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城市地下空间建筑山东交通学院土木工程学院史红开发城市地下空间，可节约宝贵的土地资源，保护自然生态环境，提高城市集约化程度，对战争及地震灾害的防护等具有十分突出的优越性，有利于城市的可持续发展。21世纪必将是城市地下空间建筑蓬勃发展的世纪，对地下空间领域的研究与开发，具有极其重要的意义。中国工程院院士王光远课程说明本课程主要学习内容：城市地下空间建筑的历史与发展；城市地下空间建筑总体规划；城市地下街设计；城市地下停车场设计；城市地下铁路设计；城市地下空间民用建筑；其他地下空间建筑第一章：绪论掌握几个问题：（1）地下空间、地下建筑概念？（2）为何开发利用地下空间？（3）地下空间建筑主要用途？（4）地下空间建筑发展趋势？（5）你个人对地下空间开发利用认识？§1-1地下空间的含义及开发意义人类最初原始建筑为地下穴居，是现代建筑的最原始阶段。随着社会发展，建筑不仅具有最原始的居住功能，还具有生活、生产、政治、经济、文化、艺术、防灾、减灾、环保、生态、国防安全等诸多功能。一、地下空间及地下建筑1.地下空间：相对地上空间而言，指地球表面以下由天然或人工掘造形成的地下空间（subsurfacespace)。包括：天然溶洞、矿井、地下建筑等。地下溶洞俄罗斯乌达奇纳亚钻石矿井地下建筑2.地下空间建筑：指在自然形成的溶洞内或由人工挖掘后进行建造的建筑，泛指各种生活、生产、防护等地下建筑物及构筑物（buildingandstructures)，或某一类型的地下建筑，如交通隧道、国防工程等。建筑物：建筑物是指人工建筑而成，由建筑材料、建筑构配件和建筑设备（如给排水、卫生、燃气、照明、空调、电梯、通信、防灾等设备）等组成的整体，包括房屋和构筑物两大类。构筑物：仅满足使用功能而对室内外艺术要求不高的建筑，如管沟、矿井、库房、隧道等。地下管沟地下隧道地下库房3.历史渊源从历史看：建筑物是伴随人类的起源而出现的。原始社会，建筑物是人类为了避风雨和防野兽侵袭而产生——地下穴居。发展到今天：建筑物除了具有原始功能外，还赋予了在生活、政治、经济、文化、艺术、防灾、减灾、环保、生态、国防安全等方面所需的众多功能。地下穴居地下军事设施地下壁画艺术目前广泛提倡：绿色建筑、生态建筑、智能建筑、地下建筑。绿色建筑：是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)，保护环境和减少污染，为人们提供健康、实用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。智能建筑：是通过对建筑的结构、系统、服务和管理等要素进行最优化的分析后，设计提供一个安全、舒适、节能、高效、方便的工作环境；是传统建筑学与现代4C技术（Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）相结合的完美产物，已成为21世纪建筑业的发展主流。生态建筑：基于生态学原理规划、建设和管理的群体和单体建筑及其周边的环境体系。其设计、建造、维护与管理必须以强化内外生态服务功能为宗旨，达到经济、自然和人文三大生态目标，实现生态健康的净化、绿化、美化、活化、文化五化需求。4.地下空间资源特点（1）为城市规模扩展提供丰富空间资源，是城市可持续发展的必然途径。（2）具有良好的密闭性和稳定的温度环境，适宜掩体及对环境温度有较高要求的工程，如地下储库、精密仪器生产等。（3）节约城市用地，保护农田和环境，节约资源；改善城市交通，减轻交通污染（如地下交通对废气集中处理）等。（4）具有较强的防灾减灾功能，可有效防御核武器等杀伤破坏，同时对地震、飓风、暴雪等自然灾害及爆炸、火灾、恐怖事件等具有较强抵御功能。（5）地下建筑处于岩土中，施工难度大，造价高。（6）自然光线不足，对防水、防潮要求高。二、地下空间开发意义现代城市地下空间建筑标志：1863年英国伦敦第一条地下铁道（167Km）。大规模开发利用地下空间始于近半个世纪。20世纪上半叶：地下建筑同战争防护相联系。毛泽东：“根据我们现在所处的国内外形势和我们所坚守的社会主义制度和无产阶级立场，我们要‘深挖洞，广积粮，不称霸’”。20世纪60年代以后：发达城市地下空间开发利用达到空前规模。修建地铁、商场、停车场等等。。。。1.节约耕地人类生存依赖于可耕土地，当人类数量达到一定极限后，会发生生存危机。目前：世界人口62亿，可耕土地面积6.2亿公顷（总数15亿公顷）；到2150年，世界人口150亿，需耕地15亿公顷，届时将会发生世界性人类生存危机。产生原因：城市化发展，社会城市化水平的提高和城市用地的扩展，使得城市建设占用耕地现象有增无减，导致生活用地和产粮耕地间的尖锐矛盾。国土部发布2010年度国家土地督察公告，公告披露2010年国土部实地核查188个城市的3801个建设用地项目，发现1083个项目在建设用地审批、土地供应、耕地占补平衡、新增建设用地土地有偿使用费缴纳和征地补偿等方面存在问题。公告内容还包含保耕地红线的落实情况、土地参与楼市调控的落实情况等。国家和省级重点工程项目违法用地33.04万亩，其中耕地15.02万亩，分别占全国违法用地面积和违法占用耕地面积的45.05%和54.72%。交通运输项目违法用地面积33.93万亩，其中耕地15.62万亩，分别占全国违法用地面积和违法占用耕地面积的46.27%和56.89%，主要集中在公路、铁路两个行业。解决途径：向高空和地下发展。高空发展（高楼林立）出现“逆城市化现象”。二、地下空间开发意义2.城市地下空间资源广阔地下空间资源一定时期蕴藏总量可开发蕴藏总量天然蕴藏总量专家预测：童林旭教授地下合理开发深度2000m为宜，按我国国土面积的15%计算，可有效利用的地下空间资源11.5×1014m3，建筑面积3.83×1014m2。以目前水平，可开发利用地下30m以内深度，提供建筑面积6万亿m2。3.如何合理开发利用地下空间资源分类次深层空间：30-100m次浅层空间：10-30m浅层空间：≤10m注：次浅层以内的地下空间利用多数由交通、共同沟及人们生产、生活密切相关的设施所占用。以北京为例：建设用地483km2，在次浅层30m以内开发利用将获得19.3亿m2的建筑面积，是北京市现有房屋面积的11.4倍。深层空间：≥100m地下空间开发利用程度越高，城市的利用率越高。例日本：20世纪60年代开发1亿m3，70年代开发3亿m3。地铁建设：1964-1972年8年间建设862km，相当过去100年所建设隧道总数。造价分析单价：土建费为地面工程2-4倍，设备费为1.5-2.1倍。综合地价：越繁华地段，造价越低。地下街道1/4-1/12。产权归属浅层地下空间开发利用使用费较低，次深层无偿使用。4.城市地下空间开发与可持续发展目前世界面临可持续发展主要问题：气候变化、经济危机以及粮食问题。地下空间利用对可持续发展的促进作用：对生态环境的保护。（1）地下空间的开发利用是扩充城市基础设施容量的有效途径；（2）地下空间的开发利用是实现“人车立体分流”、“车辆分流”，缓解城市道路交通拥堵，实现人们出行便捷、通畅、高效、安全的有效途径；（3）地下空间的开发利用是提高城市土地利用效率，改善人居环境及生态环境，建设花园式城市的有效途径；（4）地下空间的开发利用是实施地下人防工程的有效途径；（5）地下空间的开发利用为城市建设地铁提供了新的途径；（6）为水资源、电资源等能源的储存及利用提供了新的途径。日本专家设想：”封闭循环再利用系统“：将气—水—热—能的处理与转换进行再利用。”新干线共同沟“、”大深度地下城市构想“等规划。4.城市地下空间开发与可持续发展院士心声：钱七虎在人均可耕地仅为世界1/3的中国，如何建设土地资源节约型城市，成为全国各地面临的重大问题。“我认为解决该难题的一个重要方面是应该和必须充分开发利用地下空间。”钱委员在他的提案《关于在特大型大城市编制地下空间开发利用规划》中指出：开发利用地下空间、把城市交通尽可能转入地下，把其他一切可以转入地下的设施，如停车库、污水处理厂、商场等尽可能建于地下，就能实现土地的多重利用，实现节地要求。城市地下空间的开发利用为人类开拓了新的生空间，并满足某些地面上无法实现的对空间的需要，对人类克服由城市化引起的一系列生存空间的危机问题，以及城市的现代化发展有着非常重要的作用，它作为城市空间的一个整体部分，可以容纳和吸收相当一部分城市功能和城市活动，如居住、商业、文化娱乐、交通、生产、贮存、防灾、埋葬等。地下空间的应用在世界上非常广泛，从中国、印度到土耳其、西班牙、法国、希腊、约旦、埃及、以色列、美国等许多国家和地区很早以前就开始利用地下空间。§1-2城市地下空间的产生与发展一、原始社会的地下空间----穴居二、奴隶社会的地下空间----陵墓与神庙三、封建社会----陵墓、粮仓、军用设施、石窟四、资本主义社会近现代地下空间建筑----地下铁道、地下防空体系、建筑物地下空间§1-3城市地下空间发展的趋势一、现代城市所面临的问题1.城市人口急剧膨胀，拥挤达到非解决的地步；2.城市无限制地扩大及占用耕地对土地资源的破坏；3.人口膨胀与占用耕地将直接引发生态的失衡，资源和能源的紧缺。人类资源开发三个方向：海洋、宇宙、地下空间。地下空间开发：较容易！(1)离我们生存空间最近，具有直接收益性；（2）是同地面建筑联系十分密切，可以使上下空间得到协调发展。二、城市地下空间开发的几个主要趋势1.大型地下综合体是城市密集区发展的趋势。表层空间开发的方向以工业与民用项目为重点，地下项目与地面项目相结合。2.城市地下交通是地下空间利用的重点。地下公路网、地下铁路网是解决城市交通拥挤和空气污染的主要手段。3.发展具有防灾功能的地下空间。自然灾害、战争豪杰、生产事故三项。唐山大地震，地下工程零死亡；前苏联满足总人数70%修建掩蔽工程；美国“芒特弗农”地下城市，低于核战争。4.城市市政设施的地下空间利用。水、暖、电、气等供应及排放系统，是城市生活的生命线。5.原有地下空间或天然洞室的利用。维修、改造、处理6.发展建立水和能源的储存系统。地下储油库、地下热水库、地下核废料储库等。国外地下空间开发利用发展趋势分析综合化国外地下空间利用发展的主要趋势是综合化，其表现首先是地下综合体的出现。欧洲、北美和日本等一些大城市，在新城区的建设和旧城区的再开发过程中，都建设了不同规模的地下综合体，成为具有大城市现代化象征的建筑类型之一。其次是综合化表现在地下步行道系统和地下快速轨道系统、地下高速道路系统的结合，以及地下综合体和地下交通换乘枢纽的结合。第三，综合化表现在地上、地下空间功能既有区分，更有协调发展的相互结合模式。东京六本木地铁站综合改造项目—地下综合体该项目结合东京六本木地铁站建设，融办公楼、美术馆、住宅楼、地铁站和城市开放空间为一体、地上地下联合开发的成功案例。项目基地位于东京港区，介于交通繁忙的放射一号线和首都高速之间，占地面积2.4公顷，建筑面积1.2万平方米。地面泉花园塔楼45层，最高点201米，地下2层，停车位546个。1999年6月开工建设，历时3年完成建设。该改造项目由日建设计公司建筑师樱井洁主持设计，获得2004年日本建筑学会奖。建筑特点：(1)城市公共空间——城市走廊(UrbanCorridor)布置地域内包含美术馆(Museum)、集合式住宅(ResidentialTower)、泉花园塔楼三个主体建筑，在平面组织上，通过纵向城市走廊(UrbanCorridor)使三个主体建筑、地铁六本木一丁目车站、FitnessClub、美术馆前绿化公园相互连通。城市走廊(UrbanCorridor)作为公共开放空间，即起到了衔接各个功能单元作用，更丰富了城市公共空间，使得区域的城市空间成为一个整体。(2)功能组织——复合化利用在区域内包含了公园、美术馆、住宅、酒吧等多种功能，泉花园塔楼更是集商业、餐饮、办公、旅馆、会馆等功能为一体，充分体现了多种功能复合化开发和使用。(3)地下空间开发地下空间开发利用是本项目最大亮点，在地下一层泉花园塔楼直接与地铁六本木一丁目车站相连通，通过自动扶梯