基于眾智軟件的建筑日照計(jì)算參數(shù)對(duì)比分析
——以濟(jì)南市建筑窗戶分析法為例

張強(qiáng)，朱君，修金城

(1.濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250013； 2.山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250013)

基于眾智軟件的建筑日照計(jì)算參數(shù)對(duì)比分析
——以濟(jì)南市建筑窗戶分析法為例

張強(qiáng)1，2*，朱君1，2，修金城1，2

(1.濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250013； 2.山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250013)

基于眾智軟件并結(jié)合《建筑日照計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50947-2014)的相關(guān)條文及濟(jì)南市以往的日照分析規(guī)定，從計(jì)算參數(shù)、窗戶設(shè)置、建模要求三個(gè)方面，通過具體實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)分析的結(jié)果及造成影響的原因，闡述了該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的可行性與存在的問題，為擬采用該標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)提供試驗(yàn)參考。

日照分析；計(jì)算參數(shù)；建模

1 引 言

目前《建筑日照計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)實(shí)施一年多，其使用情況如何，很多地方單位都在摸索和總結(jié)。為此，本文針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容與濟(jì)南市的地方規(guī)定通過具體實(shí)例進(jìn)行比較分析。

《建筑日照計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50947-2014)(以下簡稱“新標(biāo)準(zhǔn)”)從數(shù)據(jù)要求、建模要求、計(jì)算參數(shù)與方法、計(jì)算結(jié)果與誤差幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述，其中數(shù)據(jù)要求基本與濟(jì)南市的相關(guān)要求基本一致，建模要求中遮擋分析比濟(jì)南市的相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格，計(jì)算參數(shù)與方法則要更具體、更貼近實(shí)際情況，計(jì)算結(jié)果與誤差則明確了日照允許偏差。針對(duì)“新標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)日照分析的影響，在其他文章中從模型、計(jì)算參數(shù)等方面[11～19]均進(jìn)行了探討，本文只從以下幾個(gè)主要的影響因子及其實(shí)際影響著手進(jìn)行分析，以便更深入地了解這些改動(dòng)。

2 分析方法及案例介紹

由于眾智軟件參與了本標(biāo)準(zhǔn)的制定和測試，并經(jīng)過國家級(jí)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)，成為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部指定的日照分析軟件，且眾智軟件10.0版本是為“新標(biāo)準(zhǔn)”開發(fā)的，各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)均與“新標(biāo)準(zhǔn)”相一致，可作為“新標(biāo)準(zhǔn)”各項(xiàng)要求的具體體現(xiàn)，而10.0以前的版本均不支持“新標(biāo)準(zhǔn)”，但是符合地方要求，故本次“新標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)日照分析的影響采用眾智軟件版本是10.0和8.1，以體現(xiàn)“新標(biāo)準(zhǔn)”帶來的影響。另外由于濟(jì)南市多采用窗戶分析法，所以本次比較分析主要側(cè)重于窗戶分析法。采用實(shí)際對(duì)比案例為《山東煤礦***日照分析項(xiàng)目》和《山東金牛***綜合商業(yè)樓項(xiàng)目》，如圖1、圖2所示。

圖1 山東煤礦***日照分析項(xiàng)目(部分模型)

圖2 山東金牛***綜合商業(yè)樓項(xiàng)目(部分模型)

為了體現(xiàn)案例的代表性，在我院近三年的實(shí)際案例中進(jìn)行選取，并從影響日照的因素按以下幾點(diǎn)進(jìn)行選?。?/p>

(1)方案中最好既有住宅、也有學(xué)校，這樣在分析時(shí)可以從大寒日、冬至日進(jìn)行對(duì)比分析。

(2)由于采用窗戶對(duì)比分析，所以采用的案例最好既有凸窗戶又有凹窗戶，既有大于 2.4 m的窗戶也有小于 2.4 m的窗戶。

(3)考慮自身遮擋，特別是陽臺(tái)遮擋，選擇的案例中最好包含陽臺(tái)寬度過大或陽臺(tái)高度過高的陽臺(tái)。

(4)考慮布局的影響，遮擋建筑及被遮擋建筑中宜有多層建筑、高層建筑，建筑朝向宜有南北向、東西向，建筑間距宜較小為好。

3 “新標(biāo)準(zhǔn)”各項(xiàng)主要要求對(duì)日照分析的影響

3.1 計(jì)算參數(shù)對(duì)日照分析的影響

濟(jì)南市以往的日照分析規(guī)定日照基準(zhǔn)年為當(dāng)年的大寒日或冬至日，如當(dāng)年是閏年則順延一年，時(shí)間間隔設(shè)置為 5.0 min。新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定日照基準(zhǔn)年應(yīng)選取公元2001年，當(dāng)需設(shè)置時(shí)間間隔時(shí)，不宜大于 1.0 min。本次測試采用眾智軟件8.1和10.0版本，8.1版本采用日照基準(zhǔn)年為當(dāng)年，采樣間隔為 5.0 min，10.0版本采用日照基準(zhǔn)年2001年，采樣間隔為 1.0 min，其他日照影響范圍、時(shí)間段累計(jì)計(jì)算等設(shè)置均相同，通過案例對(duì)比分析結(jié)果如表1所示。

計(jì)算參數(shù)對(duì)日照分析的影響表 表1

由上表可以看出，雖然沒有考慮陽臺(tái)的遮擋，當(dāng)改變?nèi)照栈鶞?zhǔn)年及采樣間隔時(shí)還是影響日照時(shí)間，但大部分的日照時(shí)間差在 5 min的變化范圍內(nèi)，在計(jì)算誤差允許偏差范圍內(nèi)。對(duì)于在一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目中，項(xiàng)目建設(shè)前后采用同一標(biāo)準(zhǔn)的日照分析，不存在差異性。

3.2 窗戶設(shè)置對(duì)日照分析的影響

在濟(jì)南市以往的日照分析規(guī)定中，窗戶的寬度大于 2.40 m的，按 2.40 m計(jì)算，以窗戶的中點(diǎn)兩側(cè)各延伸 1.20 m為計(jì)算范圍，轉(zhuǎn)角窗以南側(cè)日照計(jì)算基準(zhǔn)面為計(jì)算起點(diǎn)。而“新標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定，寬度小于等于 1.80 m的窗戶，應(yīng)按實(shí)際寬度計(jì)算，寬度大于 1.80 m的窗戶，可選取日照有利的 1.80 m寬度計(jì)算，轉(zhuǎn)角窗以窗洞開口為計(jì)算起點(diǎn)。這些變化中有利于日照的 1.80 m的窗戶寬度可以有效增加日照時(shí)間，轉(zhuǎn)角窗的計(jì)算則增加了日照時(shí)間的限制。

由于本次實(shí)際案例的窗戶均小于 1.80 m，故對(duì)項(xiàng)目中的15#建筑的39號(hào)～54號(hào)窗戶按照 2.40 m的寬度進(jìn)行修改，其中39、40、43、44、47、48、51、52為凹陽臺(tái)內(nèi)窗戶，通過圖4可以看出，重點(diǎn)標(biāo)注的方框內(nèi)窗戶為凹陽臺(tái)內(nèi)窗戶，其中左側(cè)兩列為小于 1.80 m窗戶分析的結(jié)果，右側(cè)兩列為 2.40 m窗戶分析的結(jié)果，從數(shù)據(jù)上看，對(duì)于凹陽臺(tái)內(nèi)窗戶， 2.40 m的日照時(shí)間變化較大，已經(jīng)低于了大寒日 2 h，對(duì)于其他窗戶， 2.40 m的日照時(shí)間變化較小，基本在允許偏差范圍內(nèi)。總的結(jié)果是窗戶寬度越寬，越難滿足日照標(biāo)準(zhǔn)。具體結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 窗戶大小調(diào)整的15#建筑

圖4 15#建筑窗戶調(diào)整前后的分析結(jié)果圖(部分窗戶)

3.3 建模要求對(duì)日照分析的影響

“新標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定遮擋建筑的陽臺(tái)、檐口、女兒墻、屋頂?shù)仍斐烧趽醯牟糠志鶓?yīng)建模，被遮擋建筑的上述部分如需分析自身遮擋或?qū)ζ渌ㄖ斐烧趽?，也?yīng)建模；構(gòu)成遮擋的地形、建筑附屬物應(yīng)建模。實(shí)際實(shí)施中，檐口、女兒墻、屋頂造型一般均進(jìn)行了建模，沒考慮遮擋的主要是陽臺(tái)，陽臺(tái)即產(chǎn)生對(duì)周邊建筑及窗戶的日照影響，又產(chǎn)生對(duì)自身日照的影響。所以本次測試方案主要以陽臺(tái)的遮擋進(jìn)行對(duì)比分析。

分析采用眾智日照軟件10.0版本，采樣間隔 1 min，分析仍采用以上兩個(gè)案例。如圖5為建模要求對(duì)日照分析結(jié)果的影響表，其中重點(diǎn)標(biāo)注方框內(nèi)的前兩列為沒有考慮陽臺(tái)遮擋的情況，后兩列為考慮陽臺(tái)遮擋的情況。

圖5 建模要求對(duì)日照影響的分析結(jié)果圖(部分窗戶)

通過將以上兩個(gè)項(xiàng)目的分析結(jié)果按照沒有陽臺(tái)的窗戶、凸陽臺(tái)內(nèi)窗戶及凹陽臺(tái)內(nèi)窗戶(下表簡稱：無陽臺(tái)，凸陽臺(tái)，凹陽臺(tái))進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

陽臺(tái)對(duì)日照遮擋情況的對(duì)比統(tǒng)計(jì)表 表2

從以上分析結(jié)果可以看出，大部分窗戶的日照時(shí)間差為0，即大部分窗戶的日照時(shí)間沒有減少，受影響的窗戶主要是無陽臺(tái)的窗戶，個(gè)別有凸陽臺(tái)及凹陽臺(tái)內(nèi)的窗戶，其中受影響無陽臺(tái)的窗戶主要是受周邊相鄰陽臺(tái)的影響，個(gè)別凸陽臺(tái)及凹陽臺(tái)內(nèi)的窗戶受到的影響與日影長度計(jì)算有關(guān)，具體為公式：

L=Hctg(h)

式中：H為陽臺(tái)臺(tái)面高度，h為太陽高度角，L為日影長度。日影長度值越大對(duì)凹陽臺(tái)內(nèi)窗戶的日照影響越大，采光時(shí)間也就越短。

4 結(jié) 語

(1)采用實(shí)例的可行性。本項(xiàng)目采用實(shí)例經(jīng)過精心挑選，從建筑的朝向、影響范圍、建筑結(jié)構(gòu)、建筑高度等方面具有一定的普遍性，從窗戶、陽臺(tái)的尺寸對(duì)于遮擋分析又具有一定的代表性，適合于本文的測試。

(2)“新標(biāo)準(zhǔn)”的影響結(jié)果。從以上幾個(gè)側(cè)重面的分析可以清楚看到“新標(biāo)準(zhǔn)”的實(shí)施既考慮了分析時(shí)間的精確性，又考慮了建模的真實(shí)性，讓分析更接近現(xiàn)實(shí)情況，從分析結(jié)果來看，主要是陽臺(tái)周邊的窗戶受到影響。

(3)“新標(biāo)準(zhǔn)”還存在的問題。在“新標(biāo)準(zhǔn)”中，對(duì)于建模的要求只是提到了模型的內(nèi)容應(yīng)包括計(jì)算范圍內(nèi)的遮擋建筑、被遮擋建筑(場地)、地形及其相互關(guān)系，并沒有提到遮擋建筑的被遮擋范圍，這與各大城市的地方要求是不相同的，日照分析的結(jié)果也是不相同的。另外，由于“新標(biāo)準(zhǔn)”為建筑日照計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，雖然對(duì)日照分析各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，但并沒有給出滿足日照標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，雖然國家的其他規(guī)范[2～8]均進(jìn)行了不同程度規(guī)定，但還不具體，如每套住宅至少應(yīng)有一個(gè)居住空間獲得日照[4]，需要獲得冬季日照的居住空間的窗洞開口寬度不應(yīng)小于 0.60 m[3]，這樣在 1.80 m寬度的窗戶不能滿足日照要求時(shí)，為了達(dá)到日照標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)將窗洞改小，這樣雖然滿足了日照要求，卻損害了居民的切實(shí)利益，這既是窗戶分析法自身存在的不足，也是“新標(biāo)準(zhǔn)”制定時(shí)所沒想到的。

[1] GB/T 50947-2014. 建筑日照計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB 50180-93. 城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50096-2011. 住宅設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50352-2005. 民用建筑設(shè)計(jì)通則[S].

[5] GB/T 50340-2003. 老年人居住建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] GB 50099-2011. 中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] JGJ 39-87. 托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] JGJ 36-2005. 宿舍建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[9] CJJ/T 8-2011. 城市測量規(guī)范[S].

[10] 濟(jì)南市規(guī)劃局. 濟(jì)南市日照分析規(guī)劃管理暫行規(guī)定[R]. 濟(jì)南：2005.

[11] 濟(jì)南市規(guī)劃局. 濟(jì)南市規(guī)劃局日照分析技術(shù)規(guī)程[R]. 濟(jì)南：2006.

[12] 趙文凱，張播. 規(guī)劃管理中的日照自身遮擋問題初探[J]. 城市規(guī)劃，2010(10)：61～65.

[13] 張播，趙文凱. 國外住宅日照標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比研究[J]. 城市規(guī)劃，2010(11)：70～74.

[14] 王國峰，李利文，宋吉模. 日照分析軟件使用技巧與心得[J]. 城市勘測，2011(6)：145～148.

[15] 張健源，李志剛. 關(guān)于日照分析遮擋調(diào)整相關(guān)問題的探討[J]. 城市勘測，2012(3)：110～113.

[16] 陳永星，王蕾. 建筑物日照分析測量研究[J]. 中國科技信息，2012，16：52.

[17] 王會(huì)一，姜立，張志遠(yuǎn)等. 《建筑日照計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中幾個(gè)問題的討論[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)，2014(3)：108～111+117.

Comparison Study on Assessment Parameters of Sunlight Analysis Based on Zhongzhi Software——Illustrated by the Case of Windows Analysis in Jinan

Zhang Qiang1，2，Zhu Jun1，2，Xiu Jincheng1，2

(1.Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Institute，Jinan 250013，China；2.Shandong Engineering Technology Research Center of Urban Spatial Information，Jinan 250013，China)

According to the “Standard for Assessment Parameters of Sunlight on Building”(GB/T 50947-2014) and the requirements of sunlight analysis in Jinan，this paper made comparative analysis based on the Zhongzhi Software with typical examples in three aspects：assessment parameters，window settings and modeling requirements. The cause and analysis of the results are provided according to the new standard，which describes the feasibility and existing problems of the standard to provide a reference for related area.

sunlight analysis；assessment parameters；modeling

1672-8262(2016)06-118-05

P209

B

2016—04—06

張強(qiáng)(1979—)，男，碩士，工程師，注冊(cè)測繪師，主要從事工程測量及GPS測量。