地下公共及工业建筑课件

,s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y,西南交通大学 Southwest Jiaotong University,地下空间利用课程 第 五 章 地下公共及工业建筑,第一部分 地下公共建筑,民用建筑和工业建筑是建筑的两大类型，民用建筑又包括居住建筑和公共建筑。公共建筑涉及的内容包括除交通建筑和贮库之外的各种公共建筑。 地下公共建筑在功能、空间、环境、结构、设备等方面与地面上的同类型建筑并无原则上的区别，发展的历史并不长，数量也不很多，但是在实践中已经可以看到地下公共建筑在城市现代化进程中所起的积极作用，以及在城市地下空间开发利用中越来越重要的地位。 下面几幅图是已经建成的几处地下公共建筑。,第一部分地下公共建筑,伊利诺大学地下图书馆（美国）,斯德哥尔摩半地下音乐厅的休息厅（瑞典）,明尼苏达大学土木与矿物工程系地下系馆（美国）,斯德哥尔摩半地下音乐厅的舞台及观众厅（瑞典）,挪威的地下体育馆,芬兰的地下音乐厅,斯德哥尔摩市中心的地下综合体（瑞典）,旧金山市地下会议中心的展览大厅（美国）,斯德哥尔摩市中心的下沉广场（瑞典）,挪威的地下游泳池之一,巴黎市中心地下综合体的下沉广场（法国）,一、适应地下建筑特点的公共建筑类型 地下建筑的优点和缺点（或称局限性）往往是同时对应存在的。 例如：地下建筑在防护和安全上有利，但封闭的空间使人在生理和心理上不易适应；地下建筑对节约能源有利，运行费用较低，但需要较高的一次投资；地下建筑有利于创造人工环境，但却得不到天然光线和看不到外界景观；地下建筑节省用地，但在结构、防水、施工上都较复杂等等。 因此，若要使地下公共建筑富有生命力和发展前途，就应当从建筑本身的功能特性和使用者的适应程度两个方面进行评价。,第一部分地下公共建筑,第一节 地下公共建筑的类型与发展,除建筑功能上的适应性外，还应考虑建筑物的使用者在地下环境中生理和心理上的适应程度，可以用人在某一类建筑中停留时间的长短和建筑物有效使用时间的长短，来衡量人的生理和心理上的适应程度。 显然，停留时间和使用时间越短的公共建筑，就越适于建在地下空间中。,第一部分地下公共建筑,一个公共建筑应建在地下还是地上，还要受其他因素影响。因为像节省城市用地，保留开敞空间，改善城市景观，防止内外灾害破坏等，都可能在一定条件下成为肯定或否定一个公共建筑建在地下的主要影响因素。 例如，游泳池建在地下并没有明显的优点，空间上受到的局限较大，然而在北欧一些国家，如挪威、芬兰等，利用优良的地质条件，在山体岩层中建造了不少地下游泳池，效果很好。 又如，剧院每周使用时间较短，观众在其中滞留的时间也不长，建在地下又有良好的隔声条件，似乎较为有利，然而由于人员过于集中而疏散比较困难，一旦发生内部灾害，后果将十分严重，因此剧院一般不宜建在地下，防灾问题往往成为决定性的影响因素。,第一部分地下公共建筑,二、地下公共建筑发展的背景 在几十年前，公共建筑很少建在地下，但是在二次世界大战结束后的年代中，由于城市的迅速发展和科学技术的进步，地下公共建筑开始出现，到 60 年代，数量逐步增多，类型也不断扩展，在 70 年代中，形成了一定的规模，建成了一些很有特色的，对今后发展产生积极影响的地下公共建筑，为城市地下空间的开发利用增添了新的内容。 这种情况的出现，是由于存在着以下几个方面的政治、经济和社会背景。,第一部分地下公共建筑,1适应城市改造、更新和发展的需要 在城市再开发过程中，对城市交通的立体化改造，促使了商业建筑在地下的发展，与一些地下交通设施结合，形成地下城市综合体，其中的地下商业建筑作为地上商业网点的补充，在促进地下交通系统的发展，为居民和旅客提供方便的购物和服务条件，以及回收地下工程的巨额投资等方面，都起到积极的作用。日本的地下街和欧、美一些国家大型地下综合体的建设，都是在这样的背景下展开的。 城市再开发所要解决的另一个问题，是建筑密度过高和开敞空间过少。特别是在城市中心区，如果把一些按传统方式本来应建在地面上的公共建筑放到地下空间中去，最大限度地保留城市开敞空间和绿地，则城市面貌和环境将得到很大的改善。,第一部分地下公共建筑,2有助于保存地面上原有的城市和建筑风貌 在城市发展过程中，原有的城市及各类建筑的规模与不断增长的社会需求不相适应；大到城市，小到一些单体建筑，都经常面临扩建的问题。 在扩建过程中，如何使原有的城市和建筑风貌不受破坏，得到完好的保存，如何使新增部分与原有部分在风格上保持和谐一致，常成为一个敏感的，不容易妥善解决的问题。,第一部分地下公共建筑,以哈佛大学的普塞图书馆（Pusey Library）为例。在哈佛大学，历史上已经形成古典风格的校园和建筑群，保存非常完好。利用原有的三座图书馆之间的一片绿地，建一座地下图书馆，从地下均可连通，由于利用了倾斜的地形，设置了较大面积的采光窗和采光天井，使地下一层的阅览室能够得到天然光线。建成后，屋顶覆土绿化，使一座面积8000平方米的现代化图书馆完全隐蔽在大片草坪之下，在古典与现代建筑之间，取得了较完满的统一。,第一部分地下公共建筑,哈佛大学普塞地下图书馆地面部分透视,3为建筑节能提供了有利条件 地下环境在热稳定性上的突出优点，在能源比较充分，价格非常低廉时，并没有引起人们的重视，有些建在地面上的大型公共建筑，为了创造理想的人工气候，消耗了大量能源。 地下建筑的节能作用，主要是由于减少了地面建筑所不可避免的空气渗透和围护结构的失热或进热，从而在建筑的供热和供冷上获得明显的节能效益，即使扣除某些由于地下环境所需增加的能耗，如人工照明等，节能作用仍很可观。 据美国的一些实测和统计资料：大型地下公共建筑的节能效果可达到2550%，地下建筑的封闭性越强，埋置越深，节能越多，岩层中的地下建筑最封闭，节能效益最高。,第一部分地下公共建筑,4有利于防护和安全 与同类型地面建筑相比，对于来自外部的自然或人为灾害，地下建筑具有较强的防护能力。 地下公共建筑内部空间大，可容纳的人多，在战时用于人员掩蔽或物资贮存是合适的。由于公共建筑多位于城市的繁华地区，对于在街道上活动的大量人群，在短时间内迅速转入地下暂避空袭、飓风、地震等灾害，是相当方便和有效的。 北欧、西欧一些中、小国家，以及前苏联、中国等，重视民防建设，把地下公共建筑做为地下民防工程体系的组成部分。日本是多地震国，许多地下公共建筑都被纳入到城市防灾体系之中。,第一部分地下公共建筑,有一些特殊类型的公共建筑，如通信枢纽、电台、档案馆、银行的金库、博物馆的珍宝库，以及监狱等，如果建在地下，则安全问题较容易得到解决。 在瑞典斯德哥尔摩市南部一个居住区的地下岩层中，建有一座大型电话交换台，可保证在核战争条件下保持电话畅通，透视示意图见图8-4(a)。瑞典的国家档案馆, 也同样是建在该市的地下岩层中(图8-4(b)。,第一部分地下公共建筑,图84 斯德哥尔摩市的地下电话交换台和地下档案库布置示意,美国明尼苏达州改造营（Minnesota Correctional Facility )的设计从安全出发，利用场地四周较高中间低洼的地形，采用半地下掘土形式的三层地下建筑，可容纳400个犯人。10米高的覆土监狱建筑物代替了围墙，比一般监狱要安全得多，鸟瞰示意图见图85 。,第一部分地下公共建筑,图85 明尼苏达州改造营鸟瞰,三、地下公共建筑的发展趋势 世界性的政治、经济形势对地下公共建筑的发展有一定的影响。 例如，在60和70年代一度出现的国际紧张局势和能源危机，到 80年代都有所缓和，使地下公共建筑的发展趋向也随之出现了一些变化，以节能为主要目的的研究和开发势头减弱，做为民防工程的大型地下公共建筑减少（在我国仍有所发展），而更多的注意力转到了使城市功能和城市环境的改善上。,第一部分地下公共建筑,1地下空间更加开敞，与地面空间更加融合 为了使地下空间成为城市地面空间的延续和拓展状态，采用扩大出入口面积，改变出入口的阶梯式布置，设置下沉式广场、天井和大面积采光天窗等手法，加强两种空间的融合与流通，在空间上形成一个有机整体。美国半地下覆土公共建筑开放空间的几种手法见图86。,第一部分地下公共建筑,图86 美国地下公共建筑开放空间的几种手法,第一部分地下公共建筑,2充分利用现代科学技术，克服地下空间的消极因素 这种趋向主要集中在两个方面，一是尽可能多地引入天然光线，甚至设法引入地面上的景观，以减少人们对地下空间的心理上不适应感；二是建立各种开发和使用太阳能的新系统，发挥地下建筑节能的优势。,第一部分地下公共建筑,3进一步改善地下建筑环境，提高抗灾能力 一些经济发达国家对这一点都非常重视，使地下公共建筑在环境标准上至少不低于同类型地面建筑；在地下商业建筑中，宁可占用一些营业面积，也要使顾客在购物之余能在充满阳光和植物的环境中得到休息。 对于内部的安全和防灾问题，宁可付出高昂代价，采用最先进的系统与设备，以防止灾害的发生，这也是使地下公共建筑受到欢迎，保持其生命力的必要前提。,第一部分地下公共建筑,一、地下行政办公建筑 行政办公建筑的周使用率虽仅为25左右，但工作人员在其中停留的时间较长，因此一般属于不适于建在地下环境中的公共建筑类型。 但是，在70年代能源危机的影响下，在美国建造了几座规模较大的地下公共建筑，在取得一定的节能效果的同时，采取多种措施，使内部环境尽可能与地面上同类型建筑相接近，提供了一些有益的经验。,第一部分地下公共建筑,第二节 单体地下公共建筑,二、地下文教和展览建筑 文教建筑包括托幼建筑、中小学建筑、高等学校建筑，以及图书馆、文化馆、青少年宫等。 很明显，托幼建筑和中小学建筑不宜建在地下，因为儿童和青少年在其中停留和活动的时间较长，对身心不利。美国在 1974 1982 年在几个州分别建造了几座半地下覆土的小学校，教室尽量布置在对外开窗的一侧，但是后来没有更多的发展。我国有些中小学利用校园内封闭的人防工程做教室，效果不好。 至于高等学校，由于学生不是固定在某一位置活动，因此部分教室和实验室建在地下还是可取的。 图书馆建在地下，有利于人工环境的控制和书籍的保存，展览馆一般都避免使用天然光线，人在其中活动时间也不长，建在地下都是合适的。,第一部分地下公共建筑,三、地下文娱、体育建筑 文化、娱乐建筑包括影剧院、会堂、俱乐部、文化宫等，体育建筑有综合体育馆和各种单项运动的场馆，如地下网球场、冰球场、游泳池等。 这些类型的公共建筑，没有对天然光线的要求，但要求人工控制气候，故很适合于建在地下环境中，但是从防灾和安全的角度看，由于空间的封闭和疏散的困难，特别对那些人员非常集中的影剧院、会堂等，存在着较多的不安全因素和防灾上的隐患。,第一部分地下公共建筑,我国有几个城市在 70 年代结合人防工程建设，在城市土层中建造了一些浅埋的地下影剧院，用跨度 20 米左右的拱形结构。这些影剧院虽然在缓解城市文娱设施不足的矛盾上能起一定作用，但由于防护能力较差，不利于战时使用，在平时使用中，由于防灾措施不完善，也不够安全。 因此，如果花费很高的代价，在土层中建造浅埋、大跨的地下影剧院，在我国条件下是不适宜的。 在日本，像影剧院这样的公共建筑，不允许建在地下，在其他国家，也只有法国、加拿大在城市地下综合体中布置过电影院。,第一部分地下公共建筑,有一些城市有山，或者基岩埋藏较浅，有条件在岩层中建造一些公共建筑。由于岩石的防护能力较强，如果具备良好的地质条件，又在设计中妥善解决了安全和防灾问题，建造一些规模不太大的地下文娱体育设施，仍是有积极意义的。,第一部分地下公共建筑,1杭州宝石会堂围绕在杭州西湖西、南一带的山岭，有一部分延伸到市区以内。 在 70 年代，对这部分山体进行了地下空间的开发，结合人防工程和城市平时的使用要求，在其中布置了一些综合性的商业服务设施和文化娱乐设施，其中最大的一个就是宝石会堂，可容 1360 人开会或看电影，也可进行文艺演出。 整个会堂布置在一条长86m、宽20m、高16m的岩洞中，采用喷锚结构加衬套的做法，在衬套墙上每隔4m做一根壁柱，顶在岩壁上；衬套顶为先用预制拱架支撑在壁柱上，铺梁和板后再现浇混凝土，形成叠合的拱顶结构。会堂内部的建筑设计与地面上影剧院无异，在视线、音响、环境等方面均达到应有的标准。,第一部分地下公共建筑,2、斯德哥尔摩-伯尔瓦尔德音乐厅 伯尔瓦尔德音乐厅是瑞典国家广播电视台的一座音乐演播厅，可供大型交响乐队演奏，观众席围绕舞台布置，共 1306 个座位，其中 486 个可为合唱团使用。总建筑面积 900。平方米，舞台面积 275 平方米， 1979 年建成。,第一部分地下公共建筑,2、斯德哥尔摩-伯尔瓦尔德音乐厅,第一部分地下公共建筑,3、乔治城大学-雅特斯体育馆 美国华盛顿特区的乔治城大学，历史较久，校园内已没有增加新建筑的用地，但又急需扩充体育设施，因此决定在一个原有的足球场下，建一座全地下的浅埋体育馆，建成于 1979 年。,第一部分地下公共建筑,3、乔治城大学-雅特斯体育馆,第一部分地下公共建筑,3、乔治城大学-雅特斯体育馆,第一部分地下公共建筑,雅特斯地下体育馆的兴建，解决了学校建筑用地不足的矛盾，同时使原来一个简单的足球场成为一个综合的文娱体育活动中心，充分发挥了地下空间在扩大空间容量和节省土地等方面的无法代替的作用。,4挪威的地下体育建筑 北欧国家挪威的地质条件优越，国土的 70 为坚硬的岩石覆盖，有着开发利用岩石中地下空间的传统。从 70 年代开始，在一些城市郊区的山体中，结合民防工程建设的需要和考虑到在严冬季节开展户外体育活动的困难，修建了一些地下体育设施。 挪威的地下体育建筑，除很好地满足了城市居民的公共体育活动需求外，都具有平战两用功能，战时可做为人员掩蔽所，最大的可容纳 7500 人；同时，漫长的冬季使地下建筑的节能优点十分突出，与在地面上建同样的体育馆，节能效果可达到 40 50 。,第一部分地下公共建筑,4挪威的地下体育建筑,第一部分地下公共建筑,1）季奥维克游泳池,4挪威的地下体育建筑,第一部分地下公共建筑,1）季奥维克游泳池,4挪威的地下体育建筑,第一部分地下公共建筑,2）霍姆利亚运动厅和游泳池,4挪威的地下体育建筑,第一部分地下公共建筑,2）霍姆利亚运动厅和游泳池,4挪威的地下体育建筑,第一部分地下公共建筑,2）霍姆利亚运动厅和游泳池,5芬兰坦帕拉地下冰球场和游泳池,第一部分地下公共建筑,一、地下综合体的涵义和发展概况 1. 涵义 随着城市集约化程度的不断提高，单一功能的单体公共建筑，逐渐向多功能和综合化发展。一个建筑空间在不同条件下适应多种功能的需要，称为多功能建筑，例如一个会议厅可转换为宴会厅、舞厅，用于球类比赛的体育馆可转换为溜冰场等。 由多种不同功能的建筑空间组合在一起的建筑，称为建筑综合体 ，例如在一幢高层建筑中，可以在不同层面上和地下室中分别布置商业、文娱、办公、居住、停车等内容，这些内容在功能上有些联系，有的则完全无关。,第一部分地下公共建筑,第三节 地下综合体,经过进一步的发展，不同城市功能也被综合布置在大型建筑物中，成为城市综合体 ，是随着城市的立体化再开发而伴生于城市地下空间中，故称为地下城市综合体 , 简称地下综合体。 近10多年来，我国有些大城市为了缓解城市发展中的矛盾，进行了建设城市地下综合体的尝试。据不完全统计，目前正在进行规划、设计、建造和已经建成使用的已近百个，规模从几千至几万平方米不等，主要分布在城市中心广场、站前广场和一些主要街道的交叉口，以在站前交通集散广场的较多，对改善城市交通和环境、补充商业网点的不足都是有益的。,第一部分地下公共建筑,2. 内容与组成 虽然每个地下综合体的内容有多有少，都有一些相似之处，但建设的目的和所承担的主要任务并不完全一致，有的以改善地面交通为主，有的以扩大城市地面空间，改善环境，或保护原有环境为主；也有的是为了适应当地气候的特点而将城市功能的一部分转入地下空间。 此外，地下综合体还有其他一些功能，如抗御战争破坏和自然灾害，促使地下公用设施管、线的综合化等，也都是不容忽视的。,第一部分地下公共建筑,地下城市综合体一般包括以下一些内容： ( 1 ）城市地下铁道、公路隧道，以及地面上的公共交通之间的换乘枢纽，由集散厅和各种车站组成。 ( 2 ）地下过街人行横道、地下车站间的连接通道、地下建筑之间的连接通道、出入口的地面建筑、楼梯和自动扶梯等内部垂直交通设施等。 ( 3 ）地下公共停车库。 ( 4 ）商业设施和饮食、休息等服务设施，文娱、体育、展览等设施，办公、银行、邮局等业务设施。 ( 5 ）市政公用设施的主干管、线。 ( 6 ）为综合体本身使用的通风、空调、变配电、供水排水等设备用房和中央控制室、防灾中心、办公室、仓库、卫生间等辅助用房，以及备用的电源、水源、防护设施等。,第一部分地下公共建筑,3. 发展概况 地下综合体是在近三、四十年间发展起来的一种新的建筑类型，欧洲、北美和日本的一些大城市，在新城镇的建设和旧城市的再开发过程中，都建设了不同规模的地下综合体，成为具有现代大城市象征意义的建筑类型之一。,第一部分地下公共建筑,欧洲国家，如德国、法国、英国的一些大城市，在战后的重建和改建中，发展高速道路系统和快速轨道交通系统，因此结合交通换乘枢纽的建设，发展了多种类型的地下综合体；特点是规模大，内容多，水平和垂直两个方向上的布置都较复杂。 美国城市由于高层建筑过分集中，城市空间环境恶化，因此在高层建筑最集中的地区，如纽约的曼哈顿区 ，费城的市场西区，芝加哥的中心区等地，开发建筑物之间的地下空间，与高层建筑地下室连成一片，形成大面积的地下综合体。,第一部分地下公共建筑,加拿大的冬季漫长，半年左右的积雪给地面交通造成困难，因此大量开发城市地下空间，建设地下综合体，用地下铁道和地下步行道将综合体之间和综合体与地面上的重要建筑物之间连接起来。多伦多市的伊顿中心，是一个大型的综合性购物中心，商场总面积 56 万平方米，商业空间从地面上三层的玻璃顶中厅商场和十层的百货商店，一直延伸到地下空间，在地下综合体中商业也占有较大的比重。 蒙特利尔市 有六个大型地下综合体，总面积80余万平方米，仍在继续扩展。这些综合体在地下连通后，连接了地面上的高层办公楼共 146 万平方米，还有 6 家旅馆，936 套住宅，和一所大学。在地下综合体群内，共有商业空间约 90 万平方米，餐馆 128 家，电影院 22 个，剧场 4 个，展览厅 2 个，时装店 1015 家，银行办事处 25 个，以及拥有近万个车位的地下停车库， 10 个地铁车站， 2 个铁路车站和 1 个公共汽车终始站。,第一部分地下公共建筑,日本地下街始建于1930 年，50 年代起开始大发展，到 1983 年，在日本全国 20 个城市中已建有各种类型地下街76 处，总建筑面积 82 万平方米 ，全国每天约有1200万人进出地下街，因此日本地下街在城市生活中和在城市地下空间利用的领域中，都占有重要的位置，在国际上也享有较高的声誉。1973 年以后，从大规模发展转为有控制的建设，调整了指导方针，数量虽有收缩，但内部环境越来越好，抗灾能力越来越强。 日本地下街经多年发展中形成了自己的功能明确，布置简单、使用方便、重视安全等特点；在规模上，并不追求过大，目前单个地下街面积最大的不超过8万平方米，一些新建的地下街面积多在34万平方米。,第一部分地下公共建筑,在近年，我国有些大城市为了缓解城市发展中的矛盾，进行了建设城市地下综合体的尝试。 据不完全统计，目前正在进行规划、设计、建造和已经建成使用的以近百个，规模从几千到几万平方米不等，主要分布在城市中心广场、站前广场和一些主要街道的交叉口，以在站前交通集散广场的较多，对改善交通和环境，补充商业网点的不足，都是有益的。 台湾高雄市已建成一个规模很大的地下街，台北、台中、台南等城市，也正在筹建中。,第一部分地下公共建筑,二、地下综合的类型 地下综合体有多种分类方法，按在城市中的位置和作用，大致可分为以下三种类型。 1、新建城镇的地下综合体 在新建城镇或大型居住区的公共活动中心，与地面公共建筑相配合，将一部分交通、商业等功能放到地下综合体中，可节省土地，使中心区步行化，并克服不良气候的影响。这种地下综合体布置紧凑，使用方便，地面和地下空间融为一体，很受居民的欢迎。,第一部分地下公共建筑,2 与高层建筑群结合的地下综合体 附建在高层建筑地下室中的综合体 ，其内容与功能多与该高层建筑的性质和功能有关，可视为地面建筑功能向地下空间的延伸。 这类以办公和业务活动为主要功能的高层建筑，其地下综合体的内容多是为本建筑服务的设施，如停车场、各种机电设备和管、线等。,第一部分地下公共建筑,3、城市广场和街道下的地下综合体 在城市的中心广场、文化休息广场、购物中心广场和交通集散广场，以及交通和商业高度集中的街道和街道交叉口，都适合于建设地下综合体。 首先，在这些地点，各种城市矛盾，特别是交通矛盾特别突出，因而也是城市再开发的主要位置； 其次，广场和街道的地下空间比较容易开发，尤其是广场，建筑物和地下管、线的拆迁问题和对地面交通的影响都较小。,第一部分地下公共建筑,三、地下综合体建设中的几个问题 1地下综合体的主要功能 在城市矛盾中，首先表现出来而且影响面最广的是交通问题，建设以实现人、车分流和缓解地上停车空间不足为主要目的的地下综合体，是解决这一问题的有效途径。 日本面积在 5000平方米以上的大型地下街，有停车库的占 85.7 % ，说明地下街在缓解城市静态交通问题上的作用。,第一部分地下公共建筑,2商业在地下综合体中的作用 商业功能与交通功能相比虽属第二位的，然而却是不可缺少的一个组成部分。 一般来说，在地下综合体中开发商业空间的主要目的可以归纳为：用商业的高额利润吸引开发城市交通空间的投资，用商业的高额收益弥补地下交通设施收入的不足，为使用地下步行道和交通换乘枢纽的大量客流提供方便和舒适的购物、饮食、休息等服务；以及在城市商业区或大型购物中心，利用建筑物的地下室扩大商业空间容量和扩大地面上商业区步行化范围。 从总体上看，地下综合体中的商业在城市商业中所占比重很小，因为相对于整个城市，地下综合体的数量和规模是有限的，其中又只有 1 / 4 左右的面积安排商业。但是对于地下综合体所在地区来说，地下商业街对该地区商业起到重要补充作用。,第一部分地下公共建筑,3地下商业空间的组织 商业建筑也是公共建筑的一种类型。从这个意义上看，建在地面上或放在地下空间中并没有本质的区别，但是地下综合体中的商业部分，由于规模较大，在组织这部分空间时应着重考虑几个与地下空间特点有关的问题。 ( 1 ）经营方式 经营方式基本上有两种，即营业大厅式（或称商场式）和商店街式，规模特别大的，也可能同时存在两种方式。,第一部分地下公共建筑,( 2 ）合理组织商业空间中的人流和物流 人流的组织主要通过出入口的位置和宽度，门厅、过厅和通道的合理布置，以及售货点的合理分布来实现，通道除保证足够宽度（日本规定不小于 6 米）外，应尽可能短捷、通畅，避免过多的转折。 物流的组织包括商品的运输，垃圾（主要为包装用品）的清除等，都比在地面上要困难。在集中进货的出入口以内，适当设置堆放场地，迅速分送到各个商店去。除垂直运输使用电梯外，水平运输多用手推车，不用机动车，以保证安全。,第一部分地下公共建筑,( 3 ）内部环境与防灾 为了使地下商业空间具有较强的吸引力和竞争力，内部的空气环境和声、光等环境至少应不低于地面上同类建筑的标准，在某些情况下甚至应略高于地上。 由于地下商业空间内人员集中，可燃物多，疏散困难等特点，防灾问题应成为规划设计和经营管理的重点工作。,第一部分地下公共建筑,4地下综合体的建设方针 在整个城市规划和城市建设中，地下综合体虽只是一个局部，但因其内容复杂，耗资巨大，对城市生活和城市面貌都有广泛的影响，故建设应特别慎重，必须在城市发展总体规划和局部地区再开发规划的指导下进行，对建设的必要性和可行性进行科学的论证，并提出明确的建设方针。,第一部分地下公共建筑,“基本方针”规定，只有在有必要建设地下公共通道和公共停车库的情况下，才允许建地下街，商业所占比重应压缩到最小限度。 要求商业部分面积应不大于公共通道的面积，两部分面积之和应大体上相当于停车库的面积。 在防灾要求方面，规定十分严格，例如不允许地下街与周围建筑物地下室连通，防火分区的面积缩小到 200 平方米，使用明火的商店、饮食店必须在当地消防部门批准的情况下才允许集中布置在地下街中划定的防火区内等等。,第一部分地下公共建筑,(1）地下综合体的建设，应与城市再开发同时进行，应以解决所在地区的交通问题为主要目的。 (2）综合体中商业的规模应加以控制，应根据其赢利程度，以在一定时期内回收建设资金为限度。 (3）内部环境至少应不低于同类型地面建筑的标准。 (4）人员、物资和设备的安全应得到可靠的保障，并采取先进的防灾措施。 (5）合理开发和综合利用城市地下空间资源，如果地下综合体需要的规模较大而资金不足，可统一规划，分期实施。 (6）建在市中心区的大型地下综合体，在战时不宜做为永久性的人员掩蔽所。,第一部分地下公共建筑,第二部分 地下工业建筑,在地下空间中组织工业生产，一般比在地面上困难和复杂，要付出相当高的代价。从本世纪初开始，地下建筑开始用于工业生产，而且日益受到重视，主要有两个原因：一是经过战争和大量核试验，证明地下建筑具有良好的防护能力，许多国家于是把军事工业和在战争中必须保存下来的工业转入地下，二是地下空间提供的特殊生产环境，为某些类型的生产提供了良好的条件，比在地面上进行更为有利。,第二部分地下工业建筑,瑞典地下冷冻食品库,瑞典地下水电站主厂房内部,一、岩石中厂房布局的特点 由于地下厂房完全处于岩石中，所以在总体布置上有一些明显的特点。 1 地质条件在厂房布置中的重要性 地下厂房的总体布置，从工程地质和水文地质条件（以下简称地质条件）来看，要比在地面上建造厂房复杂和困难。地质条件对于地下厂房的空间大小、结构形式、施工方法、施工进度与安全、工程造价等有很大的影响，常常成为地下工程建设的一个重要的先决条件和进行厂房总体布置主要考虑的因素之一。,第二部分地下工业建筑,第一节 工程地质和工程结构对地下厂房总体布置的影响,2 .岩石中厂房布且的局限性和灵活性 在岩石中修建厂房，不但在很大程度上受地形、地质等条件的影响，而且由于形成厂房空间的六个界面都是岩石，与地面上设计厂房也有较大的差别。 在地面上建造厂房，为了使工艺流程紧凑，交通运输方便和缩短管线，往往尽可能使厂房能形成一个比较大的空间，当结构构件的跨度不能满足这个要求时，常把两个或两个以上的跨度并列起来，组成所谓多跨厂房，除了柱子所占空间外，其他部分都互相连通，即使是几个跨度和高度不相同的空间，也可以集中在一起，还可以相互垂直布置。但是这样的布置对于地下厂房来说是难于做到的，因为尽管衬砌结构可以设计成多跨并列，但对于岩石来说，仍然是一个跨度，因而就要受到岩石所能形成的最大跨度的限制。,第二部分地下工业建筑,因此，在地下厂房设计中，厂房空间一般是由单个的洞室所组成，当两个洞室需要并列布置在一起时，就必须在洞室之间保留必要厚度的岩石以承受上部山体的一部分荷载。在厂房布置时，就要使这部分岩石间壁保持最小但又安全的厚度。既然地下厂房不易组成大面积的空间，所以就需要把各个单独的洞室互相连接起来以便利生产上的联系。洞室的连接与地面上厂房两跨连接在一起时也不相同，因为除了考虑连接部分结构上的安全外，还必须考虑连接处岩石的稳定。 当不同跨度或高度的洞室垂直或成一定角度相交时，顶部岩石可能形成相当复杂的几何形状，出现缺少支承的悬岩，成为结构上的薄弱部分，在施工中都比较复杂。因此，在进行厂房总体布置时，妥善处理洞室的连接对于结构的安全和施工的方便都是很重要的。,第二部分地下工业建筑,另一方面，岩石能够成洞的条件使地下厂房的布置比地上在某些方面又有一定的灵活性。例如，只要地质条件允许，洞室跨度和高度上的变化比较灵活，在平面轮廓上可以根据需要做成矩形或圆形，洞轮廓可以是直线、折线，甚至曲线，在连接方式上，不但在水平上可互相连接，而且可以在不同高程上相交或互相穿插。这些灵活性如能充分加以利用，可以使厂房布置更紧凑，生产更方便，施工更迅速。,第二部分地下工业建筑,3岩石自然条件的充分利用 由于地下的特殊条件，建造地下厂房要花费比地面建筑多几倍的资金，建设时间也长得多，因此应当尽可能利用岩石的各种自然条件和特性，使付出的高昂代价能产生最大的效益。 岩石的最大优点是对各种武器的防护能力很强，这也是把厂房建在地下的主要目的之一。除了防止厂房受到外界因素破坏外，岩石的防护能力还能对某些有危险生产的破坏性起一定的限制作用，例如弹药和油料的贮存、核反应堆的屏蔽等，在岩石中都比在地面上安全得多。岩石中厂房的另一优点就是基本上不受外界气候条件变化的影响，对于冬季厂房需要长时期供热或夏季需要降温的地区来说。 可以节省经常的运行费用，有些地处寒冷地区的国家，大量建造地下厂房的目的之一就是节省供热费用。 此外，岩石中厂房不受外界气候和其他条件干扰的特点，还为要求恒温、恒湿，或防尘、防震等的精密生产创造了有利条件。,第二部分地下工业建筑,二、洞口的数量、位置和高程 1 洞口的防护与隐蔽 洞口的数量和位置，对于不同的防护标准，考虑的问题不完全一样。 在要求防核武器的情况下，主要是考虑一定当量的核弹在一定距离以外爆炸产生的冲击波超压对洞口的破坏作用。,第二部分地下工业建筑,2洞口位置的地质与水文条件 从地形上看，选择洞口位置要考虑山体的坡度。 一般地说，山体坡度陡说明岩石抗风化能力强，或受气候影响较小，例如北坡往往比南坡陡一些，同时坡的上表面理盖的土层较薄，这样对于洞口施工有利，切口小，减少劈坡的土石方工程量。 洞口处的山坡也不宜太陡，因为陡峭的山坡会使冲击波的反射压力增加，洞口上部岩石如果受到外力作用而塌落时，容易堵塞洞口，施工也不安全。,第二部分地下工业建筑,三、洞室的位置与洞轴线方向 洞室的位置，从埋深来看，主要决定于最小自然保护层的厚度，从水平的位置和方向看，则受到一系列工程地质和水文地质条件的影响。 1 洞顶的最小自然保护层厚度 为了使洞顶以上的岩石形成一个结构，起到拱的作用，就要求有一定的厚度，这个厚度与洞室跨度大小有关，在正常的岩石条件下，一般保护层的厚度应大于跨度的两倍才能安全。,第二部分地下工业建筑,2 地质条件对洞室位置和轴线方向的影响 影响洞室位置和洞轴线方向的地质条件主要有岩石的性质、强度和完整程度，产状要素和成层条件，地质构造情况和地面水、地下水状况等几个方面。 从岩石的性质、强度和完整程度等条件来看，洞室位置最好选在岩性均一、整体性好、风化破碎程度低、强度比较高的岩层内。,第二部分地下工业建筑,3 对于不利地质条件的正确处理 在厂房总体布置中对待地质条件的原则：尽可能选择有利条件，尽量避开不利因素。 但是，要想找到完全理想的地质条件是不可能的，在有利条件中往往包含着不利因素，在不利因素中又往往存在着转变为有利条件的可能性。例如，地下水对于地下厂房从许多方面看是不利因素，但是较大水量的地下水如果妥善加以引导和贮存，即成为可靠的水源。 因此，对待地质条件的正确态度应当是：在充分利用有利的地质条件，避开不利因素的前提下，采取必要的措施，限制不利因素的消极影响，同时在可能条件下，力争变不利因素为有利条件。,第二部分地下工业建筑,四、岩石间壁的最小厚度 在相邻的两个平行洞室之间，必须保留一定厚度的岩石。为了生产工艺布置的紧凑和减少通道长度，加快施工进度，在进行厂房总体布置时，就需要根据工程结构的要求和具体的地质条件确定一个合理的岩石间壁最小厚度。,第二部分地下工业建筑,1.岩石间壁最小厚度的经验数据 我国有不少单位，都根据大量的地下工程实践经验，提出了一些岩石间壁最小厚度的参考数字。,第二部分地下工业建筑,在国外，有的国家规定岩石间壁厚度不小于相邻较大洞室的跨度，有的国家规定不小于相邻较大洞室的跨度或高度（取二者中较大的，当地质条件较差时，在此基础上加大1.5倍）。,2 确定岩石间壁厚度需要考虑的几个因素 在确定岩石间壁的合理厚度时，要参考计算结果和经验数字，但更重要的是根据现场具体条件进行综合分析，才能做出比较符合实际的判断，一般地应考虑以下几个因素： （1）地质条件：岩石间壁的破坏，往往是由于岩体失去稳定而不是因强度不够，因此应着重研究影响间壁稳定的地质条件，例如节理发育程度，有无破碎带，岩层的倾向、倾角，有无侧向压力，层面的胶结状况，填充物性质，裂隙水多少等等。 （2）洞室的跨度与高度：洞室的跨度大，则作用于岩石间壁上的山体压力也大，因此相应加大间壁厚度是必要的，但同时还应当考虑洞室高度对间壁厚度的影响，因为在同样跨度情况下，高度越大，则间壁的长细比越大，当侧向压力较大时对稳定是不利的，因此间壁的高度与厚度应根据具体情况保持适当的比例。,第二部分地下工业建筑,（3）相邻洞室的几何关系及与岩层的关系： 两个相邻洞室的几何形状和尺寸如果相同而且岩层基本水平时 图 1016 (a) ，间壁的形状比较规则，荷载基本上对称，侧向压力较小，是比较好的情况，可以考虑适当缩小其厚度； 如岩层倾斜，则侧向压力对于 A 洞比 B 洞要大 图 1016 (b) ，应当注意图 1016 (c)、(d)为在倾斜岩层中的大小不同的洞室，C洞的跨度和高度都大于D 洞。这两种情况虽然都有侧向压力存在，但 D 的情况要比C都差些，因为 c 洞上部荷载比 D 洞大，层面又向 D 洞方向倾斜，使 D 洞受到的侧向压力较大，拱脚部分更为薄弱，因此这种布置是应当尽力避免的。,第二部分地下工业建筑,（4）间壁上岔洞的数量、大小和分布情况：间壁的整体性是保持岩石稳定的重要条件，如果间壁上岔洞较大或较多，则被分割成若干岩柱，且岩柱四周都要受到爆破的振动，因此，除十分必要，应尽量不在较薄岩石间壁上开岔洞，即使需要，也应使岔洞尺寸小，数量少，相距远，如数量较多距离较近，则应考虑适当加大间壁厚度。 （5）施工条件：施工技术条件如果不能做到毛洞轮哪尺寸准确，则岩石间壁应适当加厚，以免超挖过多或测量不准而削弱间壁，爆破作业用的方法也应仔细斟酌，因为放大炮比放小炮对岩石的振松范围要大，会影响到间壁的实际厚度。,第二部分地下工业建筑,五、洞室的合理连接方式 1 .连接方式 举例在地下厂房中，洞室之间由于生产工艺等各方面的要求，可能出现各种各样的连接方式，图1017中举出常见的几种。图中只表示了平面上的连接，如果从顶拱部分悬岩面积大小和支承条件来看，一般正交比斜交有利，单向相交比双向相交有利，而双向垂直错交和三岔相交都较为不利；如果再加上相交洞室不同跨度和高度的因素，则情况更为复杂。,图 1017 洞室平面连接方式举例,第二部分地下工业建筑,2 确定连接方式时应注意的几个问题 根据以上的介绍和分析，为了使洞室连接结构合理，施工方便，在进行厂房的平面布置时，一定要同时考虑到洞室连接部位的空间情况，使悬岩的无支承部分尽量减少。 不同高度的洞室相交，不论跨度是否相等，最好使之交于拱脚下的直墙上，以有利于保持顶拱的完整和简化衬砌的结构设计。 洞室的跨度和高度应尽量统一，并减少不同高度和跨度洞室的相交，以便于施工。,第二部分地下工业建筑,一地下厂房的内容与规模 在地下建设工业建筑，并不要求把整个工厂都放到地下。如果把全部生产过程和工厂的各组成部分都放到地下，就需要开挖大量石方。对于一般工厂而言，地下厂房的土建投资大大高于同样的地上厂房，有时高达34倍，施工期限也长得多，结合我国具体情况，主要应根据防护要求、生产特点和现场条件等因素具体分析，确定一个地下部分的合理比例（通常称为“进洞比例”），有三种不同的防护要求。 第一种要求战时能坚持生产（指直接受到袭击时），第二种要求地上部分被破坏后，地下部分仍能照常生产，第三种要求地上部分被破坏后，地下部分暂停生产。,第二部分地下工业建筑,第二节 与岩石特点有关的厂房布置问题,第一种情况要求进洞比例比较高，甚至全部生产过程都要放在地下； 第二种情况只需要把生产的核心部分或主要的生产过程放在地下，并在地下储备一定数量的原材料和半成品，进洞比例可以适当缩小； 第三种情况是指受到袭击时只要求保护关键性设备或贵重精密设备，主要的生产过程仍在地上，这样地下部分的比例更小。,第二部分地下工业建筑,生产特点是指适宜于放在地下的程度，例如，易燃、易爆、产生大量烟、尘、热或其他有害物质的生产，除特殊情况外都不宜放在地下；而要求恒温、恒湿的精密生产，如精密仪表、计量室等，放在地下环境中比较有利，可以减少外界环境的干扰，保证产品质量。 现场条件是指所选厂址的隐蔽程度和易受袭击的程度，山体中能否容纳足够大面积的地下厂房，地质条件是否适合于地下厂房所需要的跨度、高度等。现场条件中还应当包括气候条件，例如在纬度比较高，冬季供热时间比较长的地区，把厂房放在地下可以节约室内供热费用。,第二部分地下工业建筑,二、工艺、运输和分区布置问题 1 工艺流程与厂房布置 合理的工艺流程要求做到短、顺，不交叉，不逆行。因此，从保证生产的合理和提高生产效率出发，要求安排好各主体厂房、各主要通道在相互位置和高程上的关系，使这一关系适应工艺流程的要求，并经过洞口，把地下部分的生产与地面上联系起来。,第二部分地下工业建筑,工艺流程对厂房总体布置有较大的影响，有时甚至是决定性的因素，但是另一方面，必须与工程地质、工程结构和施工等要求结合起来；同类型生产的厂房布置方式有一些共同点，但又不能规定成固定的模式简单地套用。这些就是处理工艺流程和厂房布置的关系的基本原则。,2 交通运输与厂房布置 在运物工具确定后，可根据运输量和装货后的车辆宽度确定运输通道的宽度。 通道应根据需要区分为主要的和次要的，单行的和双行的，主通道一般多布置在车间中部，也可以根据工艺流程布置在车间的一侧或两侧；主通道与次要通道要互相连通，以形成一个道路网，并在相交处保证必要的转弯半径。 应当注意的是，通道所占面积与车间总建筑面积保持适当的比例，比例过高是不经济的。,第二部分地下工业建筑,3 按生产特点的分区布置 在某些生产过程中，有发生火灾或爆炸的危险，或者产生大量余热、余湿、烟尘、有害气体、噪声、振动等，而另外一些生产过程，又可能要求清洁、安静、恒温、防震等。 这些生产上的特殊问题和要求，都应在总体布置中加以解决，否则可能造成生产上的混乱和互相干扰，还会影响到生产人员的安全。对于这些问题，应按生产特点和使用要求分区布置，即用建筑设计中常用的功能分区方法加以解决。,第二部分地下工业建筑,三、地下厂房的通风 1 地下厂房的通风方式与特点 地下厂房所需的空气都要从地上经洞口引入，同时，由于岩石的温度比较稳定，单位时间的传热量小，以及裂隙水的存在等等，使厂房中的余热、余湿难于自然散发，也需要靠通风才能及时排走，所以通风量一般都比较大。 如果厂房内有要求恒温恒湿的精密生产，则还需要布置空调系统，如果工厂有较高的防护要求，在进、排风系统上还要布置消波、滤毒等设施。 所有这些，都使地下厂房的通风，不论在气流组织、管道和进排风口布置，还是机房布置等方面，都带有一些地下工程的特点。,第二部分地下工业建筑,根据生产的性质、人员的数量和所在地区的气候、地形等特点，地下厂房可以采用自然通风、机械通风，或部分自然通风部分机械通风。自然通风最经济，但要求厂房布置完全符合通风的要求，例如规模较小、气流顺、进排风口之间有一定高差等，这对一些比较复杂的生产，是难于完全做到的，全部机械通风对一些生产和防护条件都要求较高的厂房是必要的，但建设和运行费用都比较高，厂房规模较大时，管道布置也相当复杂，因此比较常用的是把两者结合起来，根据具体条件，采取自然进风机械排风，或机械进风自然排风，或一部分厂房自然通风，另一部分机械通风等灵活的方式。,第二部分地下工业建筑,2 厂房布置与气流组织的关系 气流组织在通风设计中是很重要的问题。气流组织如果符合空气流动的规律，通风效果就好，否则就差，甚至起不到通风的作用。从厂房布置的角度看，影响空气流动的主要因素（对自然通风）是进、排风口的形式、位置、高程所形成的压力差和洞室形状、布置方式、内部设备等对空气流动造成的阻力，对于机械通风，这两个因素的影响要小一些，但厂房的布置方式对通风管道的布置和管道中压力损失的多少仍有较大的影响。,第二部分地下工业建筑,四、施工要求与厂房的扩建 1. 施工条件对地下厂房总体布置的要求 地面上工业厂房的施工，一般对厂房布置没有特殊的要求。但是，地下厂房要通过岩石的开挖和一系列的结构处理才能形成。当前岩石工程的掘进技术，主要是采用钻孔爆破方法，而地下厂房的布置，对于以钻爆方法为主的施工，速度和安全等方面都有较大影响。因此，在进行厂房总体布置时，应使之能与一定的施工技术和施工方法相适应，为加快施工进度和保障施工安全创造良好条件。 首先，应从地质条件上使洞室处于坚硬完整的岩层中，同时，洞室布置合理，减少大跨洞室的平交，避免出现大面积悬岩，对于施工安全是很重要的。,第二部分地下工业建筑,其次，通道要有足够的数量、宽度和适当的坡度。 洞内的大量石碴只能经过通道和洞口运出，所以通道的布置对于采用机械化出碴，便利运碴车辆的快速通行，在掘进同时进行其他项目的平行作业等都有较大影响。通道和洞口的数量应当与洞内总的出碴量相适应。 有时候可以用增加通道宽度的方法达到同样目的。如一油库工程，开始仅布置一条宽2.5米的通道，不能满足施工要求，后改为两条并列的通道，使通道的工程量增加近两倍，如果不增加通道，而把原通道加宽到3.5米，就可以布置双线出碴，同样可以加快施工速度。,第二部分地下工业建筑,2. 地下厂房的发展扩建问题 在设计阶段就应明确工厂分期建设的要求或预计到发展的方向，留有一定的余地，使改建或扩建成为可能。,第二部分地下工业建筑,五、地下空间的充分利用 在满足防护、生产、使用等基本要求的前提下，尽可能充分地利用地下厂房的洞室空间，因为每增加 1立方米空间，就需要开挖比 1立方米还多一些的岩石（因包括超挖在内）。 在确定洞室轮廓形状时，应结合生产的特点，利用岩石成洞的各种可能形状，使之与使用要求相适应。例如地下油库，如果把立式金属油罐排列在普通的长条洞室中，必然使罐与罐之间的不少空间不能充分利用，所以多采用与金属罐相适应的单个圆形洞室，不但节省空间，对于直墙的稳定也有利。,第二部分地下工业建筑,