清華建筑日照软件使用手册SUNSHINE-V30.docx

清华建筑日照软件使用手册 1 2 清华建筑日照软件使用手册 一. 前言 二十世纪九十年代初出现的物理环境分析软件大都在UNIX工作站上 运行，其中以Radiance较为著名。近十年来随着微型计算机硬件和操作系 统的进步，人们开始注意到对于一般的设计人员来说使用这些大型科学计 算软件不太方便，有时会发生困难。因此国际上不少大学的研究人员开始 解决这个矛盾，使得当前流行的CAD平台能和这些优秀分析软件连接。使 得在微型计算机上也能较好地实现建筑物理环境的模拟。其中以美国的柏 克利大学和卡耐基梅隆大学的研究较为突出。并取得显著的效果，已经实 现了从AutoCAD软件和声、光、热、气流等计算软件的接口。开始受到设 计界的重视。此时我国的建筑和土木工程软件开发人员正在埋头开发结构 计算程序和建筑施工图的程序，对建筑物理环境的辅助分析投入和关注甚 少。建筑物理环境的研究人员对课题研究投入多，对实用技术的研发上做 得很少。 随着我国经济的发展，建筑设计标准的提高，居住环境愈来愈受到人 们的重视，建筑物理环境辅助分析和设计软件的开发开始受到重视。为了 适应我国经济的发展，2000年起建设部修编了大量的设计规范，这是非常 重要的工作。然而对于某些与环境设计相关的法规条文，我们几乎拿不出 与其较好配合的实用的环境分析计算软件。这种状况迫切需要予以改变。 研制相关的软件成为工程软件开发人员新的热点，必须使用当前最新的科 学计算方法和软件技术，从根本上推动设计技术的进步。 建筑日照是建筑物理环境的一个十分重要的组成部份。远在二十世纪 四十年代，建筑设计人员就广泛地使用作图法来计算日照。这些方法有日 影图、棒影图和影子迭合图，以及使用日规仪对建筑模型进行日影测试。 这些方法一直沿用到今日。上世纪80年代末，国外已经开始采用计算机对 日影、遮阳以及辐射热进行辅助分析。但是由于国内建筑科学应用软件开 发的滞后，直到目前许多设计单位还在使用耗时耗工的棒影图和日影图的 手工作图方法。特别在《城市居住区规划设计规范 GB 50180-93》推出日 照间距系数表后，很多的设计人员就摔掉常规的图解方法，干脆完全依靠 日照间距系数来布置建筑物。 我国国土辽阔，南北跨越纬度数大。规范规定的的设计标准-日照间 距系数是按照大寒日指标确定的，属于推荐指标。实际的日照时间限定是 作为强制性法规执行的。我国北方的多数城市，如北京来说，城市规划管 理部门2002年前执行的地方法规采用以冬至日有效日照时数为标准。由于 两者分别采用空间和时间两种不同的尺度，它们之间存在着不协调的情 况。在我国的高纬度地区，现有间距系数指标和日照赔偿界限之间的矛盾 更为突出。 对于当前居住小区复杂的建筑布置环境，实际的建筑布置常常不符合 90年代制表测算时的建筑形式，因此简单地按间距系数布置建筑常常造成 失误，造成方案不能通过审批，给业主和设计单位带来时间和人力的损 失。在居住区规划和日照民事纠纷责任认定中，为了维护法律的公正，必 须精确地计算窗口实际的日照时间。 我国过去开发的CAAD软件大多不能计算日影遮蔽时间，有的软件只 是简单地用计算机模仿过去的手工图解方法或者采用瞬时阴影迭合算法的 计算精度和速度达不到要求。国外的一些建筑软件虽有生成建筑物指定时 刻瞬时日影和日照动画的功能，却不能统计有效日照时间，不能符合我国 城市居住区规划设计规范条件要求。 当前迫切需要能快速精确进行日照计算和分析的软件。清华大学建筑 学院CAAD教研室王 诂自1996年起经过多年的努力终于在1999年正式推出 建筑日照软件V1.0版。该软件使用AutoCAD的ObjectARX 技术开发，可以 在挂靠在AutoCAD软件上运行。它向用户提供了多种日照分析手段。其中 包括“天空图法”、“日照圆锥面法”、“日照等时线”、“返回光线 法”、“逆日影法”及“极限容积”[注]六种方法。这些方法中的许多 技术实现是清华原创，国内从未见报道。这些方法可以对单栋建筑或建筑 群体作全面的日照分析，能够处理复杂的建筑形式和布局，能预测规划地 段的极限容积形体和容积率。程序中采用了计算机图形学中的解析计算方 [注]其中“逆日影法”是编者 1997 年提出，见《CAADRIA1997 论文集》，“极 限容积”算法是编者在 2004 年提出。 清华建筑日照软件使用手册 3 4 清华建筑日照软件使用手册 法、动态搜索方法和遗传算法，并对计算过程进行了加速处理，较好地提 高了日照分析的速度和精度。它取代了过去的传统作图方法，成为国内最 先进的日照分析软件，使我国的建筑日照辅助分析技术为之一新。 该程序完全按照我国规范要求编制。考虑了今后规范的发展和各地区 地方法规的特殊要求。用户可以在AutoCAD 中建模或直接采用其它建筑 软件的建筑设计图