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地下城:未来城市的自我救赎新方式

发布于:2019-02-20 12:46   来源:未知   作者:admin

春节期间,中国硬科幻大片《流浪地球》热映,地下城成为地球居民唯一的避难栖身之所。现实生活中澳门新葡新京官方网站不可能在地下5000米的深度去建设可容纳几十亿人的“未来城市”,在现有技术条件限制下也无法实现,因为目前还没有研究出寿命长达2000年的建筑材料,矿业工程到达地下1000米就会遇到非常多的“深部”课题。

但是, 2050年将近86%的发达国家人口以及64%的发展中国家人口将居住在城市地区(联合国预测),人口增加带来的环境污染、气候变化、交通拥堵、房价飙升等一系列问题,也迫使澳门新葡新京官方网站的城市“向下生长”,去寻求更具成本效益的“新方向”。

 

图1. 《流浪地球》地下城广场场景图

一、重新构想城市结构:立体化发展

向外生长:扩张的城市。中国城镇化正迈入都市圈时代,都市圈是城市化发展的高级阶段。大都市经济活力强、就业机会多、生活丰富多彩,吸引着全国各地怀揣梦想的年轻人,城市越“长”越大,中心区房价越来越高,居住越来越远,“睡在燕郊,梦在北京”、京津“双城族”等现象正实实在在的发生。

 

图2. 东京和纽约都市圈半径变化图

向上生长:天空中的城市。自胡夫金字塔建造以来,建造高层建筑一直是人类追求的梦想。从14世纪160米高的林肯大教堂,到828米高的哈利法塔,乃至设计高度1600米(后缩减到1008米)的吉达塔,城市设计师和建设者正在重新定义摩天大楼的高度极限。

在全球68座已统计的600米及以上高层建筑中,美国就占据62席,占比超90%,其中又有40座高层建于20世纪,进入21世纪后美国超高层建筑的建设进度明显放缓,这主要归因于其城市成熟度较高,新建超高层建筑的成本过于高昂。与此同时,超高层建筑因其建设难度大,运营成本高、维护管理难、消防安全难控制等一系列问题,在国内也存在争议。

 

图3. 美国600米及以上超高层建筑建设年份分布
数据来源:维基百科

向下生长:地下的平行城市。北京周口店遗址表明,人类祖先开始从地下开发,而不是从地上,《易·系辞下》亦有记载:“上古穴居而野处”。洞穴,代表着潮湿、阴暗甚至阴森,然而伴随现代城市高速发展,在现代建筑工程技术和先进科技的加持下,从宽敞明亮的地铁到人声鼎沸的地下购物中心,现代地下建筑已经逐步被世人所接受,地下建筑也承担起缓和城市空间矛盾,改善生活环境的作用,也为人类开拓了新的生活领域。

 

图4. 地铁及韩国著名的地下购物商城

二、回归“原始”:地下城市的优势与缺点

城市中有计划地建造地下建筑,对节省城市用地,降低建筑密度,改善城市交通,扩大绿地面积,减轻城市污染,提高城市生活质量等方面,都可以起到重要的作用。

地下建筑可以与自然和谐相处。地下建筑可以与周围的生态系统完美融合,不仅可以为人类提供安全和健康的生活,在现代建筑设计引领下更可以具有令人愉悦的美学感受,也很容易地与周围的景观相匹配,而不是与周围景观难以融合的地上建筑。

地下建筑将极大的节约能源。地下建筑最大的优势在于其对于能源效率的极大节约。一方面地下温度保持相对的稳定,另一方面地下建筑可以因地制宜的采取地热和热交换技术保持室内温度,因此即便不使用其它人工加热和冷却技术(如空调),地下建筑都能保证室内冬暖夏凉。据测算,与传统地下建筑相比,地下建筑能源费用的支出可减少80-95%。

地下建筑是人类应对极端灾难的庇护所。地下建筑具有天然的绝缘性,在面临极端灾害时,甚至可以设置为气密性的,从而免受生化武器影响。同时,地下建筑对于飓风、冰雹等超级自然灾害也具备天然的“免疫性”。

当然地下建筑也有缺点,首当其冲的就是已经习惯了地上生活的人们能否跨越长期在地下生活的恐惧和障碍。现代人类已经习惯于地铁通勤或者在地下商城长时间购物,但是目前还没有研究证明人们能够彻底接受7×24小时的地下生活。因此,在从传统地上房屋转移到地下建筑之前,人们需要从心理上做好充足的准备。其次,由于地下建筑是非常昂贵的,因此需要从顶层设计阶段就做好规划,特别是在洪水、地震等自然灾害易发地区建设需要额外论证。第三,在施工期间和施工后,需要特别注意保护结构免受潮湿。第四,不同于传统建筑打开窗户就能享受清新自然的空气,地下建筑通风难度呈指数级上升,如何设计安全、舒适的通风结构将是城市设计师面临的巨大难题。

三、从科幻走进现实:地下城的国内外实践

中国上海世茂仙境酒店(深坑酒店)。该酒店历时12年在90米深的采石场废弃矿坑中建造。它充分利用了深坑岩壁的曲面造型悬挂并建造在深坑岩壁之上,主体由地表以上2层及地表以下88米的15层构成,设有会议室,餐厅,咖啡馆和一个大宴会厅。整个酒店设有自然空气循环系统,来自设备和人员的暖空气从顶层的通风口升起和排出。

 

图5. 中国上海世茂仙境酒店全景
图片来源:IHG官网

全球最大地下综合体:蒙特利尔地下城(Montreal' Underground City)。蒙特利尔每年有4到5个月的冬季,在最冷的时候,气温会下降到零下34度,一年的积雪量多达2.5米,而且还会伴有呼啸的北风和骤雨。夏季蒙特利尔又是令人窒息的闷热。然而,蒙特利尔一度被评为是全球最适宜人类居住的三个城市之一,这一称号便是得益于地下城的存在。

为避免地面上的恶劣天气,1962年蒙特利尔修建了地下城,初始建筑面积50万平方米。目前,地下城长度达17公里,总建筑面积400万平方米,有33公里隧道,43处室内停车场,190个外部访问点,每天约有50万人进入。这座相互连接的60座大厦中,可提供购物、旅馆、办公、银行、博物馆等服务,其中包括了占全部办公区域80%和相当于城市商业区总面积35%的商业空间。此外,地下城连接了10个地铁车站、2000个商店、34家电影院、2所大学、2个火车站和一个长途车站。

 

图6. 蒙特利尔地下城地图
图片来源:montrealundergroundcity.com

赫尔辛基的未来派地下城。芬兰首都赫尔辛基拥有400座各类地下建筑物:购物中心、健身房、垃圾收集设施、世界上最大的地下公交站、数据中心、拥有商店和桑拿房的北欧最大购物街、教堂、田径场、溜冰场和一个供该国各甲级冰球队训练的冰上运动馆。2011年赫尔辛基通过了通过战略性的“地下城市规划”,将地下视为城市本身的一部分,当地政府称之为“影子城市”。到2020年,赫尔辛基地下建筑空间将与地上建筑空间一样大,达到900万立方米。

墨西哥倒置的地下金字塔。墨西哥老城新增建筑空间捉襟见肘,而且在规定限制建筑物的地方,建筑物高度均不能超过8层。在这种情况下BNKR Arquitectura的Estaben Suarez设计了“Zocalo”——一个巨大的倒金字塔,是一座可容纳约10万人的地下城市。金字塔深度300米,地下有75层,将建在墨西哥城的主广场下方,拥有一个240米×240米的玻璃天花板,可以从上方获得自然通风和光线,并进一步融入光纤照明技术。金字塔的每十层楼都有垂直的花园,供应食物和净化空气。前十层将突出博物馆和艺术画廊,而下面的十层将用于零售和生活空间。其他楼层将用于办公室和其他目的。

 

图7. 墨西哥倒置的地下金字塔
图片来源:bunkerarquitectura.com

四、地下城市的孪生:水下城市(浮动城市)

与在地下建筑中生活类似,水下生活听起来既有趣又令人生畏,但是在研究领域确实也在探讨人类是否可以生活在水下城市/浮动城市,甚至已经有公司正在进行尝试。

2014年,为了寻找陆地城市的可持续替代方案,中国交通建设有限公司委托英国设计公司AT Design Office设计了浮动城市,该设计采用了与建造连接香港,珠海和澳门的29.6公里长的港珠澳大桥相同的技术。

日本建筑公司清水公司(Shimizu Corp)公布了水下大都市的计划,该计划由海底能源提供动力。该公司已经为未来的潜水智能城市开发了一种名为“海洋螺旋”(Ocean Spiral)的创新设计,可同时容纳5000人。海洋螺旋将是一个直径500米的巨大球体,位于海洋表面的正下方。球形大都市将有住宅区,酒店和商业综合体。它将通过一条长达九英里的小路穿过大海,与位于海床附近4000米处的建筑相连。

这座名为“地球工厂”的建筑位于海床上,将成为科学家提取铜和锌等自然资源的采矿中心,并探索从海底获取能源的潜在途径。Shimizu已经开始致力于通过东京大学,政府部门和能源公司的专家的集体智慧将愿景变为现实。虽然尚未开始建设所需的技术,但专家们肯定会在未来15年内做好准备,该设计投资估计高达250亿美元。

Seasteading Institute是一家位于加利福尼亚州奥克兰的非营利性公司,该公司目标是在水域建立永久的人类住区。目前,该研究所正在法属波利尼西亚水域建造十几个浮岛。相互连接的岛屿将包括住宅公寓,水下餐厅,商业建筑,学校和酒店。

 

图8. Seasteading Institute的浮动海洋城市
图片来源:seasteading.org

联合国预测,未来将有20亿人拥入城市,同时全球变暖背景下,海平面上升将引发陆地面积的缩小。因此,地下城市也好,水下城市也罢,都是面向日益拥挤的城市空间而提出的解决方案,日益成熟的智慧城市技术无疑可以有效的支撑地下城市的建设和管理。

目前,还没有出现能够和科幻片中相媲美的地下城市,其建筑成本、人们的接受程度也未可知。正如弗朗索瓦·曼斯博所说:“可以住在地下吗?这合理吗?这是可取的吗?这可行吗?是。但它需要周到的设计。关键问题是水、声音、植被和光线。”发展地下城市,有优势也将面临巨大的困难。但是,有理由相信,地下城市是一种潜在的建筑趋势,将来会广泛展现于世人“脚下”。

参考资料:

1. Francois Mancebo, Future Cities Live Underground—And That’s Not a Pile of Schist

2. 新浪看点,《流浪地球》的地下城需要什么黑科技?听矿大(北京)教授怎么说

3. Wiki百科

4. 钱江晚报,纷争第一高楼,这真的有意义吗

5. 百度百科:穴居、地下建筑

6. 溜溜达达看世界,《全球最大地下城,地下藏着400万平米繁华世界,被誉最宜居城市》

7. 参考消息网,赫尔辛基打造庞大“地下城”:2020年地下空间将达900万立方米