二十一世纪的未来地下建筑课件

地下建筑空间设计地下建筑空间设计 中南大学建筑与艺术学院中南大学建筑与艺术学院 赵明赵明桥桥主 要 内 容21世纪是地下空间开发的世纪世纪是地下空间开发的世纪一一国内外地下空间开发历程国内外地下空间开发历程二二三三地铁车站建筑空间设计地铁车站建筑空间设计四地下商业街和综合体设计地下商业街和综合体设计地下空间开发利用规划地下空间开发利用规划五五地下工程的施工地下工程的施工六六七七地下空间的环境控制地下空间的环境控制八地下空间的防灾减灾技术地下空间的防灾减灾技术v对策及设想对策及设想日本的日本的“清水金字塔巨型城市清水金字塔巨型城市”（）日本日本“清水金字塔巨型城市清水金字塔巨型城市”号称将是全球最号称将是全球最大的金字塔，可容纳七十五万人居住，就像其大的金字塔，可容纳七十五万人居住，就像其它超级大楼一样，建造金字塔城的目的就是为它超级大楼一样，建造金字塔城的目的就是为了解决东京拥挤和环境破坏等问题。自动机器了解决东京拥挤和环境破坏等问题。自动机器人将以新一代碳材料建造这座城市，城内的气人将以新一代碳材料建造这座城市，城内的气候将由太阳能和风力控制。建筑团队计划在这候将由太阳能和风力控制。建筑团队计划在这座巨型城市内部搭造摩天大楼，让它在东京湾座巨型城市内部搭造摩天大楼，让它在东京湾漂流。漂流。高达高达390公尺的公尺的“台湾塔台湾塔”“台湾塔台湾塔”高达高达390米，概念来自树木结米，概念来自树木结构，状似树叶的漂浮景台可在塔身外侧构，状似树叶的漂浮景台可在塔身外侧垂直升降，不仅使用太阳能，也有雨水垂直升降，不仅使用太阳能，也有雨水回收装置，塔内将设置办公室、餐厅和回收装置，塔内将设置办公室、餐厅和博物馆造价新台币博物馆造价新台币59亿元。亿元。v对策及设想对策及设想莫斯科水晶岛莫斯科水晶岛莫斯科水晶岛是由诺曼莫斯科水晶岛是由诺曼福福斯特勋爵设计，外形宛如圣斯特勋爵设计，外形宛如圣诞树的玻璃材质建筑被称为诞树的玻璃材质建筑被称为水晶岛水晶岛东京空中之城东京空中之城1000东京空中之城是一座东京空中之城是一座1000米米高的城市，整座城市可以实高的城市，整座城市可以实现自给自足，最早在现自给自足，最早在1989年年由公司提出由公司提出东京千年塔东京千年塔东京千年塔东京千年塔日日本东京千年塔本东京千年塔高约高约840米，米，外观呈现圆锥外观呈现圆锥形，形，1989年是年是由福斯特建筑由福斯特建筑事务所最早提事务所最早提出，用以解决出，用以解决东京开发用地东京开发用地短缺和人口过短缺和人口过剩问题。剩问题。旧金山终极塔楼旧金山终极塔楼旧金山终极塔楼旧金山终极塔楼是著名美籍华裔是著名美籍华裔建筑师崔悦君计建筑师崔悦君计划在人口密集的划在人口密集的旧金山市建造一旧金山市建造一座高座高3.2千米的圆千米的圆锥形建筑，它将锥形建筑，它将有有500层高，底层高，底座直径达到座直径达到1829米，可以容纳米，可以容纳100万人居住。万人居住。上天上天空中之城空中之城 瑞士日内瓦瑞士日内瓦2020年新城年新城著名设计师卡尔巴特设计，这座新型的城市占地著名设计师卡尔巴特设计，这座新型的城市占地2.2平方公里。这一设计理念要在最小的平方公里。这一设计理念要在最小的空间获取最大的对偶空间，并使空间有着多功能的作用。在有空间获取最大的对偶空间，并使空间有着多功能的作用。在有10万人居住的社区内，尽可万人居住的社区内，尽可能减少建筑以及工业设施对环境的不利影响。新的城市将建在冰河时代的遗址上，城市的能减少建筑以及工业设施对环境的不利影响。新的城市将建在冰河时代的遗址上，城市的居民住宅将是居民住宅将是“蛋蛋”形，而学校、大学、娱乐场所和购物中心等建筑将连成一体，形成绿形，而学校、大学、娱乐场所和购物中心等建筑将连成一体，形成绿色的色的“丘陵丘陵”。城市的未来想象城市的未来想象“中国山中国山”2009年，冯仑在丹麦哥本哈根的年，冯仑在丹麦哥本哈根的“中国商中国商界气候变化国际论坛界气候变化国际论坛”上，首次阐述了他上，首次阐述了他对于未来城市的思考，这个叫做对于未来城市的思考，这个叫做“立体城立体城市市”的新城市之论被国内媒体称为来自丹的新城市之论被国内媒体称为来自丹麦的童话梦想：在约一平方公里的土地上，麦的童话梦想：在约一平方公里的土地上，打造一个建筑面积打造一个建筑面积600万至万至1000万平方米，万平方米，可容纳可容纳15万至万至20万人口的建筑体万人口的建筑体未来城市景观亚美尼亚花边山未来城市景观亚美尼亚花边山未来城市想象图未来城市想象图入海入海漂浮之城漂浮之城 “海底生物圈海底生物圈2号号”2是英国设计师是英国设计师设计的，由八个生活、工设计的，由八个生活、工作与农场生物群落围绕一个大型生物群落作与农场生物群落围绕一个大型生物群落而建，后者有维持整座城市运转的所有必而建，后者有维持整座城市运转的所有必备设施。备设施。漂浮的摩天大楼漂浮的摩天大楼“旋转城旋转城”旋转城是从一个浮动平台下降至海面旋转城是从一个浮动平台下降至海面400米处，有四个米处，有四个“臂膀臂膀”，为整座城市提供浮力，为大型船只提供停靠的，为整座城市提供浮力，为大型船只提供停靠的港湾依靠太阳能、风能和波能等可再生能源驱动，能够港湾依靠太阳能、风能和波能等可再生能源驱动，能够容纳一个研究站和一个拥有商店、餐厅、花园、公园和容纳一个研究站和一个拥有商店、餐厅、花园、公园和娱乐设施的度假村。娱乐设施的度假村。受水母启发的澳大利亚海洋城受水母启发的澳大利亚海洋城澳大利亚以水母为灵感打造的海洋城澳大利亚以水母为灵感打造的海洋城“”不是不是“建筑物建筑物”，而是，而是“生物生物”，每个，每个“生物生物”都有特定任务，比如制造食物或为都有特定任务，比如制造食物或为居民提供住所。居民提供住所。65“水下家园水下家园”澳大利亚以水母为灵感打造的海洋城澳大利亚以水母为灵感打造的海洋城“”不是不是“建筑物建筑物”，而是，而是“生物生物”，每个，每个“生物生物”都有特定任务，比如制造食物或为居民都有特定任务，比如制造食物或为居民提供住所。提供住所。阿姆斯特丹水下阿姆斯特丹水下“未来城未来城”阿姆斯特丹长期面临人口激增和用地短缺的问题，如果全球气候变暖海平面上升，这一问阿姆斯特丹长期面临人口激增和用地短缺的问题，如果全球气候变暖海平面上升，这一问题会变得更加紧迫。兹瓦茨题会变得更加紧迫。兹瓦茨-詹斯马建筑事务所合伙人莫舍詹斯马建筑事务所合伙人莫舍-兹瓦茨兹瓦茨()认为，建于城市下面认为，建于城市下面的排水管道可以提供停车、购物和休闲的空间。的排水管道可以提供停车、购物和休闲的空间。能够自给自足的漂浮能够自给自足的漂浮“水中刮刀水中刮刀”“水中刮刀水中刮刀”就像就像“旋转城旋转城”与澳大利亚与澳大利亚“”海洋城的综合体，是一个水下倒立式摩天大海洋城的综合体，是一个水下倒立式摩天大楼，同时还运用了一些奇特的仿生学技术。来自马来西亚的设计师萨利楼，同时还运用了一些奇特的仿生学技术。来自马来西亚的设计师萨利阿德雷说，阿德雷说，“其其生物发光触角为海洋动物群提供了生活和聚集之地，同时又能通过运动收集能量。生物发光触角为海洋动物群提供了生活和聚集之地，同时又能通过运动收集能量。”这是一个自给自足的水下结构，采用了各种技术的可持续生产和可再生能源发展其自己的这是一个自给自足的水下结构，采用了各种技术的可持续生产和可再生能源发展其自己的食物。由波履行其采伐，风能和太阳能发电，浮动城市的能源需求，使现代农业技术，包食物。由波履行其采伐，风能和太阳能发电，浮动城市的能源需求，使现代农业技术，包括水产养殖和水培方法的使用，增加自己的食物水下。虽然有镇流器系统，由鱿鱼一样的括水产养殖和水培方法的使用，增加自己的食物水下。虽然有镇流器系统，由鱿鱼一样的触角，产生动能集的支持，保持在直立位置，结构稳定。考虑到地球表面的有触角，产生动能集的支持，保持在直立位置，结构稳定。考虑到地球表面的有71%是水，是水，这很可能增加，因为在未来的环境变化所覆盖，水下摩天大楼或城市提供了一线希望，以这很可能增加，因为在未来的环境变化所覆盖，水下摩天大楼或城市提供了一线希望，以维持地球上的生命。维持地球上的生命。迪拜七星级水下酒店迪拜七星级水下酒店造价造价5亿美元的本来有望成为世界上第亿美元的本来有望成为世界上第一座水下酒店，该酒店内有一座水下酒店，该酒店内有220个豪华个豪华套房，里面还有一座水下娱乐城、一个套房，里面还有一座水下娱乐城、一个水上基地以及连接这两部分的隧道。由水上基地以及连接这两部分的隧道。由于于2008年至年至2010年全球金融危机，项年全球金融危机，项目变得有些不切实际，对于富有的迪拜目变得有些不切实际，对于富有的迪拜来说也是如此。来说也是如此。“海神海神”水下度假村水下度假村既然项目已经被抛弃，斐济的既然项目已经被抛弃，斐济的“海神海神”水下度水下度假村就有可能将获得假村就有可能将获得“世界上第一个水下酒世界上第一个水下酒店店”的头衔。这个度假村原定于的头衔。这个度假村原定于2008年开工年开工建设，后推迟至建设，后推迟至2010年初，却直到现在仍不年初，却直到现在仍不见动静，目前尚不清楚这个项目还能否启动。见动静，目前尚不清楚这个项目还能否启动。如果最终成为现实，如果最终成为现实，“海神海神”水下度假村项目水下度假村项目将在一个面积超过将在一个面积超过2万平方米的咸水湖底部万平方米的咸水湖底部建建24个豪华套房，可一览周围美景。不过，个豪华套房，可一览周围美景。不过，入住价格不菲，两人平均每周的花费高达入住价格不菲，两人平均每周的花费高达3万美元。万美元。意大利意大利6名潜水员名潜水员15米深水下住两周米深水下住两周2007年意大利年意大利6名潜水员将入住海面下名潜水员将入住海面下15米米深的一座特制水下住宅中，并在其中生活两深的一座特制水下住宅中，并在其中生活两周。他们希望证明，人类将来可移居海底生周。他们希望证明，人类将来可移居海底生活，建造和陆地一样的生活环境。活，建造和陆地一样的生活环境。所谓的所谓的“水下住宅水下住宅”就是一座类似潜水舱的就是一座类似潜水舱的特制气压舱，重达特制气压舱，重达10万公斤，并用了将近万公斤，并用了将近14公里长的缆线打造而成。这种公里长的缆线打造而成。这种“水下住宅水下住宅”很大程度上可以做到自给自足，它的能源由很大程度上可以做到自给自足，它的能源由露在水面的太阳能面板提供，饮用水也可以露在水面的太阳能面板提供，饮用水也可以由海水经过淡化处理后获得。由海水经过淡化处理后获得。首家正式营业的水下酒店首家正式营业的水下酒店以色列酒店于以色列酒店于1993年开业，顾客在这年开业，顾客在这里就餐时可以一边吃着新鲜的海鲜，里就餐时可以一边吃着新鲜的海鲜，一边观看海底世界奇观。一边观看海底世界奇观。荷兰开发的水上住宅荷兰开发的水上住宅荷兰荷兰建筑事务所最近完成了一个全新的项建筑事务所最近完成了一个全新的项目目“水上住宅水上住宅”，这是一个居住密度很大，这是一个居住密度很大的住宅社区，它漂浮在的住宅社区，它漂浮在阿姆斯特丹的河上，阿姆斯特丹的河上，建筑师有意将住宅建在一系列码头上，并建筑师有意将住宅建在一系列码头上，并朝向各个不同角度的景色。朝向各个不同角度的景色。这些建筑由堤坝、码头和水系组成的网络这些建筑由堤坝、码头和水系组成的网络相连接，在这个集约的社区中，每公顷容相连接，在这个集约的社区中，每公顷容纳了纳了60户居民，建筑师力求在这种高密度户居民，建筑师力求在这种高密度的基础上，创造出松散而具有个性化的居的基础上，创造出松散而具有个性化的居住氛围。住氛围。每一个单元都有各种不同的平面布置和面每一个单元都有各种不同的平面布置和面积数，基本都是由三层自由布置的住宅单积数，基本都是由三层自由布置的住宅单元组成，其中最底层与部分水面融合。元组成，其中最底层与部分水面融合。建筑立面选用了光滑且色彩鲜艳的铝塑板，建筑立面选用了光滑且色彩鲜艳的铝塑板，结构则使用了轻质钢框架，居住着可以根结构则使用了轻质钢框架，居住着可以根据自己的细化最大限度的改变、设计自己据自己的细化最大限度的改变、设计自己的住宅，例如，居住者可根据需要在漂浮的住宅，例如，居住者可根据需要在漂浮的住宅上加建花房、漂浮的阳台和凉棚等。的住宅上加建花房、漂浮的阳台和凉棚等。这些住宅建筑全部由浸入式的混凝土锚固这些住宅建筑全部由浸入式的混凝土锚固定、支撑。定、支撑。遁地遁地墨西哥倒金字塔墨西哥倒金字塔“摩地楼摩地楼”墨西哥墨西哥“摩地楼摩地楼”墨西哥建筑设计公司为墨西哥城设计了墨西哥建筑设计公司为墨西哥城设计了一座深入地下一座深入地下300米的倒金字塔形米的倒金字塔形“摩地摩地楼楼”。这座令人惊异的摩地楼将建在墨。这座令人惊异的摩地楼将建在墨西哥城中部的主广场，共西哥城中部的主广场，共65层，其中住层，其中住宅、商场以及博物馆各占宅、商场以及博物馆各占10层，另外层，另外35层作为办公空间。层作为办公空间。由于转入地下，摩地楼能够避开墨西哥由于转入地下，摩地楼能够避开墨西哥城对新建筑的高度限制。这座倒金字塔城对新建筑的高度限制。这座倒金字塔的顶部面积的顶部面积240米米240米，将由玻璃板覆米，将由玻璃板覆盖，上面竖起一面巨大的墨西哥国旗。盖，上面竖起一面巨大的墨西哥国旗。设计师埃斯特班设计师埃斯特班苏亚雷斯表示，墨西苏亚雷斯表示，墨西哥城需要建造新的基础设施、办公楼、哥城需要建造新的基础设施、办公楼、零售店和住宅楼，但可用的土地非常有零售店和住宅楼，但可用的土地非常有限。联邦和当地法律均禁止破坏历史性限。联邦和当地法律均禁止破坏历史性建筑，即使建造，高度也不能超过建筑，即使建造，高度也不能超过8层。层。这座城市的中心急需进行改造，但我们这座城市的中心急需进行改造，但我们没有可用的土地，唯一的选择就是转入没有可用的土地，唯一的选择就是转入地下。地下。中国陕北窑洞中国陕北窑洞土耳其岩石上的民居土耳其岩石上的民居印第安人崖居遗迹印第安人崖居遗迹澳洲高巴柏迪澳洲高巴柏迪是南澳洲最古老及规模最大的蛋白石采矿城，是南澳洲最古老及规模最大的蛋白石采矿城，也是全世界拥有最多蛋白石商店和最多蛋白石也是全世界拥有最多蛋白石商店和最多蛋白石品种的地方。另一驰名於世的是，不论是当地品种的地方。另一驰名於世的是，不论是当地的民居、教堂，还是蛋白石开采工厂，都建於的民居、教堂，还是蛋白石开采工厂，都建於地下，目的是为了逃避此地炎热的气候。地下，目的是为了逃避此地炎热的气候。巢居巢居穴居穴居半穴居半穴居地面住所地面住所干栏式民居干栏式民居旧金山旧金山“未来之城未来之城”在在“未来之城未来之城”设计竞赛中，来自旧金山的建筑事务的设计竞赛中，来自旧金山的建筑事务的“2108年的旧金山年的旧金山”赢得大奖。赢得大奖。按照建筑事务所的方案，一百年后的旧金山将是一座依靠地热资源来维持日常运转的清按照建筑事务所的方案，一百年后的旧金山将是一座依靠地热资源来维持日常运转的清洁城市。在设计师们的方案中，洁城市。在设计师们的方案中，2108年的旧金山将会由一系列可自动从地下获取能源的建年的旧金山将会由一系列可自动从地下获取能源的建筑物：它们可以从地下深处提取热能和水分，而且还可通过建筑顶部的花状构造直接从空筑物：它们可以从地下深处提取热能和水分，而且还可通过建筑顶部的花状构造直接从空气和生长的海藻中吸收水分，再将之转变成氢气，当作燃料。而城市的交通系统则将转移气和生长的海藻中吸收水分，再将之转变成氢气，当作燃料。而城市的交通系统则将转移至地下隧道之中：在那里运行的将是环保的悬浮轿车，它们将承担起至地下隧道之中：在那里运行的将是环保的悬浮轿车，它们将承担起“未来之城未来之城”大部分大部分的运输工作，而传统的化石燃料汽车将退出历史舞台。除此之外，这些形状怪异的建筑物的运输工作，而传统的化石燃料汽车将退出历史舞台。除此之外，这些形状怪异的建筑物还可抵御强烈地震的袭击。还可抵御强烈地震的袭击。旧金山旧金山“未来之城未来之城”考虑到未来城市居民的数量将会出现大幅上升，未来的旧金山必须采用全新的规划理念，考虑到未来城市居民的数量将会出现大幅上升，未来的旧金山必须采用全新的规划理念，也就是说可以将城市的主体部分引入地下，以便最大限度地合理分配资源。而也就是说可以将城市的主体部分引入地下，以便最大限度地合理分配资源。而“氢网氢网”其其实就是一套可以产生清洁生态能源和饮用水，并且能够将它们进行分配和输送的技术系统。实就是一套可以产生清洁生态能源和饮用水，并且能够将它们进行分配和输送的技术系统。按照的方案，构成未来旧金山市基础的将是一套被称为按照的方案，构成未来旧金山市基础的将是一套被称为“氢网氢网”的系统。该网络由大量的系统。该网络由大量部署在地下深处的管道和节点组成，其中储存有大量的水和氢气，足以保障整个城市的能部署在地下深处的管道和节点组成，其中储存有大量的水和氢气，足以保障整个城市的能源需求。源需求。至于供应城市的饮用水，除了从地下提取之外，还将通过一种被称为至于供应城市的饮用水，除了从地下提取之外，还将通过一种被称为“雾花雾花”()的装的装置直接从空气中获取。这种特殊的装置将被安装在那些雾气较为集中的地区。置直接从空气中获取。这种特殊的装置将被安装在那些雾气较为集中的地区。当然，建筑事务所提出的这一设计方案太过前卫，实现其所需的绝大多数技术目前还根当然，建筑事务所提出的这一设计方案太过前卫，实现其所需的绝大多数技术目前还根本不存在。但是，他们的方案却有可能为城市的未来发展之路提供一些有益的启示。本不存在。但是，他们的方案却有可能为城市的未来发展之路提供一些有益的启示。结论：结论：2121世纪是地下空间开发的世纪世纪是地下空间开发的世纪v城市可持续发展与土地稀缺决定了城市可持续发展与土地稀缺决定了2121世纪必须向地下要生存空间世纪必须向地下要生存空间v地下空间的开发利用是能源、水资源和其它资源合理可续利用的重要途径地下空间的开发利用是能源、水资源和其它资源合理可续利用的重要途径v 岩土具有较好的隔热性能，地下空间可免受外界气候影响岩土具有较好的隔热性能，地下空间可免受外界气候影响v 美国堪萨斯州经验表明，地下建筑的节能率为：服务性建筑美国堪萨斯州经验表明，地下建筑的节能率为：服务性建筑60%60%，仓库，仓库70%70%，制造厂，制造厂47-90%47-90%v 地下空间的贮热贮冷，瑞典建有地下空间的贮热贮冷，瑞典建有1.51.5万万m3m3的地下热水库，每年节油的地下热水库，每年节油400 m3400 m3v 日本很多城市建造有地下河川和蓄水池，储存丰水季节的雨水和降雪日本很多城市建造有地下河川和蓄水池，储存丰水季节的雨水和降雪v开发利用地下空间是缓解城市矛盾的有效措施开发利用地下空间是缓解城市矛盾的有效措施v 缓解交通压力：地铁、地下停车场、地下车道、地下步道系缓解交通压力：地铁、地下停车场、地下车道、地下步道系统统v 提高人均绿地提高人均绿地v 地下商业街和大型综合体，提升城市活力地下商业街和大型综合体，提升城市活力v 市政共同沟市政共同沟v开发利用地下空间能有效抵御和防范自然灾害及战争危害开发利用地下空间能有效抵御和防范自然灾害及战争危害v 对于战争空袭，核弹爆炸，以及自然的地震，风暴，冰灾，对于战争空袭，核弹爆炸，以及自然的地震，风暴，冰灾，地面火灾地下空间都具有较强的防御能力，地下输水输电通信交地面火灾地下空间都具有较强的防御能力，地下输水输电通信交通线也能提高抗打击能力通线也能提高抗打击能力v城市地下空间的开发具有较为成熟的经验城市地下空间的开发具有较为成熟的经验 世界各地的地下综合体、地铁、城际轨道交通、跨海隧道的建设运营为大规世界各地的地下综合体、地铁、城际轨道交通、跨海隧道的建设运营为大规模开发利用地下空间积累了大量成熟经验模开发利用地下空间积累了大量成熟经验v城市地下空间的开发在经济和技术上可行城市地下空间的开发在经济和技术上可行 纵观各国经验，当人均纵观各国经验，当人均GDPGDP达到达到500500美元时，会出现开发地下空间的需要；人美元时，会出现开发地下空间的需要；人均均GDPGDP在在500-2000500-2000美元时，地下空间的开发利用将得到较广泛的发展；人均美元时，地下空间的开发利用将得到较广泛的发展；人均GDPGDP超过超过20002000美元时，城市地下空间开发利用向高水平发展。美元时，城市地下空间开发利用向高水平发展。我国人均我国人均GDPGDP在在20092009年达到年达到20002000美元，沿海地区城市超过美元，沿海地区城市超过50005000美元，北京上海美元，北京上海深圳等城市超过深圳等城市超过1 1万美元。北京上海等地市中心区万美元。北京上海等地市中心区土地价格超过土地价格超过2 2万万/平米，城平米，城市浅层地下建筑造价不到地面建筑造价的市浅层地下建筑造价不到地面建筑造价的3-43-4倍，而每平米土地费已大大超过倍，而每平米土地费已大大超过地下建筑造价，开发地下空间具有很大吸引力。地下建筑造价，开发地下空间具有很大吸引力。早在早在19651965年我国第一条地铁年我国第一条地铁北京地铁就投入运营，北京地铁就投入运营，6060年代后期，在西南地年代后期，在西南地区又兴建了大量三线工程区又兴建了大量三线工程地下工厂和洞库，地下工厂和洞库，70 70年代建成第一座越江隧道年代建成第一座越江隧道山西吉黄公路隧道，改革开放后，地下车库、地下商场、地下储库、地下通山西吉黄公路隧道，改革开放后，地下车库、地下商场、地下储库、地下通道等各类地下工程如雨后春笋一般出现，我国的地下工程结构设计技术和施道等各类地下工程如雨后春笋一般出现，我国的地下工程结构设计技术和施工技术发展很快，与国外先进水平差距并不大。工技术发展很快，与国外先进水平差距并不大。