作者同济大学408研究小组研究员吴夏安，同济大学建筑与城市规划学院教授、博士生导师徐磊青，同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生仲亮在《规划师》2020年第8期撰文，文章对新颁布执行的《城市居住区规划设计标准》(GB50180—2018) 进行了分析。首先，基于我国国情和规范体系的相关要求，通过建立不同密度的指标模型，分析了《城市居住区规划设计标准》(GB 50180—2018) 规定的15分钟生活圈密度情况。其次，提出了针对15分钟生活圈指标的三个观点：①当前《城市居住区规划设计标准》(GB50180—2018) 中规定的居住密度偏高；② 15分钟生活圈的建议居住人口规模为3万～7万人， 适宜密度为1万～3 万人/ 平方公里；③ 15分钟生活圈的步行距离宜为800～1100m。
一、方法及思路
（一）新版国标框架下生活圈的城市人口密度适用范围
新版国标依据城市所处的建筑气候区划的不同，从用地控制的角度对社区生活圈的密度提出了要求。基于其对生活圈人均居住区用地面积的规定，可以推算出相应的生活圈人口密度水平。进一步以住宅用地面积作为“桥梁”，则可以大致推算出不同生活圈人口密度情况所对应的城市整体的人口密度水平。在新版国标中，不同情况下15 分钟生活圈居住区的住宅用地比例存在明确的指标要求。而居住用地作为城市用地的主要组成部分，在国标和各地方城市规划中都受到严格的控制，其占城市整体的用地比例具有较高的稳定性。《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB50137—2011) 中提出，居住用地占城市建设用地的合理比例为25.0～40.0％。根据《中国城市统计年鉴2017》，2016年我国281 座城市的居住用地占城市建设用地的比例平均值为31.5％。尽管居住用地除住宅用地外，还包含了服务设施用地，但由于服务设施用地面积相较于住宅用地很小，可将其忽略不计。在一座生活圈规划得到深入落实的城市中，可以认为这座城市中所有的住宅用地都已经被包含在了生活圈用地当中。此时，城市内全部生活圈的总住宅用地与城市居住用地的总面积大体相等，生活圈人口密度与城市人口密度间大致存在以下关系：
据此，可推算出新版国标框架下生活圈所适用的城市整体人口密度情况，如表1所示。
表1 新版国标人口密度分析
注：y 为居住用地占城市建设用地的比例，表中“人口密度最大值”和“人口密度”数据为推算值。
（二）人口密度适用范围分析
在新版国标框架下，15分钟生活圈居住区容许的最大人口密度为3.6 万～3.8 万人/平方公里。在我国当前的居住用地构成比例下，若一座城市中的所有居住区指标都满足新版国标的要求，那么该城市所能达到的最大人口密度为2.34 万～2.52万人/平方公里。
《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB 50137—2011) 提出，人均城市建设用地面积的合理范围为85.1～105.0平方米/人，据此推算的城市合理人口密度为0.95万～ 1.18万人/平方公里。根据对2016年我国110 座大城市(城区常住人口在100万以上500万以下的城市)的数据进行分析，我国大城市市辖区的常住人口密度平均值为1.31万人/平方公里。可见，新版国标所能适应的城市人口密度水平，已经超出了我国规范的相关要求，也已超过了我国大城市的平均人口密度水平。
然而，我国仍然存在不少超出新版国标适用范围的超高密度城市区域。例如，在上海人口密度最高的虹口区，2016 年的人口密度已达到了3.52 万人/平方公里，大大超过了新版国标所对应的最高城市人口密度2.52 万人/平方公里。若想在不改变人口密度现状的情况下，在这些超高密度城区内进行生活圈的规划建设，就必须基于新版国标的框架，提出适用于更高密度条件下的生活圈规划和设计方法。
（三）模型的基本背景
本次研究通过建立指标模型的方式对生活圈的密度进行探索，并对模型的背景做出如下假设。
假设1：建筑气候分区。由于在我国不同的建筑气候分区内，新版国标对生活圈的用地控制指标有所不同，假设下文中所有的生活圈模型都位于Ⅲ建筑气候分区内。
假设2：城市肌理。假设生活圈模型内的城市路网为理想的正交体系，所有地块为大小相等的正方形，路网密度始终保持不变，所有道路的等级相同，道路宽度相同，且范围内没有河流、山脉等会阻碍人步行的自然边界。同时，地块内部所有的步行道路，以及建筑体和绿化等物理要素的分布遵循正交的方格网体系。
假设3：生活圈的形状。为明确模型中生活圈的形状，假设常数r 为一个居民在该生活圈的规定时间b 分钟内可以步行的最远距离，以该居民步行的起点为圆心，建立平面直角坐标系。在假设2的条件下，该居民在b分钟内所能到达位置的函数为：
由函数图像可知(图1)，此时生活圈的形状为一个对角线与道路重合、边与道路呈45°角的四边形。
图1 正交路网体系下生活圈的函数模型
二、15分钟生活圈的大小
（一）方法介绍
新版国标在其后文的说明部分中提到了15分钟生活圈的大小：15分钟生活圈用地面积为130～200hm²，10分钟生活圈用地面积为32～50hm²，5分钟生活圈用地面积为8～18hm²。现可对这个用地大小的合理性进行检验：首先，取15分钟生活圈800～1000m的上限1000m，代入图1中的r，可以计算得到图中菱形图像的生活圈面积为198hm²。如果取下限800m代入r，那么可以计算得到图中菱形图像的生活圈面积为127hm²。可见，新版国标的有关规定与上文中生活圈面积的推导结果在数值上基本一致，新版国标中关于生活圈用地大小的规定基本上是合理的。
新版国标对于生活圈面积大小的规定也可在实地调研中得到证明。在参与编制宁波市15分钟生活圈规划导则的过程中，研究小组针对宁波市15分钟生活圈的大小也进行了计算(图2)。在调研过程中，项目组尝试采用多源数据的方法，首先通过“安居客”获取宁波市小区信息，并将其与POI数据内的小区数据结合，经过名称、经纬度两次筛选，剔除重复小区，共获取宁波市中心城区内居住区信息3638条，可较全面反映中心城区内的居住区情况。由于居住区周边道路系统不规则，每个社区15分钟生活圈的形状也并不规则。然后，根据宁波市规划局提供的道路网络数据，在GIS中利用网络分析工具进行计算。项目组设定步行速度为60米/分钟，步行时间为15分钟，即步行距离为900m，计算得到宁波市主城区内3638个小区的15分钟社区生活圈的平均面积为1.52km²，剔除河流以后为1.45km²(本次研究中假设小区没有围墙)。此外，研究发现宁波市核心区内15分钟生活圈的面积会比较大，如解放南路小区的15分钟生活圈面积就达到了1.98 km²，而城区边缘的15分钟生活圈面积则相对较小，这与生活圈内的路网密度有关。研究结果表明，宁波市的15分钟生活圈面积与新版国标中的规定基本一致。
图2 宁波市15 分钟生活圈
下文中关于15分钟生活圈密度的计算，将基于2km²的面积来进行推导。
三、15分钟生活圈的密度
根据新版国标的相关规定，可对国标框架下所允许的15分钟生活圈的密度进行推导。
（一）国标最大用地强度模型
研究首先考察新版国标框架下15分钟生活圈居住区达到最大密度时的状况，将指标按新版国标中的上限进行取值：人口规模取用15分钟生活圈居住区的最大人口数10万人；住宅用地的容积率取上限值3.1(此模型中将居住建筑楼层数假定为16层)；住宅的人均建筑面积以小康社会人均住房建筑面积35 m²为标准；人均公共绿地面积、城市路网密度和道路宽度均取下限值为标准；居住区配套设施除“应配建设施”外，其余所有设施均不予设置，配套设施的人均指标取三级生活圈的下限指标之和为标准，即人均建筑面积为3570平方米/千人，人均用地面积为5290平方米/千人。此时，模型指标如表2所示。
表2 国标最大用地强度模型指标
可见，当模型的人口规模达到新版国标框架下的最大值10万人时，即使四大类用地的各项指标都依据最低标准进行取值，此时生活圈的半径依旧会超过1km的国标理想范围。同时，此时的生活圈模型还存在以下问题：城市道路用地比例、生活圈人均用地面积均低于新版国标要求的最低值；毛容积率高于1.5的上限值；配套设施的种类和数量少。因此，该模型并不是新版国标要求下生活圈的理想图景，未能体现宜居环境的精神。
在满足新版国标要求的前提下，可对国标最大用地强度模型进行优化。模型取值如下：以1km作为生活圈半径；为营造“窄马路，密路网”的步行友好环境，取14km/km²作为城市路网密度的标准；配套设施人均指标以三级生活圈的上限指标之和为标准；其余指标的取值与上述表2的最大用地强度模型相同。此时，该模型的对应人口规模为7万人，各项指标如表3所示。此时，生活圈内的各项指标符合新版国标要求，该生活圈的人口密度也已高达3.5 万人/平方公里。
随后，研究进一步考察此时模型中住宅日照情况的合理性。根据此时的地块指标，可对住宅用地进行规划，如图3所示。日照计算结果显示(图4)，在该模型的指标要求下，住宅的日照条件可以满足大寒日日照时数不少于2小时的要求。
图3 住宅布局示意
图4 住宅日照计算
（二）更大开发强度的生活圈模型
1.实验模型1——部分配套设施与住宅叠合
土地综合利用、建筑功能混合是高密度背景下城市发展的共同策略。目前，国内对建筑功能混合的应用主要集中于配套设施的综合建设方面。从国际经验来看，这种做法仍属于较低水平的土地综合利用方式。通过将居住功能与配套设施进行整合开发，打造居住综合体，能够有效进一步提高土地的开发潜力。例如，新加坡的海军部村庄项目(Kampung Admiralty) 就是这方面的优秀案例。2016年，国务院提出在全国范围内推广街区制住宅，这将使一些住宅建筑尤其是建筑底层部分拥有更好的可达性和商业价值，为居住功能与非居住功能的混合提供了有利的现实条件。
研究设想部分配套设施与住宅在理想状况下进行叠合时的生活圈密度情况。假设除新版国标中要求“应独立占地”和“宜独立占地”的配套设施采用独立占地的方式进行设置外，将其余所有配套设施与住宅建筑进行叠合(图5)。每项配套设施的建设均以新版国标中规定的单项设施最大建筑面积和单项设施最小用地面积为标准。根据对三级生活圈规模的规定，假设每个15分钟生活圈包含4个10分钟生活圈，每个10分钟生活圈包含4个5分钟生活圈。此时模型内“应独立占地”和“宜独立占地”的配套设施配置情况如表4所示。
图5 配套设施与住宅叠合示意
表4 15 分钟生活圈内“应独立占地”和“宜独立占地”的设施
注：表中带“*”的数据为模型计算中所取用的假设值。
假设所有配套设施的总建筑面积相比标准国标模型保持不变，减去独立占地配套设施总建筑面积之后，剩余的配套设施总建筑面积即为与住宅进行叠合的配套设施总面积。假设在国标最大用地强度修正模型中的住宅用地改变为以居住为主的混合功能用地后，总的用地面积和建筑占地面积均保持不变，增加的建筑面积全部通过提高容积率的方式提供。此时模型的各项指标如表5所示。
相比国标最大用地强度修正模型，将部分配套设施与住宅叠合后，实验模型的总用地面积缩小了17.5％，密度提高显著。此时以居住为主的混合功能用地的容积率已超过新版国标对住宅用地3.1的最高容积率要求，模型整体的毛容积率也已超过1.5的上限值，但居住综合体的平均层数依旧仅为16层，日照情况也可以满足规范要求，然而其人均用地已突破了新版国标的下限水平。
2.实验模型2——置换地块附属绿地为公共绿地
生活圈内的绿地主要由两部分构成：地块内的附属绿地及公共绿地。目前，生活圈对绿地的要求主要集中于公共绿地这一类型上，新版国标中提出15分钟生活圈居住区内人均公共绿地的总面积要达到4平方米/人。然而，公共空间面积的供应与公共性并不必然挂钩，因此更应该关注的不是4m²本身，而是如何通过法规更好地实现公共性的问题。
应该说，公共绿地和附属绿地之间并不存在本质的差别，两者的差异仅仅在于公共性不同。对生活圈的环境而言，真正重要的仅是生活圈内的绿化总量，绿化的实现方式和土地权属可以说并不重要。在城市高密度的压力下，地块的公私属性往往会逐渐模糊。通过对政策和法规的调整，使私人地块具有一定的公共性是可能的，如新加坡政府就长期从政策上鼓励私人地块的首层空间向公共开放。
若地块内的附属绿地能够转化为公共绿地，就有可能在维持人均公共绿地面积不变的情况下减少多带带配置的公共绿地面积，进一步提高生活圈用地的集约化程度。模型2中对具体的转化方式做出如下假设：当地块内的附属绿地总量高于该地块绿地率所要求的绿地面积时，多出部分的附属绿地将向公众开放并转化为公共绿地。当前，我国的附属绿地建设模式主要是直接的场地绿化。若立体绿化在我国能得到大量实施，将极大提高附属绿地布置的总量和灵活性。因此，立体绿化可作为提高生活圈绿化用地集约化程度的有效手段。
模型2以实验模型1 为基础，假设立体绿化主要在以居住为主的混合功能用地和独立占地的配套设施用地内进行(图6)，两类用地内的绿地率指标要求假设为35％。根据两类建筑的形体特点，假设对独立占地的配套设施主要进行屋顶绿化，对居住综合体主要进行架空层绿化和墙体绿化。
图6 置换附属绿地为公共绿地示意
参考《上海市屋顶绿化技术规范》，研究对独立占地配套设施的屋顶绿化做出如下假设：屋顶绿化的总面积占屋顶总面积的80％，屋顶绿化类型为花园式绿化。对于居住综合体，由于其立体绿化方式多样，直接进行立体绿化面积的测算存在困难，故研究从极限值角度对其进行考察。参考《深圳市立体绿化实施办法(征求意见稿)》，假设居住综合体的立体绿化折算总面积达到“其他类”20％的上限值。综上所述，两类用地在保证自身绿地率不变的前提下一共可提供公共绿地80906m²，独立设置用地的公共绿地总面积可随之减少为0.199km²。此时模型的各项指标如表6所示。
表6 实验模型2指标
与实验模型1相比，模型2的总用地面积减小了6.1％。在绿地置换的过程中，由于生活圈内的绿地总量和人均公共绿地面积均未发生改变，可认为密度的提高并不会对生活圈的环境和居民的日常生活造成显著影响。
3.实验模型3——路网密度取下限值
假设将城市路网密度调整为新版国标所允许的下限水平8km/km²，模型3的各项指标将如表7所示。此时模型的总用地面积下降显著，人口密度达到了4.97 万人/ 平方公里，居住综合体的布局依旧可以满足我国住宅建筑日照规范的要求(图7，图8)。
表7 实验模型3指标
图7 实验模型3 居住综合体布局
图8 实验模型3 居住综合体日照计算
（三）中等强度生活圈模型
假设把居住区的开发强度定义为中等，如住宅用地的容积率为2.5(这是很多住宅用地开发的上限值)，在此要求下按照国标允许的条件建模，并把路网密度定为最高，绿地指标取下限值，则可以得到生活圈的居住人口为6.2万人，人口密度为3.1万人/平方公里(表8)。可见，在中等开发强度下，生活圈已经可达到一个很高的密度水平。
表8 中等强度生活圈模型指标
（四）较舒适的生活圈模型
1.模型1——小高层住宅生活圈
尽管国标最大用地强度修正模型的各项指标处于新版国标的要求范围内，但该生活圈的环境已不是一个能令人感到舒适的居住状态。国标最大用地强度修正模型中住宅用地3.1 的容积率已属于一个较高的值，它并非我国住宅建设的一般水平，如我国西北小城市的住宅容积率一般仅为1.0～2.5。
在新版国标中，15 分钟生活圈居住区的控制人口规模为5万～10万人，控制范围为0.8 ～ 1.0 km。据此，可将模型1的人口规模调整至最低值5 万人，并保持1 km 的生活圈范围不变。假设维持国标最大用地强度修正模型中的住宅用地建筑密度、住宅人均建筑面积、人均公共绿地面积、城市道路用地各项指标、配套设施人均建筑面积和人均用地面积保持不变，则此时模型的各项指标如表9所示。
表9 较舒适的生活圈模型1 指标
此时生活圈住宅用地的容积率可由国标最大用地强度修正模型中的3.1 降低至1.72，住宅平均层数由16层降低至9层，城市风貌大为改善。
2.模型2——多层住宅生活圈
在我国当前的住宅用地审批中，多以1.5 作为住宅用地容积率控制的最低限值。在居住建筑都是多层建筑的情况下，可对较舒适的生活圈模型1 进一步进行优化，结果如表10所示。
表10 较舒适的生活圈模型2 指标
结果显示，在保证生活圈内人均公共绿地、城市路网密度和人均配套设施用地按最高标准配置的前提下，当住宅用地容积率控制在1.5时，对应的生活圈人口密度为2.3万人/ 平方公里，人口规模为4.6万人。该人口规模略低于新版国标的最低标准，但仍然为一个较合理的水平。此时，城市风貌得到进一步优化，住宅布局以多层建筑为主。
四、结论与讨论
通过对15分钟生活圈指标模型进行文本分析和建模计算，可以得到如下结论：在以2km²作为生活圈面积的情况下，国标允许的15 分钟生活圈的最大居住密度约为4.3万人/ 平方公里。当生活圈的最大人口数由10万人减少至7 万人时，最大居住密度也可达到3.5万人/ 平方公里。若进一步通过功能整合的方式进行设计，在模型整体上不超出国标框架的前提下，15分钟生活圈可达到的极限人口密度理论上甚至可超过6万人/平方公里。
若要保证生活圈环境具有一定的舒适性，则建议将15分钟生活圈的密度控制在2万～2.5万人/ 平方公里的水平。这是基于生活圈全部是6 层多层住宅(容积率1.5)或9层小高层住宅(容积率1.7)时的情况计算而得的。若以此时的模型为基础，适当提高住宅用地的容积率，则人均公共空间面积和配套设施配置水平可得到进一步的提高。相对来说，此时的模型在具备较高环境品质的同时仍具有较强的发展潜力，是一个可根据各地实际需要进行调整的较舒适的生活圈模型。
回到本文需要回答的三个问题，可从以下方面进行探讨：
(1)15 分钟生活圈密度偏高。
当模型的人口规模达到新版国标规定的最大值10万人时，生活圈内的人口密度将达到4.3万人/平方公里，此时土地开发强度也将达到一个很高的水平。此模型中即使四大类用地的各项指标都依据最低标准进行取值，生活圈的半径依旧会超过1km的国标理想范围，同时多项用地指标也将不满足新版国标的最低要求。因此，10万人的人口规模并不是新版国标中生活圈的理想图景，也未能体现宜居环境的精神。
因此，本文认为新版国标允许的15分钟生活圈人口密度偏高。通过计算得知，为保证宜居的生活圈居住环境，将15分钟生活圈的人口规模控制在7万人以下较为适宜。由上文中的模型计算可知，在居住人口规模为7万人时，15分钟生活圈也能达到很高的生活圈人口密度(3.5 万人/平方公里)，甚至更高( 如降低路网密度的情况)。
(2) 建议15分钟生活圈居住人口为3万～7万人。
考虑到联合国人居署的人口高密度门槛为1.5 万人/ 平方公里，如果把人口数降为3 万，那么这个15分钟生活圈将近似于小高层生活圈(表9) 和多层生活圈(表10) 的状态。对步行半径为1 km的生活圈来说，生活圈的人口规模为3万人是较舒适的生活圈密度，即使把人口数降至3 万，依然可以达到高密度的情况。因此，本文认为符合我国普遍国情的15 分钟生活圈人口数应该为3万～7万，较舒适的15分钟生活圈密度为1万～3万人/平方公里。
(3)15分钟生活圈半径建议为800～1100m。
生活圈的半径直接决定了生活圈的面积。当前新版国标中15 分钟生活圈的面积被规定为1.3～2.0km²。它以15分钟步行800～1000m为基础，具有一定的道理且基本符合实际情况，但也在客观上造成了生活圈面积较小的状况。
根据第三版《建筑设计资料集》第一分册中的“人体尺度”篇章，我国居民的综合平均步速( 包括少青年、中年和老年) 为1.22米/ 秒，即每分钟步行距离为73m，15分钟步行距离为1100m。如此，则根据图1进行推算，15分钟生活圈的最大面积可达到2.4km²。在路网密度较高的情况下，15 分钟生活圈是可能达到这一面积的上限值水平的。
本文讨论的15分钟生活圈是对城市进行的机械分隔，未提到相邻生活圈的重叠。但在城市单元组成结构的规划上，仍然对我国缓解城市社会的原子化发展趋向有所助益。此外，新版国标没有涉及相邻生活圈间的设施共享问题，也没有对城市中的新老建成区、不同类型的住区分别加以讨论，这些问题都应该在未来得到进一步的研究。
