Building improvement proposals for older residential communities in cities in mainland China to combat large respiratory infectious diseases.

1. 华中科技大学建筑与城市规划学院
前 期 调 研 | 场 地 布 局 | 建 筑 单 体
2020.5.23 姓名：安沛航 学号： U201516036 指导老师：刘小虎

2. 目录
01
前期调研
02
场地布局
03
建筑单体

3. 前期调研
01

4. 前期调研-资料总结
• 疫情相关：
• 1特别关注｜助力防疫：关于新冠肺炎病毒传播在建筑中的影响和控制建议
• 2专业助力抗疫（二）｜关于诊室内医护人员防护：防疫诊室送风与排风口设置的优化建议
• 3办公建筑应对“新型冠状病毒”运行管理应急措施指南
• 4徐磊青：社区生活圈就是防灾防疫圈
• 5徐磊青 | 高密度环境的公共空间品质：挑战与对策
• 6城市新型病毒防疫，规划建筑师能做什么？
• 7以建筑学角度浅谈公共建筑卫生防疫
• 8民众防疫离不开健康住宅
• 9一个“宅家抗疫”的理想户型，2.0版本来了！
• ……

5. • 健康住宅相关：
• 10住宅设计中应注意的卫生防疫问题
• 11现代住宅设计中卫生防疫问题浅析
• 12居住区规划及住宅设计中的卫生防疫问题初探
• 13住宅卫生防疫设计浅议
• 14健康住宅的设计策略探讨
• 15健康住宅套型质量的判断
• 16关于生态健康住宅环境的设计研究
• 17 Health Care Spending And Use Among People Experiencing Unstable Housing In The Era Of Accountable
Care Organizations
• 18 Indoor Air Quality and Human Health
• 19 How Does Household Residential Instability Influence Child Health Outcomes A Quantile Analysis
• 20 Housing as a determinant of health equity
• ……

6. • 疗愈环境相关：
• [1]黄舒晴,徐磊青.疗愈环境与疗愈建筑研究的发展与应用初[]A&C 案例剖析
2017.10
• [2]王哲,蔡慧. 医疗环境中的景观疗愈因子及其规划[J]调查研究 Volume19
January 2018
• [3]钟丽冰.疗愈空间的光环境设计[J]规划设计 | PLAN & DESIGN Volume 20
May 2019
• [4] Hui Cai, PhD1 , Yi Lu, PhD2 , and Hugo Sheward, PhD.A Historical Study of
Chinese Nursing Unit Design Evolution Since 1989 [J]Health Environments
Research & Design Journal 2019, Vol. 12(4) 53-66
• ……

7. • 建筑通风相关：
• [10]杜冠洲,韦古强,沈小伟, 刘广东.健康住宅的设计策略探讨[J]建设科技
• [11]李运强.关于生态健康住宅环境的设计研究[A] 1006-6012（2015）11-0062-01
• [12]王巧宁.住宅室内通风换气与设计影响因素分析[A]产业观察·
居舍 2019 年 6 月
（中） [13]刘志勇.自然通风在住宅建筑设计中的应用[J]工程科技 [14]郝俊红,王曦溪,
张 鹏.住宅室内通风换气及设计影响因素研究[J]城市住宅 C&H
• ……

8. 基本信息-防疫性设计策略总结（摘选）
• 1入门洗消间（结合卫生间布置）
• 2保证每个隔离空间独立南北通透
• 3不同卧室-入口流线分流
• 4半室外空间（结合植被，窗景）
• 5设置分离的居家办公空间
• 6日光浴的空间（半室外空间结合，南面阳台）
• 7电梯 通风窗/通风装置 ，无人时的消毒设备设置
• 8健身舱，日光浴舱，
• 9快递集散空间（无接触配送）（小区门口：回旋 放大空间 方便居民）
• 10 垃圾处理收集点（避开主要流线，配备消杀功能，高危，单独配备）密闭式可移动。每一户设自
家密闭式垃圾桶（门外）
• 11室内储藏（食物，蔬菜）空间（可设置多阳台：北面储物阳台，或扩大厨房面积）
• 12底层入户 入户大堂/底层架空，避免底层住人，（建议放健身舱，快递集散空间 楼栋门口）

9. 基本信息-防疫性设计策略总结(摘选)
• 13屋顶花园 排风口，厕所排气口，不让气流回旋，避免气溶胶传播。植被选择抑菌类植被。
• 14设置大自然的正向元素：平静缓和的流水、健康繁茂的枝条和花朵、有前展性的开放空间、和草
原相关的元素（如散开的树木、广阔的草地、以及小鸟等不具有危害性的动物）
• 15建议加入入口花园，内庭花园和近距离绿化等。入口处应设置具有吸引力的景观， 可以观看到内
部环境。
• 16视线设计:考虑高大有屏蔽效果的树木及植被等加以遮挡令人紧张不然的事物，设施。(例如大型
垃圾箱，配电柜等设施)
• 17室外花园或景观区需要有足够的防晒和避雨空间
• 18休憩空间物理围合度
• 19花园或景观区内应提供适合患者的散步路线，道路应平坦，无台阶或陡坡，并
• 有足够的宽度以方便轮椅使用；路线中应设计休息点
• 20室内外交互的位置，应考虑加设过渡空间（外廊、树冠、和半开放的有屋顶空间等）
• 21过渡空间中的无障碍设计
• 22尽量考虑南北朝向来延长室内自然光照时间
• ……

10. 基本信息-武汉疫情调研统计
基础信息：小区，城区，建成年代，场地面积，建筑
面积，建筑密度，容积率。
疫情信息：确诊病例，疑似病例。
特殊参数：综合病患指数，病患密度，病患扩大系数

11. 综合病患指数= 确诊病例人数+疑似病例人数/4
病患密度=（综合病患指数/建筑面积）*100000
病患扩大系数=病患密度*10000000
基本信息-武汉疫情调研统计

12. 0
500000000
1E+09
1.5E+09
2E+09
2.5E+09
3E+09
3.5E+09
4E+09
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
3500000
4000000
4500000
5000000
1
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106
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116
121
126
建筑面积-病患扩大系数相关性
建筑面积/m^2 病患密度扩大系数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1
5
9
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17
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25
29
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37
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49
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57
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69
73
77
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89
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97
101
105
109
113
117
121
125
129
病患密度-容积率相关性
病患密度 容积率
综合病患指数表达了一个更加需要被警戒的病患数量，其是确诊人数加上部分疑似病例人数。我本想
找到一些相关数据依据，来估算疑似病例人数中会出现多少确诊，但是没有找到相关研究数据。因此，
我粗略将疑似人数乘以四分之一作为去其中可能包含的实际确诊人数。病患密度的概念比较好理解，
表达建筑之中的确诊病患的分布密度，公式中的10^6是为了量级上便于观看和比较｡病患扩大系数就是
病患密度的10^8倍，为了在量级上比较接近建筑面积等大额数据，便于进行分析比较。
基本信息-武汉疫情调研统计

13. 病患扩大系数与建筑面积呈现一定反比关系。
一定原因是：小区相对建筑面积过小，必要
交通流线上人流重复度较高
0
500000000
1E+09
1.5E+09
2E+09
2.5E+09
3E+09
3.5E+09
4E+09
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
3500000
4000000
4500000
5000000
1
6
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126
建筑面积-病患扩大系数相关性
建筑面积/m^2 病患密度扩大系数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1
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9
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53
57
61
65
69
73
77
81
85
89
93
97
101
105
109
113
117
121
125
129
病患密度-容积率相关性
病患密度 容积率
病患密度与容积率并无明显线性关系。
但是如果分段考虑：病患密度较高的区间对应的
容积率几乎全部在3以内，大部分在2以内；而病
患密度较低的区间，对应容积率基本在2以上，大
部分达到了3
基本信息-武汉疫情调研统计

14. 场地布局
02

15. 场地布局-选址
武昌区-楚材社区

16. 场地布局-选址
武昌区 楚材社区
小区建成时间：1996
场地面积： 44827m^2
建筑面积： 130000m^2 容积率：2.9
确诊病例：30 人 疑似病例： 14 人
综合病患指数： 33.5 病患密度：62.6 （属于统计数据中的高密度病患社区）

17. 场地布局-原场地风环境模拟分析-主要技术手段
针对呼吸道感染疾病这类疫情，风环境是重点考量对象，因此本次设计中重点采用了基于OpenFOAM
（Field Operation and Manipulation）算法引擎的CFD建筑风环境模拟软件对场地中住宅的通风现
状进行模拟，从而进行对本次设计进行优化。
OpenFOAM简介：
OpenFOAM是一个完全由C++编写的面向对象的CFD类库，采用类似于我们日常习惯的方法在软件中描
述偏微分方程的有限体积离散化，支持多面体网格（比如CD-adapco公司推出的CCM+生成的多面体网
格），因而可以处理复杂的几何外形，其自带的snappyHexMesh可以快速高效的划分六面体+多面体
网格，网格质量高。支持大型并行计算，针对OpenFOAM库的GPU运算优化也正在进行中 。
简单来讲，OpenFOAM是一个针对不同的流动编写不同的C++程序集合 ，每一种流体流动都可以用一
系列的偏微分方程表示，求解这种运动的偏微分方程的代码，即为OpenFOAM的一个求解器。针对一
个简单的单相牛顿流体层流运动，icoFoam即可进行求解。

18. 场地布局-原场地风环境模拟分析-以原址为例的风环境分析过程
1-软件内网格建模

19. 场地布局-原场地风环境模拟分析-以原址为例的风环境分析过程
2-基础信息设置（包括场地信息和计算设置）
3-模拟计算过程

20. 场地布局-原场地风环境模拟分析-以原址为例的风环境分析过程
4-可视化分析成果
风速矢量 风速 风压
……

21. 当前建筑布局不适合自然通风，布局内部的建筑周边风速基本为0
场地布局-原场地风环境模拟分析-风速

22. 由风压分布可知，北侧迎风面承接风压过大，导致场地内部建筑通风性能差
场地内部建筑群风压趋近一致，建筑南北立面无压差，导致室内通风也不佳。
场地布局-原场地风环境模拟分析-风压

23. 场地布局-场地布局改良
设计过程中以CFD风模拟成果为
主要评价依据，逐步分析改良
其间进行了多次模拟分析，并且场
地布局与单体设计同步进行，
此为最终设计方案。
理想化通风改良结果：建筑间隔排
布，扩大间隔，保证迎风面风压
与此同时有助于北侧建筑的日照时
间

24. 场地布局-改良后风环境
改良后场地 软件内网格建模

25. 可视化分析成果
风速矢量 风速 风压
……
场地布局-改良后风环境

26. 场地布局-改良后风环境

27. 建筑群直接迎风面扩大，风压更加明显
场地布局-改良后风环境

28. 场地布局-前后风环境模拟对比-风速
场地布局重新设计后:
效果基本理想，通风能够深入建筑间隔，
估计到几乎所有建筑的迎风面
未经设计的原场地:
建筑布局不适合自然通风，布局内部的建
筑周边风速基本为0

29. 场地布局-前后风环境模拟对比-风压
场地布局重新设计后:
建筑南北立面形成明显风压压差,
利于室内通风
未经设计的原场地:
由风压分布可知，北侧迎风面承接风压过大，
导致场地内部建筑通风性能差
场地内部建筑群风压趋近一致，建筑南北立
面无压差，导致室内通风也不佳。

30. 场地布局-总平面图

31. 场地布局-总平面图
私家车流线：一条主路连接两个出入口，出入口附近设地下停车
场入口。
货运流线：社区综合管理中心和快递集散处都可以承担货物集散
的功能；
单独货运车道通往每一栋住宅楼，疫情严重期间可送货到户。
人行流线：人行流线可以避开货运流线和私家车流线;沿小区外围
设置绿化和铺地,承担人流交通功能的同时兼具舒缓人们心情的作
用,有助于提升人们免疫力。

32. 场地布局-总平面图
采用单元式景观构造
可以进行自由密铺拼接
不同单元可以进行组合拼接,
以适应形状不规则的场地
廊架·
秀场
商摊·
展示
凉亭·
聚会
台阶·
观演

33. 建筑单体
03

34. 卫生间 厨房
客厅
卧室1 卧室2
住宅基础模块
客厅连接 留出入口
客厅南向
空间交错
保证北侧卧室南向采光
调整客厅外形
增设入户洗消
调整卫生间面积
建筑单体-生成

35. 增设半室外空间（阳台，外廊）
建筑单体-生成

36. 建筑单体-生成-平面

37. 建筑单体-生成-户型

38. 建筑单体-生成-通风设想
客厅南北通透形成
穿堂风，带动室内
整体风速。
北侧卧室可利用迎
风面进行直接通风。
卫生间和南侧卧室
开内窗，利用客厅
的主要室内通风带
动室内通风。

39. 建筑南立面整体朝向南偏西30°
目的是让建筑的北立面朝向北偏东
30°，让其最大程度上垂直于武汉盛
行风风向，促进室内通风。
建筑单体-平面图初案

40. 建筑单体-平面图初案-风速矢量模拟

41. 建筑单体-平面图初案-风速矢量模拟
由通风模拟分析结
果可以得知，
室内通风趋势基本
上与预想类似。
东侧户型的北卧室
的通风效果明显不
如西侧户型的北卧
室。
楼梯间的北侧迎风
面对于室内通风的
利用效率不佳。应
当可以加以利用

42. 建筑单体-平面图初案-风压模拟
风压模拟图中可以明
显看出：
除了东侧户型北卧室
以外，其他卧室都呈
现负压空间，有较高
防疫性能。

43. 建筑单体-平面图初案-设计改进设想
改进思路是减少北
侧卧室的侧窗，让
气流集中在北窗。
在楼梯间公共区域
临近户型的餐厅外
墙处增设通风排气
口，让楼梯间北侧
迎风面进入的气流
参与到户型内部通
风之中。

44. 建筑单体-改进后最终户型平面方案
楼梯间迎风面增加开窗面积；
北卧室均只保留垂直迎风面的一扇窗；
住户内餐厅和客厅链接位置的公共空间处外墙增设可控通风井。
(设计过程中进行过多次通风模拟和设计改良，此处不再赘述)

45. 建筑单体-改进后最终户型平面方案-可控式通风井

46. 楼梯间迎风面所创造的
室内气流通过通风管井
进一步促进室内通风。
当希望减弱室内通风时，
可控制其关闭。
建筑单体-改进后最终户型平面方案-可控式通风井

47. A
A
建筑单体-改进后最终户型平面方案-可控式通风井

48. A-A剖面
建筑单体-改进后最终户型平面方案-可控式通风井

49. 可控式通风窗井
促进室内通风
A-A剖面
建筑单体-改进后最终户型平面方案-可控式通风井

50. 建筑单体-改进后最终户型平面方案-风速矢量模拟

51. 建筑单体-改进后最终户型平面方案-风压模拟

52. 建筑单体-改进前后通风模拟性能对比-风速矢量
改进后：
迎风面单一开窗有助于北卧风速提升
可控式通风管井有助于客厅内部通风
改进前

53. 建筑单体-改进前后通风模拟性能对比-风压
这一卧室的风压性能改善最为明显

54. 建筑单体-改进前后通风模拟性能对比-风压
改良前 改良后
负压面积有所提升，防疫性能得以改善

55. 上午 中午 下午
建筑单体-改进后日照效果

56. 建筑单体-改进后日照效果

57. 此卧室虽然缺乏自然光直接日照，但是有极佳的通风性能和负压性。
此卧室虽然自然通风最弱，但是有较好的负压性能和最充足的自然光日照。
此卧室虽然负压性能最差，但是有相对充足的自然光日照和很好的自然通风。
建筑单体-通风/日照防疫性能互补

58. 建筑单体-最终户型方案-平面图
一梯两户（剪刀楼梯分离流线）
双卧室均配备半室外空间（阳台）
可以用于隔离房间使用
卫生间有自然采光，盛行风驱动的
室内通风方向，可控内窗防止卫生
间气流倒灌。
厨房推拉门打开可以与餐厅空间进
行结合，
形成较大的聚餐空间以供日常使用。

59. 建筑单体-最终户型方案-平面图
一梯两户（剪刀楼梯分离流线）
双卧室均配备半室外空间（阳台）
可以用于隔离房间使用
卫生间有自然采光，盛行风驱动的
室内通风方向，可控内窗防止卫生
间气流倒灌。
厨房推拉门打开可以与餐厅空间进
行结合，
形成较大的聚餐空间以供日常使用。

60. 建筑单体-最终户型方案-平面图
一梯两户（剪刀楼梯分离流线）
双卧室均配备半室外空间（阳台）
可以用于隔离房间使用
卫生间有自然采光，盛行风驱动的
室内通风方向，可控内窗防止卫生
间气流倒灌。
厨房推拉门打开可以与餐厅空间进
行结合，
形成较大的聚餐空间以供日常使用。

61. 建筑单体-最终户型方案-平面图
一梯两户（剪刀楼梯分离流线）
双卧室均配备半室外空间（阳台）
可以用于隔离房间使用
卫生间有自然采光，盛行风驱动的
室内通风方向，可控内窗防止卫生
间气流倒灌。
厨房推拉门打开可以与餐厅空间进
行结合，
形成较大的聚餐空间以供日常使用。

62. 建筑单体-最终户型方案-平面图-流线

63. 隔墙防止水花喷溅感
染;
划分出 玄关-洗消 这
一半围合的半污染区，
配合紫光灯消毒。
此段隔墙埋设紫光灯消毒
设备管线，可同时为玄关，
室内贮藏间以及封闭式垃
圾存放间同时提供紫光消
毒。
建筑单体-最终户型方案-平面图-洗消区

64. 这段隔墙内部内置活动门,日常时可将此门隐藏在墙体内部,
形成较大的玄关空间
特殊时期可以抽出墙体中活动门,将洗消池彻底隔离并持续
消毒,避免感染风险
建筑单体-最终户型方案-平面图-洗消区

65. 建筑单体-最终户型方案-平面图-洗消区

66. 洗手池A 洗手池B 洗手池C
建筑单体-最终户型方案-平面图-洗消区

67. 水龙头水流流速 8L/min, 测试时间30s.
1-3:洗手池A-C只打开水龙头；4-6：洗手池A-C打开水龙头洗手.
溅射点直径 小于1mm
溅射点直径 1-5mm
溅射点直径 大于5mm
建筑单体-最终户型方案-平面图-洗消区

68. 测试数据来源：S.Yui , M. Muzslay , K. Karia , B. Shuttleworth , S. Ali , N. Dudzinska , P. Wilson Evaluation of droplet production
by a new design of clinical handwash basin for the healthcare environment[J]Journal of Hospital Infection 103 (2019)
e110ee114
建筑单体-最终户型方案-平面图-洗消区

69. 建筑单体-最终户型方案-平面图-卧室

70. 次卧
主卧
卧室作为隔离间，采用多边形而非一
般的矩形，室内空间多钝角显得更加
开阔，可以提升心理舒畅感，安全感。
建筑单体-最终户型方案-平面图-卧室

71. 次卧
主卧
卧室作为隔离间，采用多边形而非一
般的矩形，室内空间多钝角显得更加
开阔，可以提升心理舒畅感，安全感。
建筑单体-最终户型方案-平面图-卧室

72. 建筑单体-最终户型方案-平面图-贮藏空间
阳台储物区域适合
存放需要光照，通
风的物资。主要以
蔬菜为主。
室内储物间适合存
放需要避免日照风
吹的物资。（清洁
用品，坚果，皮革，
药品等等）
垃圾间用于存放有
害垃圾，内部可配
备相应安全消毒设
施，自用密闭式垃
圾桶避免污染。
疫情期间每天/每
周由专业处理人员
集中处理，最大程
度上保证安全。

73. 建筑单体-最终户型方案-轴测图

74. 首层主要为公共服务空间，主要包括：
值班室，安保，管理，检查功能等等。
自行车库，鼓励绿色出行，提供行车便利
商铺空间，提供足不出户的购物体验，兼
具疫情期间无接触快递集散功能。
健身舱，新兴功能单元，私密性，便利化，
清洁化，高水准的健身设施。在疫情隔离
期间依旧可以发挥作用。
建筑单体-首层平面图

75. 首层主要为公共服务空间，主要包括：
值班室，安保，管理，检查功能等等。
自行车库，鼓励绿色出行，提供行车便利
商铺空间，提供足不出户的购物体验，兼
具疫情期间无接触快递集散功能。
健身舱，新兴功能单元，私密性，便利化，
清洁化，高水准的健身设施。在疫情隔离
期间依旧可以发挥作用。
建筑单体-首层平面图

76. 首层主要为公共服务空间，主要包括：
值班室，安保，管理，检查功能等等。
自行车库，鼓励绿色出行，提供行车便利
商铺空间，提供足不出户的购物体验，兼
具疫情期间无接触快递集散功能。
健身舱，新兴功能单元，私密性，便利化，
清洁化，高水准的健身设施。在疫情隔离
期间依旧可以发挥作用。
建筑单体-首层平面图

77. 首层主要为公共服务空间，主要包括：
值班室，安保，管理，检查功能等等。
自行车库，鼓励绿色出行，提供行车便利
商铺空间，提供足不出户的购物体验，兼
具疫情期间无接触快递集散功能。
健身舱，新兴功能单元，私密性，便利化，
清洁化，高水准的健身设施。在疫情隔离
期间依旧可以发挥作用。
建筑单体-首层平面图

78. 建筑单体-首层平面图-健身舱

79. 配合行政管理手段：
疫情期间限时开放；
预约申请；
定时消毒清洁；
健身舱同时配备基础健康检测装置，
兼具健康监控功能;
记录使用者信息，如发现疑似感染症
状，可循迹发现所有使用者。
预约系统 住户单元
1
2
3
……
健康检测系统
清洁消毒
住
宅
入
口
健
康
登
记
信
息
实时
监测
发
现
异
样
楼栋管理处
及时
处理
住
户
调
查
加
强
医疗卫生单位
发
现
确
诊
建筑单体-首层平面图-健身舱

80. 所有大门进出者在门口值班室进行
信息登记。（配合人脸识别，出入
证识别，体温监测）
配备基础洗消设施（活水洗手池，
消毒液，紫光灯消毒）
进楼入户交通流线与楼内人员使用
健身舱的流线基本不重叠，避免感
染。
北侧出入口在平时可以加强人流分
流，疫情期间关闭（火灾等紧急状
态下可以强制打开）只留南侧一个
出入口，对所有进出人流监管。
建筑单体-首层平面图-流线

81. 自行车车库鼓励住户使用自行车绿
色出行。并且可以设置可租赁使用
的单车（不同于一般的共享单车，
楼内租赁式单车只对用户开放，需
要停在楼内，有更好的质量和更全
面的维护）
疫情严重阶段，可将自行车移动至
室外，自行车库清理后用作公共物
资储备仓库。以供楼内住户使用。
与商业区域相结合，定时进行物资
补充。
物资仓库的两个进出口都设置洗消
设施，最大程度上避免感染，保证
清洁安全。
建筑单体-首层平面图-流线

82. 商业生活区平时兼具便利售货，简
餐提供以及快递代收功能。
疫情期间可以楼内部分入口，阻断
人员流动。利用窗口与户外进行物
资交换以及快递集散。
楼内住户同样通过窗口进行快递收
取，住户的快递收取流线途径洗消
区域，加强消毒清理，降低风险。
建筑单体-首层平面图-流线

83. 顶层设屋顶花园，提供无需离开住宅楼的室外体
验。
给隔离期间的住户提供安全体验室外新鲜空气的
机会。
自然景观有助于提升免疫系统，有助身心健康。
屋顶的充足日照有助于老年人身体健康。
建筑单体-顶层平面图

84. 建筑单体-整体轴测图

85. 住宅外围设置足够大的半室外空间，
布置绿植景观。
绿植景观一方面有助于提升空气质量，
另一方面根据疗愈环境理论，视野内较多的规律性自然
景观有助于病患康复。
建筑单体-立面图

86. 屋顶绿化，为住户提供足不出户体验室外绿化环境的机
会
在基础立面上利用阳台栏杆的构造形成连续的光影律动
效果
建筑单体-立面图

87. B-B 剖面 C-C 剖面
B B
C
C
建筑单体-剖面图

88. B-B 剖面 C-C 剖面
建筑单体-剖面图-楼梯间

89. 感谢观赏