高層住宅類型淺析

張 進 陳泉安

隨著建設用地的日趨緊張,高層住宅已成為我國城市住宅建設的主流。縱觀國內高層住宅的類型,我們可以發現板式和塔式是目前最常見的兩種類型。這兩種類型各具優劣,下面我們將二者進行對比分析。

板式高層住宅最常見的是單元式,一般為每單元每層兩戶或三戶(少數為四戶),這類高層住宅有如下優點:第一,衛生條件好。第二,每臺電梯服務的戶數相對較少,電梯使用方便,舒適度較高。第三,各戶基本上是一條線平行布局,相鄰住戶近距離視覺干擾較少。

正是因為有了如此多的優點,“板式高層”在某些城市幾乎成為一種時尚。這種“時尚”加速了板式高層住宅的增長,其層數有逐漸拔高之勢,其面闊也日趨見長。然而,任何事物都是一個矛盾的綜合體,都有相反的兩面。塔式高層住宅也并非毫無可取之處,而板式高層住宅更并非盡善盡美,我們有必要對二者各自的優劣予以厘清。下文便試圖以鄭州市為例從幾個方面對二者進行一番比較。

1 節地效果的對比

這可以近似地用高層住宅建筑密度(RS)和容積率(Rv)的極限值來對比分析。方法是以高層住宅在當地冬至日(或大寒日)12:00投下的落影面積與建筑基底面積(或標準層面積)之和作為總用地,以此為基礎分別求出板式高層住宅和塔式高層住宅的RS和Rv各自的函數關系,推演一套統一而直觀的公式,來對二者的節地效果加以比較(見圖1)。

鄭州市屬于Ⅱ類氣候區,住宅建筑日照標準日為大寒日,計算條件可以設定如下:有效日照時間帶為8:00～16:00,最少日照時數為2 h,各時對應的太陽高度角(h)和方位角(A)見表1,建筑的層高取2.8 m,建筑的計算高度H大致可以認為是層數n和層高h的乘積。

表1 鄭州市大寒日太陽高度角(h)和方位角(A)

計算結果如下:

根據這兩個結果,我們可以進行一系列的計算,并繪制出 RS和Rv各自與D和n的函數曲線圖(見圖2)。這兩張圖清晰地表明:高層住宅無論是建筑密度還是容積率都和建筑的層數和建筑的進深有關——進深越大,建筑密度和容積率都會相應提高;而層數的增加對容積率的影響越來越小,對建筑密度的影響則不升反降。因此,我們可以得出結論:塔式高層住宅由于其進深較大,有利于建筑密度和容積率的提高,對節地有利,而板式高層住宅則不具備這方面的優勢。

2 對小氣候影響的對比

1)二者對建筑北部區域日照的影響。這種影響主要體現在冬季,我們不妨計算一下冬季高層住宅在其北部區域形成的陰影區面積(SY)和12:00日照區面積(S0)的大小(仍以鄭州市大寒日為標準),其值 SY=H?ctgh(B?cosA+D?sinA),而 S0=0.25B2?ctg A=0.17B2(A=55°51′)。由于在標準日照時段內 A多數時間處于0°～45°之間,因此 SY與建筑面闊(B)的關系最緊密,面闊越大,建筑北邊在冬季形成的陰影越大,12:00日照區面積也越大。板式高層住宅B值往往較大,對其北部區域日照的影響要比塔式高層住宅相對較大:建筑北部道路、庭院里經久不化的冰雪和寒冷的陰影對交通和居民的心理均會造成不良的影響。

2)二者對氣流的影響。研究表明,氣流遇到建筑的阻擋后因繞行而在建筑的間隙之間產生的紊流速度與垂直于氣流方向的建筑面闊有關,面闊越大,紊流速度越大,而且風向的改變也越大。所以,面闊較大的板式高層住宅對氣流的影響要大于塔式高層住宅:在冬季前者可以對寒風形成一定的阻礙,在夏季卻不利于下風向建筑的通風,而且由于建筑間隙紊流速度過大,給交通和行人造成不必要的麻煩。

3)衛生間條件的對比。先說通風條件。單元聯列的板式高層住宅通風效果最理想,各戶均較易組織穿堂風;而在塔式高層住宅中,各戶組織穿堂風的難度略大。塔式高層住宅必須采用易“捕風”的平面形式,才可獲得較好的通風條件。

二者日照條件差別較大,主要表現在日照的不均勻性上。板式高層住宅(內廊式除外)的日照不均勻性不明顯,各套型均有較多的朝陽房間,并且基本可得到全天日照;而塔式高層住宅的日照不均勻性非常顯著:由于各套型之間有相互重疊的部分,各套型不僅朝陽的房間數量不同,而且得到的日照時間也相當懸殊——最南端的套型全天可得日照,而最北端的套型僅有部分房間可以得到日照,并且其日照時數大致僅為前者的一半。

4)對視線及城市景觀影響的對比。對居民視線的影響主要表現在近視距的對視干擾和遠視距的視野遮擋。多數板式高層住宅內的住戶為東西向排列,相鄰兩戶的對視干擾較少,而點狀塔式高層住宅因平面凹凸不可避免地要產生一定的對視干擾;板式高層住宅由于面闊較大,封閉感較強,對視野的遮擋則要嚴重一些。

二者對于城市景觀的影響也差異顯著。目前板式高層住宅多數只在立面裝飾構件上做文章,而建筑的體型多僵硬且缺乏變化,空間往往顯得封閉有余而通透不足,這勢必造成城市景觀的單調乏味;與之相反,點狀塔式高層住宅本身體型多變,形象挺拔,可以在不同的地形內靈活布局,天際輪廓線豐富多彩,有利于形成開朗、靈動的城市空間。

5)對復雜地質和地形適應能力的對比。對于局部區域卻有較大的起伏的用地(特別是東西向起伏較大時),板式高層住宅不容易施展,往往土方過大或結構設計難以保證基礎的連續性。而點狀塔式高層住宅由于面闊較小,比較容易適應這樣的地形。

板式高層住宅在遇到復雜多變的用地邊界時,只能以折線形、曲尺形、曲線形平面應對,而點狀塔式高層住宅卻可以沿復雜的邊界線隨機布置,具有較強的適應性。

6)在節能上的對比。本文從建筑的外表面積上對二者進行對比。建筑外表面積越大,表明其體形系數越大,散熱面積往往過大,對建筑節能不利。標準層面積(S)一定的高層住宅,設其面闊(B)與進深(D)之比為 m,可得建筑外圍結構之周長 L=2{(mS)1/2+(S/m)1/2},這表明L會隨著m值的增大而增大,對節能不利。

一般來說,板式高層住宅往往有較大的 m值,而點狀塔式高層住宅 m值往往較小。但這并不能說明塔式高層住宅就一定比板式高層住宅在節能上一定具有優勢——多數情況下塔式高層住宅往往在平面上凹凸變化較多,增大了外圍護結構的外表面積,這對節能同樣是不利的因素。由此,可以認為過于窄長的平面和凹凸較多的平面均對建筑的節能不利。

綜上所述,板式高層住宅和塔式高層住宅各具千秋。前者在日照、通風、空間的圍合等方面具有一定優勢,而后者在節地、景觀、空間的靈活性等方面更勝一籌。因而二者都不能片面發展,而應結合用地的自然狀況,因地制宜地將二者進行適當控制,以獲得較好的綜合效益。

[1]吳景祥.高層建筑設計[M].北京:中國建筑工業出版社,1987:17-26.

[2]雷春濃.現代高層建筑設計[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.

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[4]建筑設計資料集[M].第2版.北京:中國建筑工業出版社,1994.

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