一、正交试验设计

      正交试验设计是研究多因素多水平的一种设计方法，它是以概率论数理统计、专业技术知识和实践经验为基础，充分利用标准化的正交表来安排试验方案，并对试验结果进行计算分析，最终达到减少试验次数、缩短试验周期以及迅速找到优化方案的一种科学有效的计算方法。
      在容积率、建筑密度和楼宇栋数一定的基础上，笔者对兴盛园大型居住区进行基于正交试验设计的规划调整。采用正交试验设计的原因，一是可以减少方案个数，将各方案的变量标准化，并利用影响因素来控制方案的设计；二是能够明确影响试验指标的各因素的主次顺序；三是可以迅速找到优化方案，大大缩短设计周期。进行正交试验设计的思路如下：

(1) 确定影响因素。首先，在建筑平面布局中，将住宅群体的通风主风道迎向主导风作为影响因素之一，选取实际建设中最为典型的行列式布局与错列式布局方式；其次，在空间高度控制上，选取常见的北高南低、中间高四周低、低层布置在迎风一侧作为影响因素；最后，在住宅单元组合方式上，以最为常见的单栋、2 栋并联、3 栋并联为影响因素 ( 表 4)。

(2) 确定考察指标。在空气流场中，各点的温度、速度等均有不同程度的差异，这种差异可以用不均匀系数来表示。因此，本文以不均匀系数作为评价大型居住区通风性能和均匀度的指标，并以各测试点的风速平均值作为评价大型居住区风环境对热舒适性的贡献的指标。

二、大型居住区规划多方案提取

      根据 L9 正交表，笔者以兴盛园大型居住区为原型提取其单元尺寸，并以满足《城市居住区规划设计规范》(GB50180—93)(2002 年版 ) 和日照要求为前提，提取除原始方案之外的 9 个大型居住区规划方案 ( 图 5)。

大型居住区规划多方案的风环境模拟分析

      考虑到全国位于亚热带季风区和温带季风区的城市较多，夏季受东南季风或西南季风影响较大，故在各方案风环境模拟边界条件的风向设置上，本文采用了西安市夏季常见的西南主导风向。通过对距地面 1.5 m 高度处的风速进行分析，在建筑前后、左右和间距中点的地方均匀选取空气环境参数测试点，对各方案距地面 1.5 m 高度处的风环境进行模拟 ( 图 6)。
      从各方案风环境模拟的结果可以看出，高层建筑造成的风影效应是非常明显的，且风影区的大小伴随着建筑面宽和高度的增加而加大，在风影区中容易形成涡流风效应，因此引起尘土及垃圾上扬，造成空气污染。在各方案风环境模拟中，在基地西北角出现了风速分布最大值区域，原因是由于风的角隅效应，居住区中的开敞空间往往能够形成较大的风速。

基于正交试验设计的大型居住区规划多方案提取与布局调整

一、各因素影响权重及最优因素确定

      在 9 个方案中，每个方案提取 60个点的风速值进行计算，得到各方案的不均匀系数 ( 表 5)。其中，不均匀系数最低者为方案 9，即建筑平面布局为主风道迎向主导风向，空间高度控制为低层布置在迎风一侧，住宅单元组合方式为 2 栋并联。此外，模拟结果显示，方案 2、3、6、8 的不均匀系数均低于原始方案，其余方案的不均匀系数则高于原始方案。

二、规划策略

      结合《城市居住区规划设计规范》(GB 50180—93)(2002 年版 ) 与正交试验设计中对改善通风作用的模拟分析，笔者归纳总结出大型居住区的规划策略如下：

(1) 在建筑平面布局方面，尽可能地调整大型居住区上风向前几排建筑的朝向，使得居住区内的主风道迎向盛行风向 ( 图 8)，这样既有利于主导风深入到居住区内部，改善居住区内部自然风的均匀性，又能够使住宅内部的空气得到优化。

(2) 在空间高度控制方面，在满足《城市居住区规划设计规范》(GB 50180—93)(2002 年版 ) 和设计要求的日照条件的基础上，尽可能将建筑高度的梯度变化与主导风向调整成垂直关系 ( 图 9)，这种布局方式既能够增加建筑的迎风面，又有利于改善住宅区内夏季的通风状况。

(3) 在住宅单元组合方式方面，通过模拟方案可以看出，住宅建筑的面宽设置在 40 m 左右是比较适合的，面宽过大会导致主导风在建筑后部