地下场馆及地下综合体

southwestjIaotongunIversIty西南交通大学SouthwestJiaotongUniversity《地下空间利用》课程第五章地下公共及工业建筑龚伦讲师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（PuseyLibrary）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25～50%，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8－4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（MinnesotaCorrectionalFacility)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8－5。第一部分地下公共建筑图8－5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8－6。第一部分地下公共建筑图8－6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86m、宽20m、高16m的岩洞中，采用喷锚结构加衬套的做法，在衬套墙上每隔4m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