分析高層建筑與住宅小區(qū)相互影響的風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)

封正奎

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化程度不斷提高，各國(guó)紛紛出現(xiàn)了許多大城市、特大城市群。隨著這些城市的發(fā)展，對(duì)居住、交通以及工作生活等各方面的要求不斷增加，城市可利用的土地資源變得稀缺。傳統(tǒng)的城市發(fā)展模式難以應(yīng)對(duì)現(xiàn)代城市的新要求。在這種情況下，高層建筑以及高密度住宅小區(qū)開始普及。本文在研究住宅小區(qū)與高層建筑風(fēng)環(huán)境的影響時(shí)，從拐角、迎風(fēng)面、背風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面區(qū)域這四個(gè)角度入手，針對(duì)建筑的高度、建筑寬度等因素，對(duì)高層建筑與住宅小區(qū)相互影響的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分析，希望能為高層住宅和小區(qū)的設(shè)計(jì)工作提供幫助。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；現(xiàn)狀；風(fēng)環(huán)境；建筑參數(shù)

人類社會(huì)的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步源自人類的鉆研。先進(jìn)的技術(shù)變革可以為人類社會(huì)帶來更高的生產(chǎn)效率，更現(xiàn)代化的生活方式。但是，由于人類的盲目發(fā)展帶來了許多環(huán)境問題，尤其是人類居住環(huán)境開始不斷惡化。這種變化也引起了全球的關(guān)注，城市高層建筑與高密度住宅小區(qū)的建造，雖然能夠提高城市資源利用效率，減少城市生存成本，但是也有負(fù)面的影響，比如降低了城市的通風(fēng)狀況、日照時(shí)間減少、影響市區(qū)的散熱等等，這里面對(duì)城市風(fēng)環(huán)境的影響問十分突出。所以，建筑風(fēng)環(huán)境這一課題重新受到人們的重視。

一、風(fēng)環(huán)境的概況

1、風(fēng)環(huán)境的定義

城市的風(fēng)環(huán)境一般是指空氣在建筑內(nèi)外的流動(dòng)以及其對(duì)建筑物壽命、人類生存環(huán)境的影響。因?yàn)?，風(fēng)環(huán)境不僅本身就是一個(gè)獨(dú)立的體系，而且還是建筑環(huán)境這個(gè)大課題中的一個(gè)重要組成部分。對(duì)它的研究要從宏觀和微觀兩個(gè)方面進(jìn)行整體性探索。風(fēng)環(huán)境與溫度、聲環(huán)境、光環(huán)境一起被稱為建筑環(huán)境，是現(xiàn)代城市建筑設(shè)計(jì)所必須考慮的一項(xiàng)主要內(nèi)容。

2、風(fēng)環(huán)境研究的重要意義

現(xiàn)代城市因其發(fā)展的需要，在城市規(guī)劃中，為了容納更多的居民，不可避免的要對(duì)住宅結(jié)構(gòu)進(jìn)行改革，高層建筑模式是一項(xiàng)有效的措施。高層建筑在高度與體量上，與其他建筑結(jié)構(gòu)明顯不同，突出表現(xiàn)就是對(duì)城市環(huán)境的改變。動(dòng)輒幾十層的超高層建筑物伴隨著極高的容積率，嚴(yán)重阻礙了城市空氣的橫向流動(dòng)。

3、風(fēng)環(huán)境研究的現(xiàn)狀

我國(guó)風(fēng)環(huán)境的研究相對(duì)世界其他國(guó)家較落后，主要是由于我國(guó)在近十年來才開始興建高層住宅小區(qū)，而且房地產(chǎn)的發(fā)展，帶動(dòng)了一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮。地產(chǎn)商在建造住宅小區(qū)時(shí)，沒有站在城市整體的角度去設(shè)計(jì)。使得高層住宅小區(qū)以及商業(yè)地產(chǎn)在城市規(guī)劃上存在滯后性。

近年來，隨著我國(guó)對(duì)風(fēng)環(huán)境研究的逐漸重視，城市相關(guān)部門通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬等多種實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)環(huán)境進(jìn)行了初步的測(cè)量和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并逐漸發(fā)現(xiàn)一些相關(guān)的規(guī)律。建筑風(fēng)環(huán)境影響因素包括建筑物的形狀、高度、朝向、寬度、樓間距等因素。

二、高層建筑物對(duì)風(fēng)環(huán)境影響的主要研究?jī)?nèi)容

1、主要研究方式

風(fēng)環(huán)境的研究主要是在不同風(fēng)向的情況下，對(duì)住宅小區(qū)單體及高層建筑的內(nèi)外底層風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究。這個(gè)研究?jī)?nèi)容，為住宅小區(qū)與高層建筑相互影響的風(fēng)環(huán)境分析提供基本參數(shù)。主要是從建筑群的橫向通道、縱向通道及道路拐角這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)著手收集數(shù)據(jù)，聯(lián)系建筑群的建筑高度、樓間距以及樓寬數(shù)據(jù)以及風(fēng)速比平均數(shù)、風(fēng)速比峰值、風(fēng)速比變異系數(shù)這些參數(shù)來綜合分析住宅小區(qū)內(nèi)外部底層風(fēng)環(huán)境的變化，通過對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，得出相關(guān)的規(guī)律。

2、主要研究成果

從建筑物排列位置來看，當(dāng)氣流沿小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)方向流動(dòng)，前排建筑物對(duì)后排建筑物形成了明顯的遮蔽效應(yīng)，嚴(yán)重影響了馬鞍形禍在下風(fēng)向的離析效果。建筑物縱向夾道形成了明顯的“峽谷風(fēng)”，不利于建筑物橫向間道的氣流流動(dòng)。

為了進(jìn)一步了解氣動(dòng)布局的規(guī)律，科學(xué)家采用數(shù)值模擬的方式對(duì)不同風(fēng)向的過道風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)風(fēng)速較高的地方一般分布在順風(fēng)國(guó)道和迎風(fēng)側(cè)拐角內(nèi)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)漏斗型風(fēng)場(chǎng)所出現(xiàn)的側(cè)向流動(dòng)空氣促進(jìn)垂直氣流的互動(dòng)，增高了建筑物背風(fēng)向的負(fù)壓，這個(gè)情況會(huì)使得人們?cè)谠搮^(qū)域內(nèi)略微不適。

住宅小區(qū)內(nèi)高層建筑與普通建筑形成的城市居住群是影響城市風(fēng)環(huán)境的主要因素。高層建筑群對(duì)空里流動(dòng)的阻礙作用，是城市風(fēng)環(huán)境質(zhì)量的決定性因素。對(duì)住宅小區(qū)內(nèi)高層與低層建筑進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，改善高層建筑的規(guī)劃方案，合理制定建筑物迎風(fēng)面的面積，對(duì)高層建筑內(nèi)外部的風(fēng)場(chǎng)情況有重要影響。

髙層建筑與街道的連接點(diǎn)是小區(qū)內(nèi)居民活動(dòng)最為頻繁的地帶。如果小區(qū)的布局采用圍合式，那么高層建筑通常以單面臨街或者兩面臨街，建筑物圍成的地域通常設(shè)計(jì)成輔助空氣流動(dòng)的通道。這里容易形成“峽谷風(fēng)”，所以要掌握好間距。防止空氣突然的加速影響居民正常生活。

三、高層建筑物與小區(qū)住宅相互影響對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響因素

通過對(duì)各個(gè)區(qū)域不同風(fēng)速變化的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)高層建筑群體再加入住宅小區(qū)后，高度差異的變化對(duì)風(fēng)環(huán)境有較大的影響。

首先，在高層建筑峰值點(diǎn)，相對(duì)于最小高度，內(nèi)部拐角的邊際風(fēng)速為80km/h，平均邊際風(fēng)速為30km/h，迎風(fēng)面風(fēng)速比增加59%，平均風(fēng)速比增大55%；背風(fēng)面風(fēng)速比峰值為31km/h，平均風(fēng)速比增加9%。所以可以看到，加入住宅小區(qū)后，平角的風(fēng)速與建筑高度成正比，其他位置的風(fēng)速比也逐漸增加，反映了住宅小區(qū)受高層建筑對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響大。這說明高層建筑的高距比過于懸殊會(huì)對(duì)住宅小區(qū)內(nèi)風(fēng)環(huán)境帶來不利的影響。

其次，高層建筑物的寬度，對(duì)建筑群體內(nèi)部風(fēng)環(huán)境也有顯著的影響。0°風(fēng)向角下，居民主要活動(dòng)區(qū)域的風(fēng)速最大點(diǎn)（上文提到的拐角區(qū)域），高層建筑物隨著寬度增加，不同樓間距下的風(fēng)速峰值比與平均風(fēng)速比分布離散狀態(tài)成反比。在背風(fēng)面，隨著高層建筑寬度的減少，不同樓間距下其風(fēng)速峰值比與風(fēng)速平均值比的分布狀態(tài)也成反比，這反映了住宅小區(qū)的存在，容易提高高層建筑臨近小區(qū)一面風(fēng)環(huán)境的風(fēng)速變化程度。但是從整體角度來看，寬度對(duì)風(fēng)環(huán)境的住宅小區(qū)整體影響沒有高度帶來的影響大。

結(jié)論：

高層建筑是伴隨著市場(chǎng)進(jìn)步而出現(xiàn)的新興建筑模式，所以在建筑形式、設(shè)計(jì)方向、施工順序上都與傳統(tǒng)的建筑物有著顯著的差別。對(duì)于高層建筑物各方面的的研究，還處在初級(jí)階段。所以在城市發(fā)展中，高層建筑與傳統(tǒng)低層小區(qū)的并存必然會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)存在。二者之間的相互影響會(huì)對(duì)城市風(fēng)環(huán)境形成新的影響。這勢(shì)必會(huì)影響居民的生活環(huán)境，涉及到城市規(guī)劃對(duì)新舊建筑形式的協(xié)調(diào)和規(guī)劃。根據(jù)不斷探索和總結(jié)，要想在兩者相互影響之間尋找最佳的風(fēng)環(huán)境，需要做到以下兩點(diǎn)：首先要減少高層建筑物迎風(fēng)面的面積，盡量減少空氣在城市區(qū)域流動(dòng)的障礙；其次要注意高層建筑在人群密集處的布局，避免強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)以及“峽谷風(fēng)”的出現(xiàn)。相信隨著研究的深入，風(fēng)環(huán)境必將會(huì)不斷改善。

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