们认为北方地区保障有效日照时间前提下，建筑间距主要利用太阳方位角进行控制。当然还包括建筑防火间距等条件。我们采用Google SketchUp软件，分别针对长春、乌鲁木齐等城市进行理论模型的模拟计算①。以长春为例：当建筑高宽比大于0.16时，冬至日标准日照时带内的建筑终日阴影区由梯形变为三角形，小于此比值的板式建筑则存在高宽比约束关系②。宋小冬、田峰的研究[2]、[3]同样表明了 “方位通道”对建筑日照间距控制所起的作用。因此我们利用太阳方位角检查确定高层建筑的日照遮挡影响。
3.日照间距的相关概念的界定
3.1日照时角的概念
我们知道地球自转24小时太阳方位角变化360º，那么地球自转1小时太阳方位角变化为15º。从而我们得出被遮挡建筑每获得1小时标准日照，须保证其日照面最不利点太阳方位角变化15º的范围内无遮挡。
3.2日照面最不利点
日照面最不利点是在被遮挡建筑主日照面[5]上被遮挡区与非遮挡区在日照面的临界点。若建筑物日照面的两个独立的最不利点满足日照要求，则两个最不利点之间的日照面就可以满足日照标准要求。如图1，即只要A、O、B点满足日照要求，则A至B之间墙面均能满足日照要求。
3.3日照无遮挡
所谓日照无遮挡是指南北布局中前排产生妨碍日照的建筑和远处间接产生日照妨碍的建筑等对被遮挡建筑均保证日照标准，无实质遮挡影响。
3.4阳光入射角
阳光入射角是指阳光照进住宅内部的房间时阳光照射方向与建筑正向外墙面的最小夹角。我们认为当日照夹角大于阳光入射角时才为有效日照。不同方位的建筑物有各自的阳光入射角。建筑物的正面和侧面亦然。如日照窗洞口有突出物，如附壁柱、窗套等，应按其窗洞口的实际厚度计算。详见图2、图3所示。
4.建筑高层化的日照控制
4.1关于日照标准的持续准则
紫外线灭菌是居民日常能采用的最为简单的无成本灭菌法。从卫生防疫角度考虑，紫外线灭菌需保证阳光须连续照射1小时以上。因此我们认为：在有效时间带内持续1小时及以上方可满足1小时日照标准，的要求，而非累计1小时;该原则同样适用与2、3小时日照标准的执行。
4.2关于街道走向调整原则
在实际规划工作中，建筑的平面布置往往遵从于城市道路的走向。在长春的实践中，我们把与正南向偏移37º以内的街路均按南北向道路考虑。在沿南北向街路布置的高层建筑不按日照间距系数计算其间距，而以阳光入射角、有效日照时间带、视距污染和消防间距等因素综合考虑。
4.3三角函数控制法
我们根据日照杆影原理绘制了高层建筑日照妨碍控制示意图如下。
上述各图分列出满足建筑日照标准时的基本情况。通过三角函数计算，可获得各日照标准条件下的l1(l2)和l3的数值③，供规划管理根据单体建筑的设计尺寸进行校验，以保证建筑的日照要求[4][5]。
4.4日照时角控制法
我们确定使用太阳方位角方法进行控制，其基本条件为：在有效日照时间带④内的阳光照射起止线与墙面夹角大于阳光入射角，如图8。同时须检查核验远处建筑的叠加影响，以保证日照无遮挡。我们根据日照时角的要求，将日照方位角的控制简化为日照时角的控制并制成表格，来直接确定新建建筑是否满足日照要。如表1。
表1点式高层建筑日照时角控制表(图表来源：作者编绘)
| 日照时 | 南 北 向 | 南 偏 东 或 南 偏 西 | ||||||||||
| 7.5º | 15º | 22.5º | ||||||||||
| α | β1 | β2 | α | β1 | β2 | α | β1 | β2 | α | β1 | β2 | |
| 1 | ≤60º | ≥15º | 0º | ≤75º | ≥15º | 0º | ≤60º | ≥15º | 0º | |||
| 2 | ≤60º | ≥30 º | 0º | ≤45º | ≥30º | 0º | ≤60º | ≥30º | 0º | |||
| ≥15º | ≥15º | ≥15º | ≥15º | |||||||||
| 3 | ≤45º | ≥45º | 0º | ≤45º | ≥30º | ≥15º | ≤45º | ≥37.5º | ≥7.5º | 45º | 45º | 0º |
| ≥22.5º | ≥22.5º | 0º | 45º | |||||||||
4.5最小有效通光间距
对于规划设计人员应用计算机精确地分析被遮挡建筑的影响，也许并非难事，但对于广大市民而言，若想要获得精准的日照数据则是非常困难的。从规划管理的角度而言，需要操作简便，避免误解和歧义⑤，避免繁琐的专业技术计算。在实际工作中我们整合为只控制两个临近遮挡建筑之间的最小有效通光间距的操作，通过公式W=2sin(15º/2)*D计算获得最小有效通光间距，来检验衡量建筑日照间距。这样的计算原则同时也避免了因朝向变化而复杂的间距折减计算。
5.结 语
我们分析了建筑高层化条件下城市日照间距管理与控制的原理与方法等问题，提出了日照持续准则，日照时角的控制方法，以及最小有效通光间距的操作。我们所提出的这些基本思路和研究方向在北方地区的城市规划实践中还需要进一步探索。
注 释：
①此处理论模型按住宅模拟有效日照时间带按8—16时计，设定建筑宽60米和30米，分别计算不同建筑高度的情况，分别是高18.18米、高24米、高33米、高50米、高100米等。以长春为例，按《城市居住区规划设计规范(GB50180—93)》的设定，即楼高18.18米，首层窗台距室外地面1.35米，冬至日正午影长率2.39，则当楼高宽比H/W<0.16时，建筑终日阴影区由梯形转变为三角形。
②宋小冬，田峰所研究的关于高宽比与终日阴影区三角形的关系。
在模拟计算中，各地冬至日及大寒日最小正午影长率的计算时间点，或者说其最大日照高度角的计算时间点，随各地经度不同而有所差异。
③在《长春市建筑日照间距规定》制定实施之前的《长春市建筑间距和日照间距暂行规定》中，即采用这一原理及方法，计算妨碍日照的建筑山墙间距并列表，以控制校验高层日照间距。规划设计与管理人员可以根据具体情况查表或得具体的控制数值。但该方法在《长春市建筑日照间距规定》中被简化为D=(H+L)/2的计算控制以及40.8米和48米的最小规定限制。
④考虑到地球自转，各地由于经度不同而存在与北京标准时的时差，本文所指的《城市居住区规划设计规范(GB50180-93)》规定的有效日照时间带的，需要根据各地实际时差进行调整而不仅限于其，例如：建议乌鲁木齐市的有效日照时间带宜按北京时间适当推移2小时等。
⑤《长春市建筑日照间距规定》中对过程建筑日照的间距控制简化为D=(H+L)/2的计算控制以及40.8米和48米的最小规定限制，在某些新建高层住宅区的规划中造成新建区域内部实际日照严重低于国家标准的情况出现，留下法律纠纷的隐患。如一幢50米高50米宽的住宅，其间距为50米，大于48米，符合地方规定;但是若按照板式住宅最低1.7倍间距计算，则其仍然严重低于标准。
参考文献：
REFERENCES ：
[1]郑志吾.采光和日照妨害的相关法律问题[J].湖北民族学院学报，2008(4)：118-121.
[2]宋小冬，田峰. 现行日照标准下高层建筑宽度和侧向间距的控制与协调[J]. 城市规划学刊，2009(4)：82-85.
[3]宋小冬，田峰. 高层高密度小地块条件下建筑日照二级间距的控制与协调[J]. 城市规划学刊，2009(5)：96-100.
[4]长春市人民政府. 长春市建筑日照间距规定[S]. 1998.9.4
[5]长春市规划局. 关于实施《长春市建筑日照间距规定》有关问题的说明[S]. 2000.3.13.
[6]高志标. 高层建筑日照间距模版. 中华人民共和国，产品专利号ZL 94 3 09520·4国家知识产权局，1994.
[7]城市居住区规划设计规范. GB50180-93(1993，2003)[S]. 北京：建筑工业出版社，2002.
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