高层住宅类型浅析

张 进 陈泉安

随着建设用地的日趋紧张,高层住宅已成为我国城市住宅建设的主流。纵观国内高层住宅的类型,我们可以发现板式和塔式是目前最常见的两种类型。这两种类型各具优劣,下面我们将二者进行对比分析。

板式高层住宅最常见的是单元式,一般为每单元每层两户或三户(少数为四户),这类高层住宅有如下优点:第一,卫生条件好。第二,每台电梯服务的户数相对较少,电梯使用方便,舒适度较高。第三,各户基本上是一条线平行布局,相邻住户近距离视觉干扰较少。

正是因为有了如此多的优点,“板式高层”在某些城市几乎成为一种时尚。这种“时尚”加速了板式高层住宅的增长,其层数有逐渐拔高之势,其面阔也日趋见长。然而,任何事物都是一个矛盾的综合体,都有相反的两面。塔式高层住宅也并非毫无可取之处,而板式高层住宅更并非尽善尽美,我们有必要对二者各自的优劣予以厘清。下文便试图以郑州市为例从几个方面对二者进行一番比较。

1 节地效果的对比

这可以近似地用高层住宅建筑密度(RS)和容积率(Rv)的极限值来对比分析。方法是以高层住宅在当地冬至日(或大寒日)12:00投下的落影面积与建筑基底面积(或标准层面积)之和作为总用地,以此为基础分别求出板式高层住宅和塔式高层住宅的RS和Rv各自的函数关系,推演一套统一而直观的公式,来对二者的节地效果加以比较(见图1)。

郑州市属于Ⅱ类气候区,住宅建筑日照标准日为大寒日,计算条件可以设定如下:有效日照时间带为8:00～16:00,最少日照时数为2 h,各时对应的太阳高度角(h)和方位角(A)见表1,建筑的层高取2.8 m,建筑的计算高度H大致可以认为是层数n和层高h的乘积。

表1 郑州市大寒日太阳高度角(h)和方位角(A)

计算结果如下:

根据这两个结果,我们可以进行一系列的计算,并绘制出 RS和Rv各自与D和n的函数曲线图(见图2)。这两张图清晰地表明:高层住宅无论是建筑密度还是容积率都和建筑的层数和建筑的进深有关——进深越大,建筑密度和容积率都会相应提高;而层数的增加对容积率的影响越来越小,对建筑密度的影响则不升反降。因此,我们可以得出结论:塔式高层住宅由于其进深较大,有利于建筑密度和容积率的提高,对节地有利,而板式高层住宅则不具备这方面的优势。

2 对小气候影响的对比

1)二者对建筑北部区域日照的影响。这种影响主要体现在冬季,我们不妨计算一下冬季高层住宅在其北部区域形成的阴影区面积(SY)和12:00日照区面积(S0)的大小(仍以郑州市大寒日为标准),其值 SY=H◦ctgh(B◦cosA+D◦sinA),而 S0=0.25B2◦ctg A=0.17B2(A=55°51′)。由于在标准日照时段内 A多数时间处于0°～45°之间,因此 SY与建筑面阔(B)的关系最紧密,面阔越大,建筑北边在冬季形成的阴影越大,12:00日照区面积也越大。板式高层住宅B值往往较大,对其北部区域日照的影响要比塔式高层住宅相对较大:建筑北部道路、庭院里经久不化的冰雪和寒冷的阴影对交通和居民的心理均会造成不良的影响。

2)二者对气流的影响。研究表明,气流遇到建筑的阻挡后因绕行而在建筑的间隙之间产生的紊流速度与垂直于气流方向的建筑面阔有关,面阔越大,紊流速度越大,而且风向的改变也越大。所以,面阔较大的板式高层住宅对气流的影响要大于塔式高层住宅:在冬季前者可以对寒风形成一定的阻碍,在夏季却不利于下风向建筑的通风,而且由于建筑间隙紊流速度过大,给交通和行人造成不必要的麻烦。

3)卫生间条件的对比。先说通风条件。单元联列的板式高层住宅通风效果最理想,各户均较易组织穿堂风;而在塔式高层住宅中,各户组织穿堂风的难度略大。塔式高层住宅必须采用易“捕风”的平面形式,才可获得较好的通风条件。

二者日照条件差别较大,主要表现在日照的不均匀性上。板式高层住宅(内廊式除外)的日照不均匀性不明显,各套型均有较多的朝阳房间,并且基本可得到全天日照;而塔式高层住宅的日照不均匀性非常显著:由于各套型之间有相互重叠的部分,各套型不仅朝阳的房间数量不同,而且得到的日照时间也相当悬殊——最南端的套型全天可得日照,而最北端的套型仅有部分房间可以得到日照,并且其日照时数大致仅为前者的一半。

4)对视线及城市景观影响的对比。对居民视线的影响主要表现在近视距的对视干扰和远视距的视野遮挡。多数板式高层住宅内的住户为东西向排列,相邻两户的对视干扰较少,而点状塔式高层住宅因平面凹凸不可避免地要产生一定的对视干扰;板式高层住宅由于面阔较大,封闭感较强,对视野的遮挡则要严重一些。

二者对于城市景观的影响也差异显著。目前板式高层住宅多数只在立面装饰构件上做文章,而建筑的体型多僵硬且缺乏变化,空间往往显得封闭有余而通透不足,这势必造成城市景观的单调乏味;与之相反,点状塔式高层住宅本身体型多变,形象挺拔,可以在不同的地形内灵活布局,天际轮廓线丰富多彩,有利于形成开朗、灵动的城市空间。

5)对复杂地质和地形适应能力的对比。对于局部区域却有较大的起伏的用地(特别是东西向起伏较大时),板式高层住宅不容易施展,往往土方过大或结构设计难以保证基础的连续性。而点状塔式高层住宅由于面阔较小,比较容易适应这样的地形。

板式高层住宅在遇到复杂多变的用地边界时,只能以折线形、曲尺形、曲线形平面应对,而点状塔式高层住宅却可以沿复杂的边界线随机布置,具有较强的适应性。

6)在节能上的对比。本文从建筑的外表面积上对二者进行对比。建筑外表面积越大,表明其体形系数越大,散热面积往往过大,对建筑节能不利。标准层面积(S)一定的高层住宅,设其面阔(B)与进深(D)之比为 m,可得建筑外围结构之周长 L=2{(mS)1/2+(S/m)1/2},这表明L会随着m值的增大而增大,对节能不利。

一般来说,板式高层住宅往往有较大的 m值,而点状塔式高层住宅 m值往往较小。但这并不能说明塔式高层住宅就一定比板式高层住宅在节能上一定具有优势——多数情况下塔式高层住宅往往在平面上凹凸变化较多,增大了外围护结构的外表面积,这对节能同样是不利的因素。由此,可以认为过于窄长的平面和凹凸较多的平面均对建筑的节能不利。

综上所述,板式高层住宅和塔式高层住宅各具千秋。前者在日照、通风、空间的围合等方面具有一定优势,而后者在节地、景观、空间的灵活性等方面更胜一筹。因而二者都不能片面发展,而应结合用地的自然状况,因地制宜地将二者进行适当控制,以获得较好的综合效益。

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