實驗演算型住宅區地塊容積率指標校核方法探索*

龐 磊 宋小冬

在當前控制性詳細規劃實踐中，容積率等核心指標的確定有多種方法，其過程和因素較復雜。這些核心指標的確定如果沒有經過理性的分析，沒有經過深思熟慮，規劃部門的權威性將受到各方面的挑戰。

本文基于現行日照標準約束，進行實驗和模擬，以期為規劃部門制定容積率等控制指標提供技術支撐，并綜合考慮與其它開發控制指標的聯系。

1 控制性詳細規劃中容積率指標確定的方法（涉及多個地塊的協調）

由于控制性詳細規劃中容積率指標的確定涉及多個因素，而且會有多個地塊的協調問題，是一個綜合的決策過程。當前控制性詳細規劃實踐中容積率指標的確定主要有以下4種方法：

1.1 依據上位規劃作人口分配法

梁鶴年（1992）[1]指出，容積率的確定要考慮城市的合理規模、基礎設施的投資和布局、土地的適用性以及土地市場等問題，我國應以人口密度作為土地使用密度控制的主指標，以容積率作為輔助指標。

在編制控制性詳細規劃過程中，可以按照社區單元規劃的理念，劃分社區單元，結合城市的密度分區，合理分配各社區單元的人口密度。

但是在實際操作中，商品房開發有空置率，或者一戶家庭有多套住宅，大戶型有可能被分割出租，買了房不遷戶口，沒有本地戶口的居民難以享用公辦的幼兒園、小學和醫院，規劃部門不能簡單地按戶籍人口計算人口密度，也很難統計現狀常住人口數據。規劃設計單位為了防止爭議，降低自己的工作負荷，在控制性詳細規劃中往往根據住宅用地性質類的面積大致估算“人口”指標。該方法估算的容積率應該是比較大的“街坊容積率”，而非個別的地塊。

1.2 基于城市設計推算法

該方法是將控制性詳細規劃的所有地塊做一遍建筑平面布局，基于城市設計的建筑體塊再推算控制指標，這也是目前規劃設計院較常用的基于物質空間規劃的計算方法。

1.3 遵照規范及標準法

規劃設計院在編制控制性詳細規劃時，必須遵守所在地規劃管理部門已制定的“城市規劃管理技術規定”，這是編制規劃的依據。在“城市規劃管理技術規定”中“建筑容量控制指標”對城市各分區、各種用地性質的容積率指標均有詳細的規定。一般情況下，設計院可以直接作為確定指標的依據。當然也不排除上位標準自身也有修訂的需要。

1.4 基準容積率法

唐子來（2003）[2]在做深圳密度分區時提出了“基準模型、修正模型和擴展模型”的方法。孫峰（2009）[3]吸收了成都、廣州等城市的經驗，特別是結合了深圳市的“容積率技術指引”及“容積率政策研究”等兩個課題的研究，提出了“基于基準容積率修正的數學模型”，即以宏觀密度分區為基礎，構建微觀密度分區基準模型，確定基準容積率和微觀修正系數指標體系，依據一定的數學模型計算地塊容積率。

該方法中的基準容積率主要以宏觀密度分區為基礎，在保證全市域建筑總量平衡和各等級密度分區的建筑總量不變的基礎上，根據微觀修正系數反推。

這一研究探討控制性詳細規劃容積率指標確定的依據，增強指標確定的技術理性，從而試圖增強控制性詳細規劃的嚴肅性和權威性。

2 實驗型控制性詳細規劃容積率指標確定方法

與當前控制性詳細規劃實踐確定容積率指標的傳統方法不同，筆者提出基于實驗演算型的控制性詳細規劃指標確定方法。該方法基于“地塊實驗”。由于本研究著重日照標準約束相關的極限容積率，因此，大量的討論將以實驗為主，以期為控制性詳細規劃指標的確定提供新的思路和方法。

2.1 方法概述

由于控制性詳細規劃涉及多個地塊之間的協調，因此在這里需要討論幾個基地連在一起的情況，也就是同時考慮幾個街坊地塊。

研究著重針對控制指標確定量大，且相鄰街坊指標均不確定的新城區控制性詳細規劃，從一個簡單的假設基地入手。本研究旨在提供街坊地塊紅線基本確定后，核算容積率等指標的方法，規劃實踐中可根據各種條件具體確定街坊的尺度和形態，然后用本方法核算指標。

針對不同大小的基地，均可通過實驗，推算日照標準約束下的容積率等指標，作為規劃決策的重要依據。以下實驗應用兩階段的方法，考慮研究多地塊之間的相互影響，特別是周邊圍合式布局的情況，第一階段優化以人工經驗平面布局為主。

2.2 研究基地選擇

實驗地點假設在上海。基地的選擇參考關于“社區單元”的研究成果[4]，本研究采用比較小的街坊形式，見圖1。

基地周邊是城市道路，可以是主干路，也可以是次干路。基地采用接近次干路的間距，即基地東、西兩側可能是一條主干路，一條次干路，南北兩側也是如此。主干路紅線控制寬度較大，地塊間日照的影響也相對減弱。本實驗考慮基地內住宅布局對北側地塊的影響，假設北側相隔城市道路布置一排已有住宅。基于目前的計算機運算速度，位于基地東西兩側的地塊以及東南、東北、西北和西南4個地塊的日照影響暫不考慮。

如果地塊開發單元再小，圖1中的住宅區內主路可以轉化為城市支路（居住區級的道路），這樣就把部分道路的面積計入基地外，基地面積減少帶來容積率會有所提高。

圖1 假設的實驗街坊類型示意

3 不考慮周邊影響的單個地塊實驗

3.1 兩階段優化方法①兩階段優化方法即利用專業設計人員經驗，分兩階段進行優化的方法：第一階段為建筑平面布局優化，第二階段為建筑高度優化。操作人員先根據經驗，優化第一階段的平面布局，采用進化計算，使住宅單體建筑之間在保持一定的平面間距的條件下，容積率達到最大；然后再進行第二階段的進化計算，利用第一階段的平面布局，對建筑高度進行優化，修正第一階段的容積率，使得每個窗戶都滿足日照要求。第一階段是粗加工，事實上也考慮了建筑的高度因素，但由于計算機的運算能力和當前的計算方法所限，利用住宅間距直接進行控制，這樣大大提高了運算速度。第二階段是精加工，在對每一個住宅底層的窗戶進行檢驗的同時，調整住宅單體建筑的高度組合，以使容積率達到最高。詳見宋小冬，龐磊，孫澄宇. 住宅地塊容積率估算方法再探[J]. 城市規劃學刊，2010（2）:57-63。

采用兩階段優化方法求解，在以高層住宅為主的住宅區中，實驗結論容積率估算為3.0。也就是在上海，如果是新區比較規則的小街坊地塊，周邊沒有高層建筑的日照影響，采用目前市場上常見的小高層形式，容積率極限大概可以達到3.0左右。

當然這并不意味著容積率一定要達到3.0，這個值僅作為進一步確定地塊開發強度的參考。

3.2 單個基地人工經驗平面布局校核

為使得實驗結論更加可信，并且嘗試圍合式布局的形式，進行了人工經驗平面布局的實驗。

圖2 各種行列式地塊布局指標比較

圖3 各種高層行列式、多層圍合地塊布局指標比較

實驗嘗試了行列式地塊布局（圖2），高層行列式、多層圍合地塊布局（圖3），分別通過人工布局不同排數的住宅建筑進行實驗。

可以得出以下結論：

（1）各種建筑限高下，各街坊平面布局形式不同，指標也不同，容積率、建筑密度和平均層數之間存在一定的聯系。

如采取行列式布局，建筑限高35m，即上海地區常見的“小高層”（地方俗稱），當建筑密度43%，平均層數為7層時，容積率達到上限3.0。建筑限高60m，當建筑密度26%，平均層數為17層時，容積率達到上限4.4。建筑限高100m，當建筑密度26%，平均層數為21層時，容積率達到上限5.4。

如采取高層行列式、多層圍合布局，可以獲得相對單純行列式布局更高的容積率。建筑限高35m，當建筑密度40%，平均層數為9層時，容積率達到上限3.6。建筑限高60m，當建筑密度32%，平均層數為15層時，容積率達到上限4.6。建筑限高100m，當建筑密度32%，平均層數為19層時，容積率達到上限5.9。

（2）采取高層行列式、多層圍合布局的形式可以產生比單純行列式布局更高的容積率。高層行列式、多層圍合布局形式容積率指標比行列式普遍提高了0.5左右。

（3）大部分的布局形式最北側均為齊高的板式高層，當建筑控制高度達到100m，最北側板式高層建筑天際輪廓線開始變化。這是由于受到北側地塊已有建筑日照必須滿足規范要求的影響。

本研究的工作方法和結論可從日照標準約束角度，用來進一步驗證上海市（或者同緯度地區的城市）新城住宅區的開發強度控制。由于日照標準相關因素的研究方法可以應用到其它地方，因此該方法具有實用性。

筆者研究發現，以上同樣的基地，如果在杭州市，極限容積率大概僅僅相差0.05，因此，上海市的研究結論基本適用于杭州市。

4 考慮周邊地塊影響的多地塊實驗

圖4 高層行列式、多層圍合街坊布局實驗平面示意圖

圖5 高層行列式、多層圍合街坊布局實驗結果1

圖6 基本不受地塊周邊影響結果對比（注：FAR=3.60）

如果考慮四周地塊，則研究地塊的容積率將受到周邊地塊建筑的影響。位于研究地塊南、北側的地塊影響已有很多研究，東西側地塊的影響主要是上午早些時候和下午晚些時候，對研究地塊靠近東西兩邊的住宅影響較大。

筆者考慮在300m×300m地塊周圍再布置8個300m×300m的地塊（圖4，圖5），形成“九宮格”的形式，中間地塊為研究的目標地塊（以斜線表示）。實驗結果如下：

實驗結果表明，當建筑限高在35m，也就是上海熟稱的小高層形式，如果考慮周邊地塊的影響，容積率則比基本不考慮周邊（僅考慮北側基地的影響（圖6，圖7）降低11%。實驗結果表明，當建筑限高在60m，如果考慮周邊地塊的影響，容積率則比基本不考慮周邊（僅考慮北側基地的影響（圖8，圖9）降低16%。

實驗結果表明，當建筑限高在100m，如果考慮周邊地塊的影響，容積率則比基本不考慮周邊（僅考慮北側基地的影響）要降低49%（圖10）。

顯然，建筑高度越高，地塊受周邊影響越大。

實驗表明，增加空隙率可以適當提升街坊內地塊的容積率（圖11，圖12）。

現實情況可能會有10%的沿街有商業等公建，由于這些公建不需要日照要求，因此容積率還可以提高。地塊內也可能有些公共設施需要占地面積，如一些地方規定幼兒園必須獨立設置，不能和住宅建筑連在一起，這些因素的加入會使容積率降低。

圖7 高層行列式、多層圍合街坊布局實驗結果2

圖8 基本不受地塊周邊影響結果對比（注：FAR=4.56）

圖9 高層行列式、多層圍合街坊布局實驗結果3（

圖10 基本不受地塊周邊影響結果對比（

圖11 高層行列式、多層圍合街坊布局實驗結果4

圖12 高層行列式、多層圍合街坊布局實驗結果5

圖13 住宅建筑高度增長極限實驗（建筑限高150m，FAR=3.21）

圖14 住宅建筑高度增長極限實驗（建筑限高300m，FAR=3.56）

5 住宅建筑高度的增長極限

實驗表明，在日照標準約束下，容積率并不是隨著住宅高度的增加而可以無限增加（圖13，圖14）。在上海地區300m×300m街區的實驗中，如果住宅限高從150m提高到300m，則容積率僅提高了0.35（執行上海的日照規范）。

不同街區尺度的控制與日照約束下開發強度的關系可以作進一步探究。

6 城市規劃設計和管理中的應用

6.1 容積率需多種方法集成、綜合的核算

容積率核算有多種方法，就目前來看，沒有一種方法能夠全面、綜合、出色完成合理容積率的測算，設計師、管理工作者往往根據經驗確定。所謂合理容積率的確定，是集成、綜合各種方法的結果。筆者認為，在各種方法中，日照標準約束下的實驗方法在現行控制性詳細規劃成果要求中雖沒有作單獨要求，但考慮到其日益增強的重要性，建議推廣。

6.2 經濟容積率核算可在不同的地塊之間平衡

當前的城市開發建設，尤其是位于舊城區中的較小地塊，由于土地資源緊缺，很容易追求高容積率。設計師往往在美好的藍圖中試圖降低舊城區的密度，提供較多的開放空間。但是由于拆遷補償成本的壓力，市場運作往往要求較高的“經濟容積率”才能進行。于是“設計容積率”比“經濟容積率”低很多，從而成為方案爭論的焦點。這時，如果設計師妥協，規劃方案往往按照日照約束下的極限容積率去做，以獲得開發該地塊的可能。

地方政府或開發商經常“抱怨”：設計師僅僅從如何創造美學空間角度，往往導致確定的容積率太低以致地塊開發無法進行。筆者認為，“經濟容積率”的核算不能就地塊論地塊，應該跳出該地塊，在更大的城區范圍內考慮。舊城區由于日照或者各種因素所限，開發強度就是要低，可以通過政策容積率的調整，將新區等有條件的地方容積率提高。這樣在整個城區范圍內再算一筆“經濟容積率”的賬，從而使基于城市設計的開發強度控制設想得以貫徹。

舊城改造中的容積率“開發補償”涉及更大范圍的問題，本文旨在提供一種方法來計算地塊的極限容積率。由于舊城改造過程中日照問題很突出，該方法具有實際應用的價值。政府、開發商可以應用本方法進行計算，如果按照估算出來的極限容積率仍要虧本，則政府需考慮補償，該計算方法和結果可供決策參考。

7 結論

在當前控制性詳細規劃中，住宅區容積率確定成為各方面矛盾的焦點。雖然目前控制性詳細規劃中容積率等指標的核算有多種手段，但很少有基于實驗的演算型定量研究。針對不同大小的基地，均可通過實驗，推算日照標準約束下的容積率等指標，作為規劃決策的重要依據。

本研究從日照標準約束角度，提出運用空間極限容積率校核的實驗方法，通過計算機實驗進行核算、應用。

“九宮格”的計算方法僅是提供一種實驗性的探索，由于未涉及異形基地，如果應用到實際，還需繼續想辦法，如采用異形“九宮格”，增加基地和放置單元的類型等。用本文研究的方法，針對特殊的異形基地，必須有布局的經驗，才能得出較好的估算。但如果控制性詳細規劃中劃分的地塊較多且異形基地的可能性很多，就會對計算效率提出挑戰，目前尚未找到更好的方法。

實驗表明，在日照標準約束下，容積率并不是隨著住宅高度的增加而可以無限增加。

容積率核算中不可能使用一種方法就能夠全面、綜合地完成合理容積率測算。容積率的最終確定是集成、綜合各種方法的結果。筆者認為，在各種方法中，日照標準約束下的實驗方法可作為現有控制性詳細規劃成果編制過程中指標確定方法的有效補充。

（本文實驗借助AutoCAD、天正日照軟件完成，在此深表感謝！）

References

[1]梁鶴年. 合理確定容積率的依據[J]. 城市規劃，1992（2）：58-60.LIANG Henian. Basis for Rational Determination of Plot Ratio[J]. City Planning Review，1992（2）：58-60.

[2]宋小冬，孫澄宇. 日照標準約束下的建筑容積率估算方法探討[J]. 城市規劃學刊，2004（6）：70-73.SONG Xiaodong，SUN Chengyu. An Exploration on the FAR Estimate Approach under the Sunlight Codes’Limitation[J]. Urban Planning Forum,2004（6）：70-73.

[3]宋小冬，龐磊，孫澄宇. 住宅地塊容積率估算方法再探[J]. 城市規劃學刊，2010（2）：57-63.SONG Xiaodong，PANG Lei，SUN Chengyu.Re-exploration on the FAR Estimation Method for Residengtial Land Parcels[J]. Urban Planning Forum，2010（2）：57-63.

[4]孫峰. 從技術理性到政策屬性——規劃管理中容積率控制對策研究[J]. 城市規劃，2009（11）：32-38.SUN Feng. From Technical Rationality to Policy Attribute: FAR Regulation in Urban Planning Administration[J]. City Planning Review，2009（11）：32-38.

[5]唐子來，付磊. 城市密度分區研究——以深圳經濟特區為例[J]. 城市規劃匯刊，2003（4）： 1-9.TANG Zilai，FU Lei. A Rational Approach to Urban Density Zoning: the Case of Shenzhen Special Economic Zone[J]. Urban Planning Forum，2003（4）： 1-9.

[6]田峰. 高密度環境下建筑日照規劃管理方法研究[D]. 上海: 同濟大學博士學位論文，2009.TIAN Feng. Urban Planning Management Methods of Sunlight within High-density Building Environment[D]. Shanghai: The Dissertation for Doctor Degree of Tongji University，2009.

[7]宣瑩，陳定榮. 城市和諧社區公共設施的規劃策略——兼議《南京新建地區公共設施配套標準指引》[J]. 城市規劃學刊, 2006（2）：17-21.XUAN Ying，CHEN Dingrong. Strategies for the Construction of Public Service Facilities for Urban Communities——A Discussion of“ Direction of Public Facility Criteria of New Community in Nanjing”[J]. Urban Planning Forum，2006（2）：17-21.

[8]上海市城市規劃管理局. 上海市城市規劃管理技術規定[R]. 2003.Shanghai Planning and Land Resources Bureau.The Technical Codes of Shanghai Urban Planning Management[R]. 2003.

[9]翟斌慶，伍美琴. 城市更新理念與中國城市現實[J]. 城市規劃學刊，2009（2）：75-82.ZHAI Binqing，Mee Kam Ng. Urban Regeneration and Its Realities in Urban China[J]. Urban Planning Forum，2009（2）：75-82.