关于日照分析遮挡调整相关问题的探讨

张健源，李志刚

(青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

1 引言

随着城市现代化程度的提高和规模的增大，高层建筑日益增多，城市居民对居室采光的要求越来越高。因此，为了保障居民健康的居住环境，同时也为城市规划管理提供科学的依据，必须要进行科学准确的建筑物日照分析。

对建筑物日照分析的主要作用和意义有三个层次:首先，通过日照分析得到在各种建筑物、构筑物等的遮挡作用下，某一个或者一些位置上的日照时间;其次，通过日照分析找出影响特定时间段内日照时间的遮挡物体，明确遮挡物之间的相互关系;最后，也是最重要的一点，通过日照分析找出建筑物和构筑物布局、位置、高低大小等因素对日照的积极和消极作用，满足建筑物室内光环境和卫生要求，在能够充分利用土地资源的前提下，提高城乡建设和城市规划的水平。

2 日照分析过程

2.1 国内外对日照的规定

1932年在瑞典召开的第四届建筑师大会上，提出了“在冬季，保证住房每天有不小于 2 h日照的必要性。对建筑师来说，阳光进入到住房，这是—个新的重要的任务。”美国公共卫生协会推荐，至少应有一半居住用房，在冬至日中有 1 h～2 h日照。

英国环境部规定，拟建房屋的正南或东南、西南(包括正西)方向，高于地面标高 2 m处的所有各点，每年3月1日的日照时间应为 3 h。

日本的日照规定称为“日影限制”，强调建设项目的阴影对相邻用地产生的遮挡不得超过规定的限度，并不要求住宅窗户的日照时间。在法律方面，日本有日照妨害的忍受限度论，即妨害超过一般人忍受限度视为违法，项目不仅要通过规划审批，还要通过听证会等形式取得相邻同意。

我国的住宅设计规范、托儿所、幼儿园建筑设计规范、中小学校建筑设计规范、城市居住区规划设计规范、民用建筑设计通则等都对日照要求做了规定。

住宅建筑日照标准 表1

2.2 建筑物的建模

建筑物的建模就是将规划建筑和已建建筑物的平面位置、高程等数据信息定义在日照分析图上。规划建筑数据资料由委托方提供，如果涉及已有的现状建筑，就必须到现场进行实地测量，精确测量建筑物的平面位置、层高、室内平高度、屋顶高度、屋顶造型、窗户位置、窗台高等数据，通过内业计算整理后再进行建筑物的建模。建模的对错直接影响到日照分析的结果，应充分考虑到各种实际的情况，要求能够最全面、最详细地反映实际情况。

建筑物的外型大致可分为简单建筑物、架空建筑物、异形屋顶建筑物三种情况。简单建筑物是指结构比较简单的长方体建筑物(如图1)。架空建筑物是指建筑物有向外突出的部分，突出部分下方为架空(如图2)。异形屋顶建筑物是楼顶部分为球形、锥形、梯形等奇特造型的建筑物(如图3)。还有就是多种造型组合在一起，可称为复杂建筑物(如图4)，一层是商业网点，二层以上是住宅，在这个建筑的模型中，住宅部分架空在网点上，电梯间顶部分是采用架空、三维屋顶方法做出的尖屋顶模型，阳台是采用架空、阵列的方法做出的阳台模型。

图2 架空建筑物模型

图1 简单建筑物模型

图4 复杂建筑物模型

图3 异形屋顶建筑物模型

2.3 日照时间分析

日照时间分析一般采用日照分析软件，其主要分析类型有以下几种:

(1)阴影分析:对拟建建筑在任意时间段和待分析建筑任意高度上的连续阴影图。

(2)窗户分析:对待分析建筑窗户左端、右端、满窗日照分析图示及详细报表统计。

(3)单点分析:在任意时间和待分析建筑任意高度上的日照时间分析计算。

(4)单点多层分析:自动计算多层建筑群体内任意一点的日照时间，可自动在图上标注出多层单点的位置及编号。

(5)多点沿线分析:建筑群体内沿任意直线或者弧线，在任意时间和高度的日照时间分析计算，分析结果可自动标注于所分析的线上。在建筑的规划阶段没有具体的单体资料时，一般采用多点沿线分析的方法进行日照时间的分析。

(6)多点区域分析:建筑群体中任意形状闭合区域内，在任意时间和高度的日照时间分析计算，分析结果自动生成平面日照数字模型图及报表。

2.4 数据资料整理

在对拟建建筑所涉及的所有建筑进行日照时间分析完毕后，要出具正式的成果资料，包括日照分析图和日照分析报告。

3 日照遮挡调整

当拟建建筑的日照遮挡对其自身或是对其他建筑物产生影响，而不满足国家日照标准时，就需要查找遮挡原因，并对拟建建筑进行调整以满足日照标准。

3.1 日照遮挡原因分析

(1)阴影法

阴影法是利用遮挡建筑物的阴影范围线来查看遮挡原因的方法。如图5，A2#楼的南侧窗户日照时间不足 2 h，那么就要对前面的A1#楼进行阴影分析，绘制出A1#楼的全日阴影曲线。可以看到A1#楼的阴影正好全部遮挡住A2#楼的南侧部分，这就是日照时间不足的原因。

图5 阴影法示意图

(2)日照圆锥面法

日照圆锥面法可以很具体、明了地针对单个被遮挡窗户找出日照遮挡物。如图6，对A1#楼的C2#窗户做日照圆锥面，点击日照圆锥面分析命令，输入分析点高程，即可自动绘出日照圆锥线，可以很清楚地看到A2#楼的部分主体及A3#楼的电梯间对C2#窗户有遮挡。

图6 圆锥面法示意图

3.2 日照遮挡调整方法

(1)建筑物位置的调整

对建筑物位置进行调整是日照分析遮挡调整最常用的方法，包括规划建筑前后左右位置的微调、规划建筑的旋转、规划建筑物位置互换等，其优点是不影响地块的建筑面积、容积率等硬性指标。如图7所示，1#、2#、3#楼为规划高层建筑，经过分析知其内部被遮挡的2#楼南侧窗户日照不满足 2 h，由于2#楼面宽比1#楼小，所以将1#、2#楼位置进行互换，如图8所示，再进行分析，内部被遮挡的1#楼南侧窗户就满足 2 h日照要求了。

图7 位置调整前示意图

图8 位置调整后示意图

(2)建筑物高度的调整

降低建筑物女儿墙顶或电梯间顶高度也是日照分析遮挡调整比较多用的方法，一般是在日照遮挡比较小，在施工设计许可的前提下对高度进行适当降低，以满足日照要求。其优点是不用对总平面图进行调整，不改动总体的规划外观效果。如图9，对A1#楼的C2#窗户做日照圆锥面，可以看出A2#楼部分遮挡日照，说明A2#楼的高度处于对A1#楼C2#窗户遮挡的临界状态，所以对A2#楼的楼顶高度降低 1 m，再对A1#楼的C2#窗户做日照圆锥面，可以看出A2#楼对A1#楼的C2#窗户无遮挡了，如图10所示。

图9 高度调整前示意图

图10 高度调整后示意图

(3)建筑物造型的调整

很多情况下规划建筑南面的窗户旁边的柱子、空调挡板或是其他建筑造型对日照的遮挡也是非常严重的，在规划建筑位置、高度等调整均无效的情况下，可以调整这些建筑的造型，会收到很好的效果。如图11，对A1#楼的C3#窗户做日照圆锥面，分析可以看出A2#楼及C3#窗户两侧的造型遮挡日照，将C3#窗户两侧的造型去掉，可以看出C3#窗户的日照时间大大增加，如图12所示。

图11 造型调整前示意图

图12 造型调整后示意图

4 日照分析误差

(1)年份差

地球的公转周期并非整天数，我们现在使用的公历平年为365天，闰年为366天，由于这个缘故，对于某一固定的节气每一年的太阳位置就不完全相同，因此，综合我国各规范考虑，我国大部分地区都是以大寒日为标准进行日照分析的，其中的幼儿园、小学、老年公寓等是以冬至日为标准进行的日照时间分析。

(2)位置差

全国各地的城市在做日照分析时，几乎全部都是采用固定的城市经纬度，实际上由于大中城市面积较大，如采用同一经纬度，同一城市南北不同位置的太阳高度角和方位角有差距导致日照时间不同。因此，建议按位置区域进行不同的经纬度设置，也就是说在面积较大的大中城市根据地理位置的不同可以有多个经纬度的设置，以减少因位置差异而产生的日照分析误差。

(3)时间差

由于太阳在天球上不是匀速运动，因此与北京时间和地方平时这样的平太阳时存在差异，而时差在一年中的每一天都不相同，这种差异会造成日照分析的时间段的起始和结束变化，对于两侧采光的情况会引起差异。

(4)测量差

建筑高度和平面位置的误差影响分析结果。为了减少建筑测量中的误差，就必须在外业的测量中提高对建筑物高程和平面位置的测量精度。对于日照时间，我国目前并无计量标准，而且对于日照分析软件也没有评定标准，不同软件之间的差异客观存在。

5 结语

本文探讨的日照分析工作步骤，各个工作程序相互连接、相互检核，既提高了工作效率又能很好地避免在日照工作中可能出现的差错，保证了工作质量;其中日照遮挡的调整方法更是快捷、简便，而且针对性强，能够很直接地找出日照遮挡的原因，并进行相应的调整，在青岛市的许多工程中进行了具体应用，取得了很好的效果，有明显的社会效益和经济效益。

［1］ 张颖．基于三维城市模型的日照分析研究［D］．武汉:武汉大学，2005．

［2］ 吴颖．数码城市GIS中的日照分析研究［J］．测绘通报，2007，12．

［3］杨钢，荆华．用计算机求解建筑日照问题［J］．哈尔滨建筑大学学报，2000(1)．

［4］ 陈晓宁，王怀．日照阴影三维可视化［J］．长安大学学报·自然科学版，2003(1)．

［5］ 张野．数码城市GIS日照分析模型［J］．中国包装科技博览，2009(29)．

［6］于汇清，洪岩，张启来．建筑物日照间距分析系统的设计与实施［J］．济南大学学报，1999(2)．