日照分析在上海某超高层建筑形态优化中的应用研究

姜涛

（上海同设建筑设计院有限公司）

1 引言

超高层建筑，尤其是超高层商务办公建筑通常是城市或区域性地标建筑，是提升城市形象，改善城市天际线的重要城市节点。通过建设超高层建筑，可以彰显地区城市建设和经济发展活力，吸引更多有实力企业入驻，从而提升地区的竞争力和活力。近年来，随着我国科技水平和经济水平的不断提高，超高层建筑已逐渐成为不同等级城市追逐的对象。国际化大都市通常规划建设超高层地标性建筑，引入金融、科技等高端产业和新兴国际精英阶层入驻，甚至有可能催生超级绅士化现象[1]。然而，建筑的高层化或超高层化使得原本紧张的建筑之间的日照关系变得日益复杂和突出[2]。

随着超高层建筑的不断增多，拟建超高层建筑的建设项目既可能对周边相邻建筑产生日照影响，实际上也有可能对自身产生日照影响。因而，不管是从建设单位自身利益来看，还是从公共利益来看，日照分析均是一件非常必要的事情。日照自身遮挡也是日常城市规划管理中常见的一个容易引起周边土地开发受到制约的问题[3]。增长主义影响下的城市规划和建设项目[4]，通常将实施重点落在超高层建筑项目上，依次来提升地区形象，推动地区经济社会发展。自《上海市日照分析规划管理办法》（沪规土资建规〔2016〕100号）实施以来，上海市城市规划管理工作步入一个新的台阶，也为日照分析工作从业人员提供了一个科学的依据。

2 建筑形态与日照的关系

在建筑规划布局中，保障充足的日照条件通常与提高建筑高度、增加容积率、节约用地之间存在难以调和的矛盾。矛盾通常通过以下两种方式调和。

1）调整优化建筑方位和朝向

若将建筑朝向正南调整优化为朝向南偏东或朝向南偏西，但朝向偏转的角度最好控制在30°范围内，从而保证日照条件的充分。

2）调整优化建筑的空间布局和形态

建筑的空间布局和形态通过适当的调整和优化，有利于弥补因日照间距不足造成的日照条件不充分的问题，还可以在满足日照要求的前提下提高建筑容积率、增加建筑高度和密度等。

当用地条件以及上位规划控制性详细规划条件确定的前提下，通过调整优化建筑方位和朝向以及建筑的空间布局已显得有些困难，此时若通过调整优化建筑形态则可能起到出神入化之功效。这不仅有利于改善日照条件，还有利于实现建筑形态的多样性和趣味性。总之，建筑形态的调整和优化与日照分析是一种相辅相成，彼此促进协作的关系。赵媛倩基于日照分析对我国经济发达地区的多层住宅建筑形态的优化开展了相关研究，认为优化建筑形态不仅有助于保证容积率的提高，还有助于传统聚落组织理念[5]。崔毅则从宏观视角就日照标准对城市空间形态的影响开展研究，发现不同的日照控制方式会引发不同的城市空间形态[6]。王佳莹以高寒地区哈尔滨市为例开展了高层住宅日照分析研究，模拟了各种高层住宅建筑形态在无遮挡情况下的阴影状况，并尝试提出较为合理的建筑形态[7]。

3 研究项目概况

3.1 基地概况

项目位于上海市普陀区大渡河路与武宁路交叉口西南角，与普陀区政府仅咫尺之遥（见图1）。项目属于非传统CBD区域，拟建成以办公为主、商业为辅的城市综合体，为区域提供良好的商业和办公服务。项目北接沪宁高速入口，距离中环线仅一公里，与规划地铁15号线零距离衔接，交通条件良好。场地内部较为平坦，基地北侧的武宁路道路标高为4.4m。东侧的大渡河路道路标高约为3.8m。南侧梅岭北路道路标高为3.2m

3.2 项目总体布局

在项目整体布局中，本项目由南北向中江路一分为二划分为两个组团，合计A、B、C、D共4个片区（见图2a）。为保证城市形象的统一和协调，规划设计上从整体主义角度出发，将两个地块整体考虑，进行统一的规划设计。空间布局规划是保证项目得以整体规划设计的重要方面之一[8]。

A片区位于项目东侧，地块的用地形态呈南北向长方形，整体由两栋超高层办公楼T1、T2，及其裙房组成。其中，两栋超高层办公楼将成为区域新地标。两栋超高层塔楼之间的区域，作为步行进入基地的主要入口，拟打造成以“城市客厅”为主题的空间。

B片区位于项目西南侧，地块呈“L”形态，由15栋独立多层小型商业楼组成。片区内部由多层独栋商业建筑和小尺度的道路构建宜人的步行街区空间。规划拟将本片区打造成以“城市街区”为主题的空间。

C片区和D片区位于项目北侧，左右隔路向望。其中，C片区由两栋高层办公楼T3、T4及沿武宁路裙房商业组成，并配建有110kV变电站；D片区由一栋高层办公楼T5、一栋高层商业楼T6及其裙房商业组成。C片区和D片区两个地块之间，规划通过连接二层屋顶的跨中江路绿化屋顶连廊连通。规划拟将本片区打造成以“艺术公园”为主题的屋顶花园，从而提升地块和周边区域的品质，并保证两个地块的整体统一性。

A片区由两栋超高层办公楼组成，规划设计在基地东南侧，这样有利尽量减少沿武宁路北侧已建居住建筑的日照影响，紧邻A片区北侧、西北侧为高层和低层建筑（见图2b）。所以，A片区对北侧已建居住建筑及其他三个片区都有一定的日照遮挡影响。从图3可知，沿武宁路北侧均为“已建居住建筑”，其阳光获取通道对后开发地块（南侧拟建地块）的可开发量产生影响，可能会导致南侧拟建地块开发量下降。因此，研究希望通过调整优化后开发地块的建筑形态来提高北侧已建居住建筑阳光通道的宽度（日照时数）。实际上，除此之外，从人性化角度考虑，A片区本身的两栋超高层办公楼也有可能互相影响彼此的日照。所以通过日照分析来优化建筑形态，从而保障日照条件显得尤为重要。

4 实例分析：日照分析影响下的方案比选

在开发建设时序方面，存在先北后南和先南后北两种情况。本项目由于在北侧已经有已建居住建筑，故属于先北后南的开发时序类型。这直接影响了建筑规划设计的内在控制逻辑。先北后南的开发建设时序，已很难通过改变通道宽度来改善日照条件。通过调整南侧阳光通道，进而扩大最小日照时数，则成为改善北侧已建居住建筑日照条件的重要途径。鉴于此，研究通过切割建筑形态及无退台设计和有退台设计的思路来比选建筑设计方案，进而改善北侧已建居住建筑的日照条件。多点分析方法和阴影轮廓方法是较为常见的日照分析方法。其中多点分析法有助于通过不同颜色直观的展示地块周边的日照情况，进而为建筑规划设计人员的建筑设计工作提供帮助。因此，本研究选用多点分析方法进行日照模拟分析。

图1 项目区位分析

图2 项目功能分区及周边建设现状

4.1 无退台设计下的日照分析

研究根据上位规划要求以及基地现状，初步选择建筑空间布局和建筑形态。然后运用日照分析软件，选取冬至日这一标准日的本地区的相关参数，通过多点分析法模拟虚拟主体建筑对已建客体建筑的日照影响（见图3）。从图3可以直观发现，T1和T2办公楼对北侧已建居住建筑实际上已经产生了明显的日照遮挡影响。北侧部分已建居住建筑日照时间在冬至日已经不足连续1小时的日照时间，有的部分甚至得不到日照。

4.2 做有退台设计并适当切割建筑形态下的日照分析

考虑到上述建筑方案设计对北侧已建居住建筑已产生实质性日照遮挡影响，研究决定通过调整优化建筑形态的方法来调整拓宽南侧建筑的阳光通道，本方案主要是通过切割建筑边角形态并增加退台设计的途径，从而尽可能为北侧居住建筑提供充足的日照条件。经过对建筑形态的多次调整优化和对建筑的多次日照分析，最终形成较为理想的锯齿形建筑空间布局和建筑设计，基本保证了北侧已建居住建筑能够满足日照规范要求（见图4）。从图4可以直观发现，TI和T2由于切割了建筑西南角和东北角并增加了退台设计，从而拓宽了阳光通道，对北侧的已建居住建筑的日照影响已尽可能的降低。目前来看，受遮挡的北侧已建居住建筑日照最少时间也能达到冬至日连续日照不低于1h6min，大部分能够达到2h以上的日照时间。

5 结语

尽管《上海市日照分析规划管理办法》（沪规土资建规〔2016〕100号）未对商务办公建筑的日照分析做出明确强制性规定，但如果在满足其他一切条件的情况，能为周边已有建筑提供良好的阳光通道，尽可能保障日照条件，则能使项目及周边地块的利益最大化。研究通过反复的调整优化建筑形态，反复的日照分析，从而确定了最终的建筑设计方案。日照分析有助于促进建筑设计方案的改进，使建筑形态更具有多样性。同时，建筑形态由于不断的调整优化，有助于尽可能保障足够好的日照条件。

但值得注意的是，目前日照规范要求“先北后南建设顺序下，主体建筑范围内南侧相邻待开发用地尚未确定设计方案时，应在南侧待开发用地的北侧规划建筑控制线上布置虚拟建筑，并作为主体建筑参与分析，如虚拟主体对北侧第二排居住建筑有影响的情况下需要考虑富余度退让”，然而实际项目应用过程中发现，如虚拟主体的全阴影客体范围线未影响到第二排居住建筑，在这种情况下仍考虑第二排居住建筑的富余度退让的话并没有意义，因为虚拟主体全阴影客体范围已经没有影响到客体建筑，再考虑虚拟主体对未受影响的客体建筑进行退界计算的话并没有意义。

图3 无退台设计下的日照分析

图4 有退台设计下的日照分析