房屋建筑学：建筑总平面设计依据与方法

3.1.1 地形、地貌的影响

地形大致可以分为平地和坡地两类。对于地势平坦的基地,建筑的平面交通和高度关系处理较为容易,而在坡地上建造房屋则相对来说困难和复杂一些。然而对于建筑设计来说,坡地建筑如果处理得好,将可能获得比平地建筑更为丰富的空间关系和更为独特的建筑形象。

根据建筑物和地形等高线的相互关系,坡地建筑主要有以下两种布置方式。

3.1.1.1 平行于等高线布置

当基地坡度比较平缓(坡度i≤l0%)时,最简便的方法是平整基地以降低设计难度;当基地坡度10%<i<25%时,房屋可以平行于等高线布置,这种布置方式能减少工程土方量,降低基础造价,通往房屋的道路和入口台阶容易解决;当i>25%时,如仍平行等高线布置,则应对平、剖面设计作适应调整,以采用沿进深方向横向错层布置比较合理,这时房屋的入口有可能分层设置,如图3.1所示。

图3.1 建筑物平行于等高线的布置

3.1.1.2 与等高线垂直或斜交布置

当基地坡度i>25%时,常采用与等高线垂直或斜交的布置方式,并以沿开间方向纵向错层的布置比较合理,这时应利用房屋中部的楼梯间解决错层部分的垂直交通联系,单元或住宅也可以按住宅单元纵向错层,如图3.2所示。

图3.2 建筑物垂直或斜交于等高线的布置

3.1.2 建筑物的朝向与间距

3.1.2.1 朝向

影响建筑物朝向的主要因素是日照和通风。良好的建筑朝向可通过阳光和自然风起到调节室内气温的作用,有利于室内卫生环境的创造。

根据我国所处的地理位置,建筑物的朝向为南向或南偏东、偏西少许角度时,可获得良好的日照条件。这一朝向范围的建筑物,在不同季节和时间里,由于太阳位置不同,太阳从窗户照射到室内的深度和时间不同。太阳位置通常由太阳高度角和太阳方位角确定,太阳高度角是指直射阳光与水平面的夹角,太阳方位角是指直射阳光的水平投影与正南方位的夹角,正南为0°,午前为负值,如图3.3所示。夏季太阳高度角大,太阳照射到室内的深度和时间都较少,相反,冬季太阳高度角小,太阳照射到室内的深度和时间都较多,从而使室内获得冬暖夏凉的效果。

图3.3 太阳高度角(α)和方位角(β)

为了在夏季获得良好的自然通风,而寒冷地区在冬季又能阻挡寒风的侵袭,在满足日照要求的基础上,可根据当地的气候特点及夏季或冬季的主导风向,适当调整建筑物的朝向。

此外,在确定建筑物的朝向时,对于一些人流比较集中的公共建筑,还应考虑道路的布置方向及人流走向的影响;对于风景区的建筑,还应考虑景观要求等。

3.1.2.2 间距

建筑物的间距是指相邻两幢建筑物之间外墙面之间的距离。确定建筑物的间距,应综合考虑日照、防火、建筑物的使用性质、用地情况等方面的要求。

日照间距是指前后两排房屋之间,根据日照时间要求所确定的距离。不同类型的建筑对日照时间有不同的要求,如托幼建筑冬至日底层满窗日照不应少于3h,学校教学楼冬至日底层满窗日照不应少于2h。一般情况下,日照间距是确定建筑物间距的主要因素。南向建筑物的日照间距通常以冬至日或大寒日正午12时太阳能照射到南向后排房屋底层窗台高度为依据进行计算,如图3.4所示。

图3.4 建筑物的日照间距

日照间距的计算公式为

L=H/tanα

式中 L——日照间距;

H——南向前排房屋檐口至后排房屋底层窗台的高度;

α——当地冬至日或大寒日正午12时的太阳高度角;

1/tanα——日照间距系数。

我国各地区由于太阳高度角不同,有不同的日照间距系数。愈往南太阳高度角愈大,则日照间距系数及日照间距愈小,反之,愈往北太阳高度角愈小,则日照间距系数及日照间距愈大。为了节省用地,实际采用的建筑间距系数通常会略小于理论计算的日照间距系数。

坡地建筑的日照间距,随坡地的朝向和坡度的大小而改变。向阳坡的日照间距比平地所需的间距小,坡度越大,相应所需的日照间距越小;背阳坡则相反,如图3.5所示。

图3.5 坡地建筑的日照间距

3.1.2.3 风向因素

我国大部分地区地处北温带,南北气候差异较大。在长江中、下游及华南广大地区,炎热天气持续时间长,而且湿度较大,必须重视自然通风,建筑主体应朝向当地夏季主导风向布置,以获得“穿堂风”;在冬季寒冷地区则存在防寒、保温和防风沙侵袭的要求;在淮河—秦岭以北地区,建筑朝向应避开冬季主导风向。一般可借助当地风玫瑰图所示的主导风向来考虑建筑的朝向。

3.1.2.4 小气候因素

小气候是指由于基地及其周围环境的一些具体条件(如地形、植被状况、周围环境中的建筑物等)情况的影响,基地内的具体气候条件会在地区整个气候条件的基础上有所变化,形成基地特定的小气候。如常年主导风向是地区的整体的风向特征,基地内的通风路线会受地形、树木、周围环境中的建筑物高度、密度、位置、街道走向等因素的影响。

3.1.3 建筑总平面设计的内容

一幢建筑物或建筑群不是孤立存在的,必然是处于一个特定的环境中,它在基地上的位置、朝向、体型的大小和形状、出入口的布置及建筑造型等都必然受到总体规划和基地条件的制约。由于基地条件、基地周围环境的影响,为使建筑物既满足使用需要,又能与基地环境协调一致,必须做好建筑总平面设计。

建筑总平面设计是根据建筑物的使用功能要求,结合城市规划、场地的地形地质条件、朝向、绿化及周围环境等因素,因地制宜地进行总体布局,确定主要出入口的位置,进行总平面功能分区,在功能分区的基础上进一步确定单体建筑的布置、道路交通系统布置、管线及绿化系统的布置。

建筑总平面设计时,应正确处理建筑与城市总体规划的关系、建筑与周围环境的关系、建筑与场地的关系,这也是进行总平面设计的依据和方法。为保证城市发展的整体利益,同时也为确保建筑与总体环境的协调,建筑总平面设计必须满足城市规划的要求,同时应符合国家和地方有关部门制定的设计标准、规范。(www.xing528.com)

3.1.3.1 城市规划的要求

城市规划对于建筑总平面的设计要求一般包括:对用地性质和用地范围的控制,对于容积率、建筑密度、绿地率、绿化覆盖率、建筑高度、建筑后退红线距离等方面指标的控制,以及对交通出入口的方位规定等。它们对总平面设计尤其是布局形态的确定起着决定性的影响。

(1)对用地性质的控制。城市规划对规划区域中的用地性质有明确限定,规定了它的适用范围,决定了用地内适建、不适建、有条件可建的建筑类型。对于某一具体建设项目来说,如果总平面设计中需做场址选择的工作,那么对用地性质的要求就十分关键,它限定了这一项目只能在某一允许的区域内选择其基地地块。对于先取得了用地,再进行开发的场地设计,用地性质的要求也是很重要的,它限定了该地块只能做一定性质的使用,而不能随意开发建设,比如在居住用地之中则不能建设工业项目。

(2)对用地范围、建筑范围的控制。规划对用地范围的控制多是由建筑红线与道路红线共同来完成的。其中,建筑红线也称建筑控制线,是建筑物基底位置的控制线,是基地中允许建造建(构)筑物的基线。道路红线是城市道路用地的规划控制边界线,一般由城市规划行政主管部门在用地条件图中标明。

另外,限定河流等用地的蓝线以及限定城市公共绿化用地的绿线,也可限定用地的边界。其中,蓝线是指城市规划管理部门按城市总体规划确定长期保留的河道规划线。为保证河网、水利规划实施和城市河道防洪墙的安全以及防洪抢险运输要求,沿河道新建建(构)筑物应按规定退让河道规划蓝线。城市绿线是指在城市规划建设中确定的各种城市绿地的边界线。红线所限定的用地范围也就是用地的权属范围,除了某些特殊项目,比如公益建筑物或构筑物,经规划主管部门批准可突出道路红线建造之外,其他项目不允许超越红线布置。

(3)对用地强度的控制。规划中对基地使用强度的控制是通过容积率、建筑覆盖率、绿地率、绿化覆盖率等指标来实现的。通过对容积率、建筑密度和绿地率的限定将基地的使用强度控制在一个合适的范围之内。

容积率是指基地内所有建筑物的建筑面积之和与基地总用地面积的比值。

建筑密度是指基地内所有建筑物外墙基底所围面积之和与基地总用地面积的百分比,它表明场地内土地被建筑占用的比例,即建筑物的密集程度,从而反映了土地的使用效率。

绿地率是指基地内绿化用地总面积与基地总用地面积的百分比。

(4)建筑形态控制,是为保证城市整体的综合环境质量,创造地域特色、文化特质、和谐统一的城市面貌而确定的,主要针对文物保护地段、城市重点区段、风貌街区及特色街道附近的场地,并根据用地功能特征、区位条件及环境景观状况等因素,提出不同的限制要求。如对城市广场周围的场地,侧重于空间尺度和建筑体形、体量的协调控制;对特色商业街两侧的场地,主要控制烘托商业气氛的广告、标志物及宜人的空间尺度;对风貌街区内的场地,则重点控制建筑体量、艺术风格与色彩的和谐统一等。常见的建筑形态控制内容有:建筑形体、艺术风格、群体组合、空间尺度、建筑色彩、装饰构件等。除了上述几方面的要求之外,城市规划对建筑高度、交通出入口的方位、建筑主要朝向、主入口方位等方面的要求,在建筑总平面设计中也应同时予以满足。

3.1.3.2 相关规范的要求

设计规范对总平面设计也会有大的影响,它们是场地设计前提条件的另一部分,主要表现在对一些具体的功能和技术问题的要求。在《民用建筑设计通则》中,对于场地内建筑物的布局、建筑物与相邻场地的边界线的关系、建筑突出物与红线的关系、基地内的道路设置、道路对外出入口的位置、绿化及管线的布置、场地竖向设计等方面有比较具体的规定;在《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《村镇建筑设计防火规范》中对场地内的消防车道、建筑物的防火间距等消防问题有比较严格的要求。对规范中的规定和要求在设计中应予以遵守和满足。

3.1.3.3 建筑与周围环境的关系

任何一幢建筑物都必须处于具体的环境中,因此周围的环境状况必然影响着建筑的布局。在建筑总平面设计时,要深入了解周围环境状况,处理好与周围环境的关系,以达到整体环境的和谐有序。

清华大学图书馆的设计是将已有建筑及环境特征作为新建筑的创作基础,建筑风格着眼于历史文脉的继承和总体的谐调,平面上形成对大礼堂的围合,体量高度控制在低于礼堂5m左右,突出礼堂,将新馆、老馆及大礼堂构成了一个整体和谐的环境,如图3.6所示。

图3.6 清华大学图书馆

3.1.3.4 建筑与场地的关系

1.建筑场地的功能分析

建筑场地的功能分析主要包括分析场地的使用功能特性、分析功能的组成内容、分析使用者的需求,这是建筑总平面设计的基础。

分析场地的使用功能,是抓住主要建筑的功能特性,分析它的组织要求及与其他内容之间的关系,分析使用者的组成情况及其心理、行为需求,明确场地各类使用状况及为之服务的各部分功能组成。图3.7是影剧院的功能分析图和总平面图,一般影剧院有售票、门厅、休息厅、观众厅、演员化妆间、后台等功能单元,场地布置中应有合理的功能分区,动、静分隔;妥善组织交通集散和人员分流;合理布置休息厅、停车、庭院等空间。

图3.7 影剧院的功能分析图和总平面图

1—剧院;2—广场;3—售票;4—停车场;5—辅助建筑

2.场地分区

场地分区决定了场地组成内容的功能关系和空间位置关系,从而确定了用地布局的基本形态。是将用地划分为若干区域,将场地包含的各项内容按照一定关系分成若干部分组合到这些区域中去。一般场地分区可遵循两条基本思路:一是从内容组织的要求出发,进行功能分区和组织,将性质相近,使用联系密切的内容归于一区,如中小学建筑可根据教学及教学辅助用房、行政办公用房、生活服务用房和运动场地等内容进行场地分区;二是根据主、辅关系进行分区和组织。

3.单体建筑在场地中的布局

在总平面设计中,如果要求在基地里安排一栋主体建筑(包括部分辅助用房),如高层写字楼、旅馆、商业建筑或综合体建筑,一般先根据建筑自身的要求或设计意图,结合用地条件来确定建筑物在基地中的位置,通常的布置有以下几种方式:

(1)以建筑自身为核心,布置在场地中部。建筑安排在场地的主要位置或中央,四周留出空间布置庭院绿化、交通集散地等,形成以建筑物为核心,空间包围建筑的关系。这是一种突出建筑,以环境作为陪衬的形式,建筑物的位置和形态的处理使它成为场地的绝对主体,与其他要素之间形成明确的主从关系。这种布置形成的特点是整体秩序较简明,主体建筑突出,视觉形象好,各部分用地区域大体相当、关系均衡,且相对独立,互不干扰,有利于节约用地。缺点是建筑形象单一,缺乏层次变化,空间关系较为单调。如某国际会展中心(见图3.8)是建筑位于场地中央的布置方式。

图3.8 某国际会展中心

(2)建筑布置在场地边侧或一角。建筑物占地规模与总用地规模相当的情况下,将建筑物布置在场地中偏向某一侧的位置上,使剩余用地相对集中,便于安排场地内应布置的其他内容。如某大厦(见图3.9)是超高层综合建筑,在紧张的用地中,建筑退后红线偏边侧布置,留出与城市道路邻接的用地来组织各种出入口空间。

图3.9 某大厦总平面图

有的场地中,建筑虽是主要功能,但其占地较小,而与之配套的室外活动场地占地相对较大。为使该场地布局合理,常将建筑物安排在场地一侧或一隅。例如中小学校(见图3.10)的教学用房与操场用地相当,建筑物常常偏于基地一侧布置。

图3.10 某小学总平面图

1—教学楼;2—活动场

4.建筑群体在场地中的布局

建筑总平面设计时,有时要求在一个场地上同时安排若干建筑物,如居住小区、大学校园、商业建筑群等,多由数幢功能相关的单体组成,设计时需协调各建筑单体或不同体部之间以及建筑与环境之间的关系,达到场地中建筑群体空间的整体统一。

在建筑群体布局时,处理好建筑与空间之间的关系十分重要。建筑与场地中的道路、广场、庭园和绿化等既有功能关系又有空间形态关系,设计时应分析各种关系进行布局。