CN117010059A - 高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法 - Google Patents

高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法 Download PDF

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CN117010059A CN202310878488.7A CN202310878488A CN117010059A CN 117010059 A CN117010059 A CN 117010059A CN 202310878488 A CN202310878488 A CN 202310878488A CN 117010059 A CN117010059 A CN 117010059A
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Abstract

本申请属于城市设计技术领域，公开了一种高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，包括：步骤1，生成建筑可建设范围三维盒子Vb；步骤2，计算高校用地中各类建筑的建设总量；所述各类建筑的建设总量包括校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量；步骤3，对各建设量进行拆解进一步分类，计算各类建筑的建设量Fx；步骤4，对所述进一步分类后的各建筑类别进行分区，计算对应的用地分区面积Zx；步骤5，将各类建筑的用地分区面积Zx置入步骤1中生成的建筑可建设范围三维盒子Vb中，生成实际规划设计场地中的各类用地分区试排模型，实现对规划设计阶段高校用地指标的合理性进行提前反馈。

Description

高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法
技术领域
本申请属城市设计领域，具体涉及在大学城城市设计或高校校园规划设计中，针对高校用地，利用数字化技术进行各类校舍建设量测算与各类用地分区面积分配的方法。
背景技术
高校用地因其内部建筑功能高度混合、建筑肌理类型复杂等特点，一直是城市设计中空间形态设计的难点。
发明专利“城市设计中基于形态类型的建筑体量数字化生成方法”，专利号ZL202210969295.8，针对七类常见地块肌理形态类型，公开了一种用于城市设计阶段的建筑体量数字化生成方法，将二维用地性质及其相关指标转化为三维建筑体量。但该方法面对高校用地时则面临很大困难，因为高校通常采用单位大院模式，内部包含多种用地功能分区及多种建筑体量肌理类型，无法进行简单的归类与生成。当前国内相关技术仍缺乏有效的数字化解读或转化的方法。
发明专利“一种大学校园的规划布局分级生成方法”，申请号CN202210181789涉及一种大学校园规划布局的分级生成方法，是基于大数据搜集与案例筛选，并依靠人工智能算法的黑箱训练完成，并未对高校用地内部的功能分区方法、建设量测算方法等的工作原理有任何涉及。大数据案例学习的方法取决于所选取案例的合理性，但事实上受到形成时代差异、建设时序等多因素综合影响，城市中的已建高校案例与当代规划设计中的理想形态存在差异。例如在当代高等学校建筑面积指标要求、建筑设计规范等的约束下，一个形成于八十年代以前的高校校园对于当代的校园规划设计是不具备学习价值的。而现实城市中的案例多是不同年代逐渐积累的结果，大数据的方法很难剔除不具备学习价值的案例，从而高效为当代高校校园的规划设计服务。
目前国内的相关设计流程中，大学城城市设计阶段多采用较为粗犷的管理方法，即赋予高校地块一个弹性很大的指标。而具体建设量计算往往要到大学校园建筑设计阶段，依靠人工查询相关规范指标，再进行建筑体量试做，不仅需花费较大量时间与精力，指标是否合理也需要等到建筑设计阶段才能进行有效反馈。而事实上在规划设计阶段，因为不同高校的具体需求而导致的功能体量差异基本可以忽略，仅需根据一般高校建设标准进行建设量估算，从而为合理的地块指标赋值提供依据。
发明内容
发明目的：提供一种高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，打通从测算规则解析到数字化运算，再反馈规划设计的过程，从而为规划设计的合理性与有效性提供支持。
发明内容：本发明提供的高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，包括如下步骤：
步骤1，生成高校用地的可建设范围，同步生成建筑可建设范围三维盒子Vb；
步骤2，计算高校用地中各类建筑的建设总量；所述各类建筑的建设总量包括校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量；
步骤3，对校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量进行拆解进一步分类，计算各类建筑的建设量Fx，其中x表示对校舍建筑进一步分类后的建筑类别；
步骤4，对所述进一步分类后的各建筑类别进行分区，根据各类建筑的建设量Fx计算其对应的用地分区面积Zx；
步骤5，将各类建筑的用地分区面积Zx置入步骤1中生成的建筑可建设范围三维盒子Vb中，生成实际规划设计场地中的各类用地分区试排模型。
优选的，步骤1中还包括计算总建筑面积：
其中，n表示共有n个地块；j表示高校用地中的第j个地块，Aj表示第j个地块的面积，Rj表示第j个地块的容积率上限。
优选的，步骤1中所述生成建筑可建设范围三维盒子Vb的生成方法为：将各地块建筑退让用地红线距离控制线框沿Z轴拉升至建筑高度上限H，所述Z轴是指与水平坐标垂直的方向。
优选的，步骤2中，计算所述校舍建筑必配量F必，方法如下：
F必＝N本*P总，
N本表示本科生规模，P总表示生均建筑总指标；
计算所述校舍建筑选配量F选，方法如下：
其中Ni指各类专业人群规模，Pi各类专业人群人均建筑指标；专业人群包括研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员、继续教育工作人员；
计算所述其他建设量F其他，方法如下：
F其他＝F总-F必-F选。
优选的，步骤3中所述对校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量进行拆解进一步分类是指：
校舍建筑必配量包括教室、实验实习用房、院系及教师办公用房、图书馆、室内体育用房、师生活动用房、学生宿舍，单身教师宿舍、食堂、校行政办公用房、后勤及附属用房的建设配量；
校舍建筑选配量包括专业人群实验研究用房、专业人群图书馆、专业人群学生宿舍、留学生生用房、外籍教师其他生活用房；
其他建设量包含专职科研机构用房、继续教育用房、重点实验室、教学陈列、创业基地、学术交流中心的建设量。
优选的，当建筑类别x的量属于校舍建筑必配量时：
Fx＝N本*Px
N本表示本科生规模，Px表示类别x的生均建筑指标；
当建筑类别x的量属于校舍建筑必配量时校舍建筑选配量时：
Fx＝N专*P专
N专表示研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员或继续教育工作人员，P专表示与N专对应的研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员或继续教育工作人员的生均指标。
优选的，步骤4中对所述进一步分类后的各建筑类别进行分区，同一类建筑属于同一个区；同一个区可以包括不同的建筑类别；
将用地分为校舍建设用地、体育建设场地、专用绿地三大区；
其中，校舍建设用地包含公共教学用地、专业教学用地、生活用地、公共设施用地、办公管理后勤用地、研发办公用地、交流中心用地；
体育建设场地包含跑道与足球场、其他室外球场、室内体育用地；
其中，室内体育用房属于校舍建设用地中的室内体育用地；
教室和继续教育用房属于校舍建设用地中的公共教学用地；
实验实习用房、院系及教师办公用房、专业人群实验研究用房属于校舍建设用地中的专业教学用地；
学生宿舍、单身教师宿舍、食堂、专业人群学生宿舍、留学生生活用房、外籍教师其他生活用房属于校舍建设用地中的生活用地；
图书馆、师生生活用房、专业人群图书馆属于校舍建设用地中的公共设施用地；
校行政办公用房、后勤及附属用房属于校舍建设用地中的办公管理后勤用地；
专职科研机构用房、重点实验室、教学陈列、创业基地属于校舍建设用地中的研发办公用地；
学术交流中心属于校舍建设用地中的交流中心用地。
优选的，根据各类建筑的建设量Fx计算其对应的用地分区面积Zx，表示如下：
Zx＝Fx/Lx/Dx
Zx表示x类别建筑的用地分区面积；
Lx表示x类别建筑的层数；
Dx表示x类别用地分区中的建筑密度。
优选的，专用绿地面积Z专用绿地，计算方式如下；
Z专用绿地＝A–Z体育总–Z校舍总
其中，Z校舍总＝∑xZx，Z体育总表示体育建设场地总面积，A表示该高校用地地块的面积。
优选的，步骤1中基于基础设计条件生成高校用地的可建设范围；
所述基础设计条件包括各地块范围线、建筑退让用地红线距离控制线、各地块面积A、容积率上限R和建筑高度上限H。
有益效果：
1)与当代中国高校规划设计的逻辑方法有效衔接。
本发明与中国当代高校规划设计的逻辑方法有效衔接，综合考虑了相关技术规范及管理规定的要求，并进行有效转化，使得计算机可以依据本发明提出的步骤与方法进行指标解析与建设量估算，可操作性强。操作过程中的各步骤可进行数据读取与统计，发现不合理的部分可适时进行人工参数调节，从而高效服务于当代规划设计实践。
2)规划设计阶段即可提前发现不合理指标，进行及时优化调整。
相较于规划设计阶段采用较为粗犷的管理方式，校园建筑设计阶段人工建筑体量设计与建设量计算同步开展的工作流程，本发明提出的方法可以对规划设计阶段高校用地指标的合理性进行提前反馈，帮助规划设计方案阶段用地划分及指标赋予的推敲与优化，而不是到了设计流程后端发现不合理再进行反复，因此可以大幅提升规划设计阶段方案的科学性与合理性，优化了工作流程。
3)提升工作效率。
相较于传统方法，本发明提出的方法可以大幅提升工作效率，即将程序性的估算工作交给计算机，而将需要选择与判断的部分交给人，并可以实现数字化辅助工作与人工设计的有效互动，各类用地分区在实际场地中的排布模型可以与下一阶段的形态设计高效对接，帮助设计师进行直观判断。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请方法步骤流程图；
图2是置入的基础条件示意图；
图3是建设量拆解图；
图4是各类建设量与用地分区适配图；
图5是各类用地分区及建筑面积比较图；
图6是各类用地分区在实际场地中的试排图。
具体实施方式
本发明的高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，用地导入、生成可建设范围
所述用地导入是指置入基础设计条件Ⅰ到AutoCAD中，如图2所示，基础设计条件Ⅰ包含各地块范围线、建筑退让用地红线距离控制线，读取各地块面积A、容积率上限R、建筑高度上限H。
其中，各地块范围线、建筑退让用地红线距离控制线为矢量图形文件，各地块容积率上限R、建筑高度上限H为数字，计算可建设的总建筑量，输出F总(总建筑面积)，计算方法如下：
其中，j表示第j个地块，n表示共有n个地块；
同步生成建筑可建设范围三维盒子Vb；
生成建筑可建设范围三维盒子Vb的生成方法为：将各地块建筑退让用地红线距离控制线框沿Z轴拉升至建筑高度上限H。
步骤2，各类建设总量计算
输入目标参数Ⅱ，包含高校类型、本科学生规模N本、专业人群规模N专。
其中高校类型指根据现行相关标准(如《普通高等学校建筑面积指标》(建标191-2008)划分的普通高等学校类别，根据《高等职业学校建设标准》划分的普通高等职业学校类别)。根据上述标准，查表可得该类型高校所对应的校舍建筑面积生均总指标P总。
所以，生均建筑总指标P总及专业人均建筑指标Pi均由相关指标查表所得，根据全国及地方性建设标准，如《普通高等学校建筑面积指标》(建标191-2018)、《高等职业学校建设标准》、《江苏省建设用地指标》(2022年版)等，查询表格数据内置于计算程序，也可进行人工调节。
专业人群是指研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员、继续教育工作人员等。
计算校舍建筑必配量F必，计算方法如下：
F必(校舍建筑必配量)＝N本(本科生规模)*P总(生均建筑总指标)，
校舍建筑选配量F选，计算方法如下：
其中Ni指各类专业人群规模，Pi指查表所得的各类专业人群人均建筑指标。
其他建设量F其他计算方法如下：
F其他(其他建设量)＝F总(总建筑面积)-F必(校舍建筑必配量)-F选(校舍建筑选配量)
步骤3，建设量拆解与分配
步骤3.1，先计算校舍建筑必配量F必的分项内容，具体查询《普通高等学校建筑面积指标》、《高等职业学校建设标准》中各类学校、各级办学规模所对应的各类必须配置校舍项目的建筑面积指标要求；
图3所示，校舍建筑必配量包括教室、实验实习用房、院系及教师办公用房、图书馆、室内体育用房、师生活动用房、学生宿舍(公寓)，单身教师宿舍(公寓)、食堂、校行政办公用房、后勤及附属用房的建设配量。
如F图书馆(图书馆必配建设量)＝N本(本科生规模)*P图书馆(生均图书馆建筑指标)。
步骤3.2，F选包含的项目如图3所示，计算校舍建筑选配量F选的分项内容，具体根据上述两项标准中N专所包含的专业人群对应的校舍建筑面积指标要求；
如图3所示，校舍建筑选配量包括专业人群实验研究用房、专业人群图书馆、专业人群学生宿舍(公寓)、留学生生用房、外籍教师其他生活用房；
如若有留学生，则F留学生生活用房(留学生生活用房建筑面积)＝N留(留学生规模)*P留学生生活用房(留学生用房生均指标)。若没有该类专业人群，则该类选配量为0。
步骤3.3，其他建设量，具体可包含专职科研机构用房、继续教育用房、重点实验室、教学陈列、创业基地、学术交流中心等
输出各类建设量Fx的数值；
其中x表示必配项目中的教室、实验实习用房、院系及教师办公用房、图书馆、室内体育用房、师生活动用房、学生宿舍(公寓)，单身教师宿舍(公寓)、食堂、校行政办公用房、后勤及附属用房中的任一类建筑；或，选配项目中的专业人群实验研究用房、专业人群图书馆、专业人群学生宿舍(公寓)、留学生生用房、外籍教师其他生活用房中的任一类建筑；或，专职科研机构用房、继续教育用房、重点实验室、教学陈列、创业基地、学术交流中心中的任一类建筑；
步骤4，各类用地分区的面积分配
根据相关规范要求将高校用地进行分区，参照相关规范要求，如《江苏省建设用地指标》(2022年版)对高等教育用地的要求，将高等教育用地分为校舍建设用地、体育建设场地、专用绿地三大类别。
其中，校舍建设用地包含公共教学用地、专业教学用地、生活用地、公共设施用地、办公管理后勤用地、研发办公用地、交流中心用地等；
体育建设场地包含跑道与足球场、其他室外球场、室内体育用地等。
其中，室内体育用房属于校舍建设用地中的室内体育用地；
教室和继续教育用房属于校舍建设用地中的公共教学用地；
实验实习用房、院系及教师办公用房、实验研究用房(专业人群)属于校舍建设用地中的专业教学用地；
学生宿舍、单身教师宿舍、食堂、学生宿舍(专业人群)、留学生生活用房、外籍教师其他生活用房属于校舍建设用地中的生活用地
图书馆、师生生活用房、图书馆(专业人群)属于校舍建设用地中的公共设施用地；
校行政办公用房、后勤及附属用房属于校舍建设用地中的办公管理后勤用地；
专职科研机构用房、重点实验室、教学陈列、创业基地属于校舍建设用地中的研发办公用地；
学术交流中心属于校舍建设用地中的交流中心用地；
水体与绿地属于专用绿地；
根据步骤3计算出的各类建设量Fx的值计算对应的用地分区面积Zx。
具体方法如图4所示，同类图案填充的建筑功能对应置入该图案填充的用地分区，Zx(某类用地分区面积)＝Fx(该类建筑建设量)/Lx(建筑层数)/Dx(用地分区中的建筑密度)。
各类用地Lx(建筑层数)与Dx(用地分区中的建筑密度)的具体取值根据经验内置于计算程序，也可由设计师进行参数调整。
Z专用绿地＝A--Z体育总–Z校舍总。
输出各类用地分区面积Zx。
图5展示了在某大学城城市设计实践项目中计算机根据项目需求生成的各类用地分区及建筑面积的比较模型。
步骤4，用地分区置入场地：将第四步计算出的各类用地分区面积Zx置入第一步生成的建筑可建设范围三维盒子Vb。如图6所示，输出在实际规划设计场地中的各类用地分区试排模型。从而得到规划设计阶段针对实际规划设计场地的各类用地分区试排情况，并列出各类用地分区的面积，及其容纳的建筑面积。该结论反馈给设计师进行直观判断，帮助规划设计阶段用地划分及指标赋予的推敲与优化。需要说明的是，该步骤计算机生成的试排模型并非唯一解，而是一种可能情况，此处关注并非各种用地分区的位置或形态关系，而是在实际场地中的排布密度及各用地分区的大小关系。

Claims (10)

1.高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，生成高校用地的可建设范围，同步生成建筑可建设范围三维盒子Vb；
步骤2，计算高校用地中各类建筑的建设总量；所述各类建筑的建设总量包括校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量；
步骤3，对校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量进行拆解进一步分类，计算各类建筑的建设量Fx，其中x表示对校舍建筑进一步分类后的建筑类别；
步骤4，对所述进一步分类后的各建筑类别进行分区，根据各类建筑的建设量Fx计算其对应的用地分区面积Zx；
步骤5，将各类建筑的用地分区面积Zx置入步骤1中生成的建筑可建设范围三维盒子Vb中，生成实际规划设计场地中的各类用地分区试排模型。
2.根据权利要求1所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，步骤1中还包括计算总建筑面积：
其中，n表示共有n个地块；j表示高校用地中的第j个地块，Aj表示第j个地块的面积，Rj表示第j个地块的容积率上限。
3.根据权利要求1所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，步骤1中所述生成建筑可建设范围三维盒子Vb的生成方法为：将各地块建筑退让用地红线距离控制线框沿Z轴拉升至建筑高度上限H，所述Z轴是指与水平坐标垂直的方向。
4.根据权利要求1或2所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，步骤2中，计算所述校舍建筑必配量F必，方法如下：
F必＝N本*P总，
N本表示本科生规模，P总表示生均建筑总指标；
计算所述校舍建筑选配量F选，方法如下：
其中Ni指各类专业人群规模，Pi各类专业人群人均建筑指标；专业人群包括研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员、继续教育工作人员；
计算所述其他建设量F其他，方法如下：
F其他＝F总-F必-F选。
5.根据权利要求1或2所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，步骤3中所述对校舍建筑必配量、校舍建筑选配量、以及其他建设量进行拆解进一步分类是指：
校舍建筑必配量包括教室、实验实习用房、院系及教师办公用房、图书馆、室内体育用房、师生活动用房、学生宿舍，单身教师宿舍、食堂、校行政办公用房、后勤及附属用房的建设配量；
校舍建筑选配量包括专业人群实验研究用房、专业人群图书馆、专业人群学生宿舍、留学生生用房、外籍教师其他生活用房；
其他建设量包含专职科研机构用房、继续教育用房、重点实验室、教学陈列、创业基地、学术交流中心的建设量。
6.根据权利要求1所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，当建筑类别x的量属于校舍建筑必配量时：
Fx＝N本*Px
N本表示本科生规模，Px表示类别x的生均建筑指标；
当建筑类别x的量属于校舍建筑必配量时校舍建筑选配量时：
Fx＝N专*P专
N专表示研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员或继续教育工作人员，P专表示与N专对应的研究生、留学生、外籍教师、专职科研人员或继续教育工作人员的生均指标。
7.根据权利要求5所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，步骤4中对所述进一步分类后的各建筑类别进行分区，同一类建筑属于同一个区；同一个区可以包括不同的建筑类别；
将用地分为校舍建设用地、体育建设场地、专用绿地三大区；
其中，校舍建设用地包含公共教学用地、专业教学用地、生活用地、公共设施用地、办公管理后勤用地、研发办公用地、交流中心用地；
体育建设场地包含跑道与足球场、其他室外球场、室内体育用地；
其中，室内体育用房属于校舍建设用地中的室内体育用地；
教室和继续教育用房属于校舍建设用地中的公共教学用地；
实验实习用房、院系及教师办公用房、专业人群实验研究用房属于校舍建设用地中的专业教学用地；
学生宿舍、单身教师宿舍、食堂、专业人群学生宿舍、留学生生活用房、外籍教师其他生活用房属于校舍建设用地中的生活用地；
图书馆、师生生活用房、专业人群图书馆属于校舍建设用地中的公共设施用地；
校行政办公用房、后勤及附属用房属于校舍建设用地中的办公管理后勤用地；
专职科研机构用房、重点实验室、教学陈列、创业基地属于校舍建设用地中的研发办公用地；
学术交流中心属于校舍建设用地中的交流中心用地。
8.根据权利要求7所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，根据各类建筑的建设量Fx计算其对应的用地分区面积Zx，表示如下：
Zx＝Fx/Lx/Dx
Zx表示x类别建筑的用地分区面积；
Lx表示x类别建筑的层数；
Dx表示x类别用地分区中的建筑密度。
9.根据权利要求8所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，专用绿地面积Z专用绿地，计算方式如下；
Z专用绿地＝A–Z体育总–Z校舍总
其中，Z校舍总＝∑xZx，Z体育总表示体育建设场地总面积，A表示该高校用地地块的面积。
10.根据权利要求8所述高校校园规划设计中面积分配与分区测算的数字化方法，其特征在于，步骤1中基于基础设计条件生成高校用地的可建设范围；
所述基础设计条件包括各地块范围线、建筑退让用地红线距离控制线、各地块面积A、容积率上限R和建筑高度上限H。
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