高密度环境下底层架空设计在旧工业区改造中的应用——以香港观塘区为例

刘思琪，王嘉毅

（1.陕西省土地工程建设集团，陕西西安710075；2.香港中文大学，香港999077）

高密度环境下底层架空设计在旧工业区改造中的应用
——以香港观塘区为例

刘思琪1，2，王嘉毅2

（1.陕西省土地工程建设集团，陕西西安710075；2.香港中文大学，香港999077）

随着香港是世界上城市建筑和人口密度最高的城市之一。观塘作为香港东九龙地区最大的工业区，正在经历着从简单制造业到商业、办公、仓储、工业制造和住宅的混合功能转变。观塘旧工业区由于原先的高密度建筑环境和现在巨大的人口流动、交通运输量，通风环境和停车位不足等问题变得尤为明显。提出底层架空的设计方法，结合观塘旧工业区现状，通过CFD（Computational Fluid Dynamics）模拟证明底层架空设计对旧工业区更新的实际意义。

旧工业区；底层架空；公共停车；CFD

随着城市人口的增加、城市建设水平的提升，旧工业区改造成为拓展城市发展空间的重点。底层架空设计在旧工业区改造中有着广泛的应用空间，是解决高密度城市发展问题的有效方法之一。在建筑技术方面，底层架空设计基本可以适用于所有现代建筑结构，而制约它的主要是人们的思想观念和底层空间所带来的商业价值[1]。从气候上看，底层架空设计作为一种地域性显著的设计方法，非常适用于南方亚热带、热带地区典型的湿热气候。

香港是世界上密度最高的城市之一，这种高密度主要表现在2个方面：①人口的高密度。到2014年年底为止，香港的人口已经达到了726万，人口密度排世界第三。②建筑的高密度。香港包括香港岛、九龙半岛和新界三大部分，陆地总面积约1 100 km2，但香港的主要地形为丘陵山地，使得香港的发展面积只有其陆地总面积的25%.为了让香港承载更多的人口，香港的现代建筑以高层建筑为主，大量的摩天大楼分布于维多利亚港两岸。据统计，在香港的建筑中，高度90 m以上的超过3 000座，摩天大楼的数量居于世界首位。人口的逐年上升和土地面积的局限直接造成了香港的高密度环境。在这种极端的城市环境下，城市的空气质量和土地使用规划变得尤为重要。

观塘区位于香港九龙半岛的东面，作为香港的首个卫星城，是东九龙地区中最大的工业区。其中有许多工业大厦，同时也有住宅大厦，工业和住宅大厦的共存，使得观塘变成香港密度最高的地区之一。进入20世纪90年代后，随着香港制造业的衰退和转移，观塘区出现大量的空置大厦，位于观塘地铁站附近的工业大厦被改建成商业大厦或作货仓之用，部分大厦则被改建成写字楼，从此，观塘的老旧大厦兼具了商业、办公、工业和住宅的功能。高密度的设计，加上大量的人口流动，使得观塘成为了香港环境最差的地区之一，高密度设计的弊端和城市问题在该区域显得尤为突出。本文以香港观塘区为例，采用底层架空设计方法，研究探讨高密度城市环境下，地面风环境改善和大量路边停车所造成的道路拥堵解决方案。

1 高密度环境下城市发展面临的问题

1.1 城市热岛效应和地面风环境

热岛效应是高密度城市设计最突出的问题之一。许多建筑拥有深色的表面，使得表面吸收更多来自太阳的能量，尤其在夏天，造成区域内空气温度明显升高；同时，高密度的建筑布局造成不理想的风环境，减弱了区域内空气流动，不利于城市与周边环境的热交换，形成城市热岛效应。空气温度的上升使得该区域不适合行人行走，进一步削弱了区域的商业价值。

1.2 汽车尾气

作为工业区，观塘有大量的货车出入，货车尾气污染严重；同时，高密度的城市布局，减弱了区域内的空气流动，使得货车尾气的排放物无法在短时间内散去，进一步加剧了观塘的汽车尾气污染。尾气污染不仅不利于行人行走，还会对周边居民的健康造成严重影响。

1.3 停车空间

在过去，观塘的大部分大厦用作工业用途，大厦都有独立的停车场。自从观塘经济发展转型以后，观塘的大厦综合了商业、办公、工业等功能，使得区域内的车流量增多，停车的需求也增加。原来首层为停车场的设计不能再满足如今的停车需求，大量的货车和其他种类车辆停在了道路两旁，不仅加重了道路的运输压力，还降低了道路的安全性，使得在高密度环境下狭窄的道路变得更加狭窄。另外，原有建筑的底层大多为“私有”停车场，由于不同的“私有”停车场存在较大差异的使用量和闲置状况，加之停车管理缺乏统一协调调度，间接地造成了道路交通的拥堵。

2 研究对象及方法

2.1 研究对象

本次研究选取观塘骏业街、鸿图道、开源道和巧明街围合的建筑群作为研究对象，占地总面积40 896 m2。通过实地勘察，发现该建筑群中大部分大厦拥有独立的地面独立停车场，具体分布见图1.

图1 地面独立停车场示意图

2.2 研究方法

通过现场调查，对观塘区的骏业街、鸿图道、开源道和巧明街围合的建筑群进行调查分析；根据得到数据，采用数字建模方法对该建筑群进行底层架空改造、CFD（Computational Fluid Dynamics）模拟，分析改造后对通风环境及其他相关方面的影响和改善，研究流程见图2.

图2 研究流程图

3 风环境模拟及结果分析

3.1 模型建造

根据研究基地的建筑尺寸，利用Sketch up pro建立比例为1∶1的模型进行研究。为尽量保证模拟条件与真实情况的相似，在制作研究基地模型时，制作了与原周边环境相似的建筑群模型。研究基地改造的底层架空为6 m。采用Harpoon对研究基地及其东侧周边建筑进行模拟网格化，通过对地面以上2 m高度的水平网格进行细化，可以获得较好的模拟效果，网格类型选择为ANSYS中的六面体构造。同时，本次的CFD模拟使用FLUENT软件。

3.2 更新改造

考虑到原有建筑内独立停车场位置和现有底层空间商业价值，对整个研究区域进行部分架空改造，释放底层空间。在调研中发现，研究基地存在很多巷道，多数巷道宽度小于2.5 m，这些巷道使用率偏低，行走于这些巷道内的人往往不会选择在其中停留过多时间，一方面是由于两侧高楼带来的压抑感，另一方面是封闭环境带来的空气质量问题。因此，在改造模型中对中心巷道实施了拓宽。

图3所示为原有建筑和改造后建筑模型，图4所示为底层架空改造范围示意图。

图3 模型建立

图4 底层架空改造范围示意图

3.3 数据选择

在通风环境模拟中，通常会有16个方向的风测数据以供选择[2]。由于研究区域内没有当地的测风站，风向数据选用临近的香港启德测风站的数据（ABL-BC）。根据启德测风站的风玫瑰图，结合研究区域建筑主要朝向，在本次CFD的模拟中选用东风（BC-3x3-0.33-90.prof）和东南风（BC-3x3-0.33-135.prof）作为基本的风场数据，分别进行风速模拟。

3.4 结果对比分析

CFD分析表明，原先建筑群相对封闭的外立面限制了内部的通风质量，部分区域平均风速小于2 m/s。通过改造，建筑群内部的风环境得到了一定程度的改善。尤其是通过区域底层空间架空和拓宽主要内部巷道，整个区域变得相对开放和通透，有利于内部空气流动。图5为原有建筑未架空形式风速模拟，图6为改造建筑架空形式风速模拟。

图5 原有建筑未架空形式风速模拟

图6 改造建筑架空形式风速模拟

4 结论和启示

基于CFD模拟图像分析结果，我们建议将上述风环境较差（V＜2 m/s）[8]的内部空间设置为公共停车场，即将原本封闭的多个“私有”停车场改造成城市公共停车场，停车场采用统一化和系统化管理，停车数量和停车场利用率会大幅度提高，城市交通拥堵状况得到有效缓解。

在研究中发现，这样改造的可行性在很大程度上取决于人们的意识，这既要求业主放弃地面空间带来的商业利润，又要有更高的管理要求。

在改造的底层空间中，风环境较好（V＞2 m/s）[8]的空间设置为公共半开敞空间。研究区域的道路普遍狭窄（W＜10 m）且车速较慢，结合图3、图4的分析结果，架空空间的边缘区域（靠近邻近建筑墙体）具有较好的通风环境，可以形成良好的空气流动，适合设置为行人步行通道。

在香港，随处可见的架空设计让这个人口稠密的地区保持健康和生机。在香港其他工业区的调研中，比如火炭工业区，已经有很多类似的架空设计用作公共停车空间。作为可以解决城市问题和提升旧工业区空气质量的有效途径，底层空间架空设计和改造对新兴的工业区设计和老旧工业区改造具有一定的启示和借鉴作用。

［1］叶伟华，王扬.建筑底层架空式开放空间设计［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，李朝阳，王新军.香港大型公共建筑底层架空及启示［J］.华中建筑，2009（12）：25-29.

［4］崔霖.底层架空的哲学意义［J］.华中建筑，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］谢浩.底层架空空间的优化设计［J］.建材发展导向，2001（3）：41-44.

［7］张宾.建筑底层架空对风环境影响的研究［D］.石家庄：河北工程大学，2013.

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

〔编辑：刘晓芳〕

TP302.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.150

2095－6835（2017）19－0150－03

刘思琪（1990—），男，陕西礼泉人，硕士，主要从事城市规划、绿色建筑和可持续发展等相关研究。