高密度環(huán)境下底層架空設(shè)計(jì)在舊工業(yè)區(qū)改造中的應(yīng)用
——以香港觀塘區(qū)為例

劉思琪，王嘉毅

（1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西西安710075；2.香港中文大學(xué)，香港999077）

高密度環(huán)境下底層架空設(shè)計(jì)在舊工業(yè)區(qū)改造中的應(yīng)用
——以香港觀塘區(qū)為例

劉思琪1，2，王嘉毅2

（1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西西安710075；2.香港中文大學(xué)，香港999077）

隨著香港是世界上城市建筑和人口密度最高的城市之一。觀塘作為香港東九龍地區(qū)最大的工業(yè)區(qū)，正在經(jīng)歷著從簡單制造業(yè)到商業(yè)、辦公、倉儲(chǔ)、工業(yè)制造和住宅的混合功能轉(zhuǎn)變。觀塘舊工業(yè)區(qū)由于原先的高密度建筑環(huán)境和現(xiàn)在巨大的人口流動(dòng)、交通運(yùn)輸量，通風(fēng)環(huán)境和停車位不足等問題變得尤為明顯。提出底層架空的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合觀塘舊工業(yè)區(qū)現(xiàn)狀，通過CFD（Computational Fluid Dynamics）模擬證明底層架空設(shè)計(jì)對(duì)舊工業(yè)區(qū)更新的實(shí)際意義。

舊工業(yè)區(qū)；底層架空；公共停車；CFD

隨著城市人口的增加、城市建設(shè)水平的提升，舊工業(yè)區(qū)改造成為拓展城市發(fā)展空間的重點(diǎn)。底層架空設(shè)計(jì)在舊工業(yè)區(qū)改造中有著廣泛的應(yīng)用空間，是解決高密度城市發(fā)展問題的有效方法之一。在建筑技術(shù)方面，底層架空設(shè)計(jì)基本可以適用于所有現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)，而制約它的主要是人們的思想觀念和底層空間所帶來的商業(yè)價(jià)值[1]。從氣候上看，底層架空設(shè)計(jì)作為一種地域性顯著的設(shè)計(jì)方法，非常適用于南方亞熱帶、熱帶地區(qū)典型的濕熱氣候。

香港是世界上密度最高的城市之一，這種高密度主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：①人口的高密度。到2014年年底為止，香港的人口已經(jīng)達(dá)到了726萬，人口密度排世界第三。②建筑的高密度。香港包括香港島、九龍半島和新界三大部分，陸地總面積約1 100 km2，但香港的主要地形為丘陵山地，使得香港的發(fā)展面積只有其陸地總面積的25%.為了讓香港承載更多的人口，香港的現(xiàn)代建筑以高層建筑為主，大量的摩天大樓分布于維多利亞港兩岸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在香港的建筑中，高度90 m以上的超過3 000座，摩天大樓的數(shù)量居于世界首位。人口的逐年上升和土地面積的局限直接造成了香港的高密度環(huán)境。在這種極端的城市環(huán)境下，城市的空氣質(zhì)量和土地使用規(guī)劃變得尤為重要。

觀塘區(qū)位于香港九龍半島的東面，作為香港的首個(gè)衛(wèi)星城，是東九龍地區(qū)中最大的工業(yè)區(qū)。其中有許多工業(yè)大廈，同時(shí)也有住宅大廈，工業(yè)和住宅大廈的共存，使得觀塘變成香港密度最高的地區(qū)之一。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著香港制造業(yè)的衰退和轉(zhuǎn)移，觀塘區(qū)出現(xiàn)大量的空置大廈，位于觀塘地鐵站附近的工業(yè)大廈被改建成商業(yè)大廈或作貨倉之用，部分大廈則被改建成寫字樓，從此，觀塘的老舊大廈兼具了商業(yè)、辦公、工業(yè)和住宅的功能。高密度的設(shè)計(jì)，加上大量的人口流動(dòng)，使得觀塘成為了香港環(huán)境最差的地區(qū)之一，高密度設(shè)計(jì)的弊端和城市問題在該區(qū)域顯得尤為突出。本文以香港觀塘區(qū)為例，采用底層架空設(shè)計(jì)方法，研究探討高密度城市環(huán)境下，地面風(fēng)環(huán)境改善和大量路邊停車所造成的道路擁堵解決方案。

1 高密度環(huán)境下城市發(fā)展面臨的問題

1.1 城市熱島效應(yīng)和地面風(fēng)環(huán)境

熱島效應(yīng)是高密度城市設(shè)計(jì)最突出的問題之一。許多建筑擁有深色的表面，使得表面吸收更多來自太陽的能量，尤其在夏天，造成區(qū)域內(nèi)空氣溫度明顯升高；同時(shí)，高密度的建筑布局造成不理想的風(fēng)環(huán)境，減弱了區(qū)域內(nèi)空氣流動(dòng)，不利于城市與周邊環(huán)境的熱交換，形成城市熱島效應(yīng)。空氣溫度的上升使得該區(qū)域不適合行人行走，進(jìn)一步削弱了區(qū)域的商業(yè)價(jià)值。

1.2 汽車尾氣

作為工業(yè)區(qū)，觀塘有大量的貨車出入，貨車尾氣污染嚴(yán)重；同時(shí)，高密度的城市布局，減弱了區(qū)域內(nèi)的空氣流動(dòng)，使得貨車尾氣的排放物無法在短時(shí)間內(nèi)散去，進(jìn)一步加劇了觀塘的汽車尾氣污染。尾氣污染不僅不利于行人行走，還會(huì)對(duì)周邊居民的健康造成嚴(yán)重影響。

1.3 停車空間

在過去，觀塘的大部分大廈用作工業(yè)用途，大廈都有獨(dú)立的停車場。自從觀塘經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型以后，觀塘的大廈綜合了商業(yè)、辦公、工業(yè)等功能，使得區(qū)域內(nèi)的車流量增多，停車的需求也增加。原來首層為停車場的設(shè)計(jì)不能再滿足如今的停車需求，大量的貨車和其他種類車輛停在了道路兩旁，不僅加重了道路的運(yùn)輸壓力，還降低了道路的安全性，使得在高密度環(huán)境下狹窄的道路變得更加狹窄。另外，原有建筑的底層大多為“私有”停車場，由于不同的“私有”停車場存在較大差異的使用量和閑置狀況，加之停車管理缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度，間接地造成了道路交通的擁堵。

2 研究對(duì)象及方法

2.1 研究對(duì)象

本次研究選取觀塘駿業(yè)街、鴻圖道、開源道和巧明街圍合的建筑群作為研究對(duì)象，占地總面積40 896 m2。通過實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)該建筑群中大部分大廈擁有獨(dú)立的地面獨(dú)立停車場，具體分布見圖1.

圖1 地面獨(dú)立停車場示意圖

2.2 研究方法

通過現(xiàn)場調(diào)查，對(duì)觀塘區(qū)的駿業(yè)街、鴻圖道、開源道和巧明街圍合的建筑群進(jìn)行調(diào)查分析；根據(jù)得到數(shù)據(jù)，采用數(shù)字建模方法對(duì)該建筑群進(jìn)行底層架空改造、CFD（Computational Fluid Dynamics）模擬，分析改造后對(duì)通風(fēng)環(huán)境及其他相關(guān)方面的影響和改善，研究流程見圖2.

圖2 研究流程圖

3 風(fēng)環(huán)境模擬及結(jié)果分析

3.1 模型建造

根據(jù)研究基地的建筑尺寸，利用Sketch up pro建立比例為1∶1的模型進(jìn)行研究。為盡量保證模擬條件與真實(shí)情況的相似，在制作研究基地模型時(shí)，制作了與原周邊環(huán)境相似的建筑群模型。研究基地改造的底層架空為6 m。采用Harpoon對(duì)研究基地及其東側(cè)周邊建筑進(jìn)行模擬網(wǎng)格化，通過對(duì)地面以上2 m高度的水平網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化，可以獲得較好的模擬效果，網(wǎng)格類型選擇為ANSYS中的六面體構(gòu)造。同時(shí)，本次的CFD模擬使用FLUENT軟件。

3.2 更新改造

考慮到原有建筑內(nèi)獨(dú)立停車場位置和現(xiàn)有底層空間商業(yè)價(jià)值，對(duì)整個(gè)研究區(qū)域進(jìn)行部分架空改造，釋放底層空間。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，研究基地存在很多巷道，多數(shù)巷道寬度小于2.5 m，這些巷道使用率偏低，行走于這些巷道內(nèi)的人往往不會(huì)選擇在其中停留過多時(shí)間，一方面是由于兩側(cè)高樓帶來的壓抑感，另一方面是封閉環(huán)境帶來的空氣質(zhì)量問題。因此，在改造模型中對(duì)中心巷道實(shí)施了拓寬。

圖3所示為原有建筑和改造后建筑模型，圖4所示為底層架空改造范圍示意圖。

圖3 模型建立

圖4 底層架空改造范圍示意圖

3.3 數(shù)據(jù)選擇

在通風(fēng)環(huán)境模擬中，通常會(huì)有16個(gè)方向的風(fēng)測數(shù)據(jù)以供選擇[2]。由于研究區(qū)域內(nèi)沒有當(dāng)?shù)氐臏y風(fēng)站，風(fēng)向數(shù)據(jù)選用臨近的香港啟德測風(fēng)站的數(shù)據(jù)（ABL-BC）。根據(jù)啟德測風(fēng)站的風(fēng)玫瑰圖，結(jié)合研究區(qū)域建筑主要朝向，在本次CFD的模擬中選用東風(fēng)（BC-3x3-0.33-90.prof）和東南風(fēng)（BC-3x3-0.33-135.prof）作為基本的風(fēng)場數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行風(fēng)速模擬。

3.4 結(jié)果對(duì)比分析

CFD分析表明，原先建筑群相對(duì)封閉的外立面限制了內(nèi)部的通風(fēng)質(zhì)量，部分區(qū)域平均風(fēng)速小于2 m/s。通過改造，建筑群內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境得到了一定程度的改善。尤其是通過區(qū)域底層空間架空和拓寬主要內(nèi)部巷道，整個(gè)區(qū)域變得相對(duì)開放和通透，有利于內(nèi)部空氣流動(dòng)。圖5為原有建筑未架空形式風(fēng)速模擬，圖6為改造建筑架空形式風(fēng)速模擬。

圖5 原有建筑未架空形式風(fēng)速模擬

圖6 改造建筑架空形式風(fēng)速模擬

4 結(jié)論和啟示

基于CFD模擬圖像分析結(jié)果，我們建議將上述風(fēng)環(huán)境較差（V＜2 m/s）[8]的內(nèi)部空間設(shè)置為公共停車場，即將原本封閉的多個(gè)“私有”停車場改造成城市公共停車場，停車場采用統(tǒng)一化和系統(tǒng)化管理，停車數(shù)量和停車場利用率會(huì)大幅度提高，城市交通擁堵狀況得到有效緩解。

在研究中發(fā)現(xiàn)，這樣改造的可行性在很大程度上取決于人們的意識(shí)，這既要求業(yè)主放棄地面空間帶來的商業(yè)利潤，又要有更高的管理要求。

在改造的底層空間中，風(fēng)環(huán)境較好（V＞2 m/s）[8]的空間設(shè)置為公共半開敞空間。研究區(qū)域的道路普遍狹窄（W＜10 m）且車速較慢，結(jié)合圖3、圖4的分析結(jié)果，架空空間的邊緣區(qū)域（靠近鄰近建筑墻體）具有較好的通風(fēng)環(huán)境，可以形成良好的空氣流動(dòng)，適合設(shè)置為行人步行通道。

在香港，隨處可見的架空設(shè)計(jì)讓這個(gè)人口稠密的地區(qū)保持健康和生機(jī)。在香港其他工業(yè)區(qū)的調(diào)研中，比如火炭工業(yè)區(qū)，已經(jīng)有很多類似的架空設(shè)計(jì)用作公共停車空間。作為可以解決城市問題和提升舊工業(yè)區(qū)空氣質(zhì)量的有效途徑，底層空間架空設(shè)計(jì)和改造對(duì)新興的工業(yè)區(qū)設(shè)計(jì)和老舊工業(yè)區(qū)改造具有一定的啟示和借鑒作用。

［1］葉偉華，王揚(yáng).建筑底層架空式開放空間設(shè)計(jì)［J］.新建筑，2001（6）：56-58.

［2］Edward Ng.Policies and technical guidelines for urban planning of high-density cities-air ventilation assessment（AVA）of Hong Kong.Building and Environment，2009（44）：1478-1488.

［3］李俊果，李朝陽，王新軍.香港大型公共建筑底層架空及啟示［J］.華中建筑，2009（12）：25-29.

［4］崔霖.底層架空的哲學(xué)意義［J］.華中建筑，2001（1）：71-73.

［5］Jacob L.Vigdor.Is urban decay bad？Is urban revitalization bad too？Journal of Urban Economics，2010（68）：277-289.

［6］謝浩.底層架空空間的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2001（3）：41-44.

［7］張賓.建筑底層架空對(duì)風(fēng)環(huán)境影響的研究［D］.石家莊：河北工程大學(xué)，2013.

［8］Ng YY，Tsou J Y.Feasibility study for establishment of air ventilation assessment system，F(xiàn)inal report.Hong Kong：Department of Architecture，Chinese University of Hong Kong，2005.

〔編輯：劉曉芳〕

TP302.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.150

2095－6835（2017）19－0150－03

劉思琪（1990—），男，陜西禮泉人，碩士，主要從事城市規(guī)劃、綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)研究。