建筑学报 丁沃沃.docVIP

城市设计与研究 URBAN DESIGN AND STUDIES 丁沃沃1 胡友培1 窦平平2 摘要/ 对城市形态与城市外部空间微气候之间进行关联性研究，提炼了城市肌理形态、城市肌理体量单元等概念，及热舒适度、风舒适度和呼吸性能3 个舒适性指标，同时为城市肌理优化提出了街区整合度、建筑群离散度、建筑朝向指标和体型系数3 组指标，为城市街道空间优化提出了街道贴线率和街阔整合度2 组表述指标，并提出亟待解决的相关问题。 关键词/ 城市形态 城市微气候 舒适度 城市设计 1 研究背景 城市化进程导致了我国大量的城市规模剧增、建筑密度加大且高度提升。这种建设产生的城市物质空间形态完全改变了自然地貌条件，产生了有别于自然气候的城市微气候(Microclimate)。近年来随着对大城市微气候问题认识的逐渐深入，城市微气候与城市形态之间存在的密不可分的关系已经被确立[1-3]。由于城市微气候的问题是由城市物质空间的集聚方式而引起[4]，因此学界非常关注城市形态和城市微气候之间的对应关系，设想通过适宜的城市设计构筑良好的城市外部空间。 在单体建筑设计中，根据环境的适宜性进行建筑设计的传统由来已久，例如传统地域建筑不仅在建造方式、建筑形态甚至建筑语言方面和当地的气候条件相适应，而且建筑之间的组合方式乃至聚落形态的构成也与地域的气候条件相吻合。当今，可持续、绿色、节能等概念成了建筑设计的核心价值观，所以尽管先进的结构技术与材料充分解放了建筑的形体，而地域气候和建筑节能规范对建筑的形体与材质仍然予以了制约。表面上看这些规范在一定程度上限定了建筑师对造型的畅想，实际上正是这些规范给建筑师提出了有价值的形式问题，从而赋予设计工作更多的意义。相比之下，在城市设计领域中，虽然人们认识到城市设计应当考虑城市微气候的因素，但是至今尚没有从改善城市微气候环境的视角对室外空间形态构成提出规范性要求。 文中所涉及的微气候主要是指城市的微环境气候，对它的质量的定义和评价包括了微气候的物理指标、人的感知舒适度指标和城市室外空间空气质量的指标等。1980 年代开始，在可持续发展概念的引导下，西方学界开始关注城市形态与城市微环境之间的关系。随着研究的展开，调节城市物质空间形态以改善城市的微气候环境，逐渐成为城市设计与研究的目标。一般在同等城市规模的情况下，城市的集中式形态可以缩短城市交通距离，减少交通能耗和碳排放，然而高密度的城市易于引发城市的热岛效应和降低城市的排污能力。作为共识，研究的核心首先是探索城市形态与城市微气候环境内在联系。城市形态与城市微气候的研究属于交叉学科研究，主要涉及到建筑学、大气科学与环境科学，且后两者在研究方面的进展远远超前于建筑学在此领域的研究，确切地说，建筑学研究的介入相对滞后[5]。尽管如此，建筑师在设计实践中通过处理具体的城市外部空间问题，也取得了一些研究成果并积累了一些经验。他们的城市设计实践证明了通过调整建筑的组合方式来改善城市空间的自然气候条件是可行的。 基于探索城市设计方法的思考，本文试图通过对相关研究的梳理，探讨城市形态及其元素与城市微气候的关联性。鉴于城市形态要素非常复杂，城市形态和城市微气候的关联性探讨应该包括3 个方面的内容：首先理清影响城市微气候的城市形态要素，界定建筑与城市设计学科的研究切入点和范围；其次，由于城市微气候质量的评价不仅限于物理指标，因此要进一步梳理和明确各项外部空间环境的舒适度指标；第三，基于上述基础探讨城市空间形态与城市微环境之间的关联性因子。最后，本文指出当前阶段，该研究领域中的关键问题，以确立将来研究的问题域与方向。 2 研究对象与范围—城市微气候相关的城市形态要素 2.1 对象与范围 尽管城市微气候与城市形态问题属于一个跨学科的研究，然而不同学科背景的研究各有侧重。气象学、环境学科的研究重点是城市环境中气象动态的建模和气象数据的计算；而建筑学的研究则关注城市形态如何影响微气候，如何调控城市形态以优化微气候环境。对形式问题的理解和操作是建筑学主要任务。为此在城市微环境气候研究中，建筑学的研究对象依然是城市形态，而对应的问题由传统的城市外部空间美学指标而转换成健康指标。美国宾夕法尼亚大学教授格兰尼(Golany. G. S.)[5]较早地意识到了上述问题。他指出城市微气候研究依托于城市所在的气候区，城市形态对其微气候的影响，随着气候区的不同，影响的方式和程度都不同。城市微气候的研究应该按气候区的不同分别研究，不同的气候区相关指标非常不同，甚至存在本质的区别。同时，针对城市所在的区域应该注意到海拔高度、风温和城市通风、城市坡度和城市方位等方面因素对城市微气候直接的影响。如：通常情况下海拔每升高100m， 气温将会降低1 ℃，该规律适应于湿热和干热地区。又如：对于湿热地区来说城市风温