地下建築
正文
建造在岩層或土層中的建築。人類合理開發和綜合利用天然形成的和人工挖掘的地下空間，不僅有助於緩和現代城市發展中的各種矛盾,改善生活環境,還為人類開拓了新的生活領域。由於地下建築的大規模發展，地下建築學正在形成，它的研究內容包括地下建築發展歷史和發展方向，地下空間的開發和利用，城市地下空間的綜合規劃，各類地下建築的規劃設計，以及與地下建築有關的環境、生理、心理和技術等問題。地下建築具有良好的防護性能，較好的熱穩定性和密閉性(見地下建築傳熱)，以及綜合的經濟、社會和環境效益。地下建築處在一定厚度的岩層或土層中，可免遭或減少核武器、常規武器、化學武器和生物武器的破壞，同時也能較有效地抵禦地震、颶風等自然災害。地下建築的密閉環境和周圍存在著的比較穩定的溫度場，對於創造恆溫或超淨的生產環境和在低溫或高溫狀態下貯存物資，防止污染，特別是對於節約能源，都是有利的。在城市中有計畫地建造地下建築，對節省城市用地，降低建築密度，改善城市交通，擴大綠地面積，減輕城市污染，提高城市生活質量等方面，都可以起到重要的作用。地下建築也有缺點，如建築成本高，施工複雜等。
簡史 遠古時期，人類就開始利用天然洞穴防寒暑、避風雨和躲避野獸。在中國周口店發現,50多萬年前,北京猿人就居住在天然岩洞中。據仰韶文化和龍山文化遺址的考古發現，證明在距今7000～5000年前開始出現人工挖掘的居住洞穴，從簡單的袋形豎穴到圓形或方形的半地穴，上面有簡單屋頂。後來，開始在地面上建造住房，穴居逐漸不再是人類的主要居住方式。但古代陵墓仍然按照地上建築方式在地下建設。有些糧倉也建在地下，如隋代洛陽的含嘉倉。中國西北、華北的黃土高原地區，由於黃土地層便於挖掘和氣候乾燥，穴居的傳統一直延續至今。估計中國目前仍有3500萬以上的人口居住在窯洞中（見生土建築）。
產業革命以後，由於礦業和交通事業的發展，礦井、巷道、公路隧道、鐵路隧道等相繼建成。1863年英國倫敦建成世界上第一條城市地下鐵道。第二次世界大戰期間，地下建築在防護上的優越性受到重視，一些參戰國把重要的軍事設施和軍火工廠、倉庫等建在地下，並為居民修建防空洞。50年代末期以來，由於經濟的發展和科學技術的進步,城市人口的迅速增加,環境污染日益嚴重，能源危機以及戰爭危險的存在等因素的影響，地下建築在日本、美國、瑞典、聯邦德國、法國、瑞士、挪威、加拿大、中國、蘇聯等許多國家，有了高速度和大規模的發展。由於地理構成、社會發展、經濟發達程度和戰略指導思想的差異，各國發展地下建築的出發點和所要解決的矛盾不盡相同。目前，世界上已有80多個城市修建了地下鐵道，還有許多城市正在興建。中國、蘇聯、瑞士、瑞典、芬蘭等國從戰備要求出發，建造了大量地下防空工程，有一部分在平時可作各類公共建築使用。日本、聯邦德國、法國等，國土較小，大城市人口高度集中，城市各種矛盾突出，因而大量修建地下高速交通網和地下街、地下商業中心。美國從70年代中期開始，致力於把地下建築作為節約能源的措施，發展出一種半地下覆土建築，除留出必要的朝陽面外，房屋的其他部分都用一定厚度的土掩埋或覆蓋，並結合太陽能的利用，取得節能50％以上的效果(見太陽能建築)。一些能源缺乏的國家，利用地下建築大量貯存能源作為戰略儲備，例如瑞典、芬蘭等國建造的地下水封油(或氣)庫的規模都很大,單庫容量已超過100萬立方米。瑞典、挪威、義大利等國水力資源比較豐富，許多水電站建在地下，以增加水的落差。加拿大氣候寒冷，因此在大城市發展地下商業中心，蒙特婁市的幾個地下商業中心已經連成一片,建築面積達81萬平方米,形成了地下城。此外，工業已開發國家還注意發揮地下建築在保護城市傳統風貌、改善城市環境、擴大城市空間等方面所起的積極作用。例如，日本名古屋市結合城市幹道的改建，在地下布置了商業街和停車場，地面除留出必要的行人、行車道外，在中心部分建成一座大型街心公園。其他如東京、大阪等處也設有地下商業街（圖1）。又如美國一些大學為了保存歷史性建築物的統一風格和緩解用地緊張,建造了一些地下建築,如圖書館、體育館、教學館(圖2)等,取得良好的效果。這些事實反映了地下建築的套用範圍日益廣泛。
地下建築
地下建築設計要求 主要有以下幾點。①選擇工程地質和水文地質條件良好的地方。地下建築的規劃設計，必須以完整、準確的地質勘測資料為依據，充分利用有利的地質條件，避開不利因素。在土層中布置地下建築，應選擇具有一定承載力的、土質比較均勻的較厚土層，避開回填層、淤泥層、流砂等地段；在岩石中則應選擇岩性均一、構造簡單、石質堅硬的較厚岩層，避開斷層、破碎帶、地震帶和不穩定的邊坡等。在平原地區，應注意地下水位及其變化情況直接影響到地下建築的埋置深度、構造措施和施工方法；在山區，應根據岩層裂隙水的水量和湧水位置，組織地下建築的排水系統，並注意地表水的疏導和山洪的排泄。②保證必要的防護能力。雖然地下建築本身在不同程度上具有對各種武器的防護能力，但對於軍用建築和防空工程，還應按照規定的防護等級，對不同武器的各種效應，進行全面的防護設計，布置各種防護設施，使建築結構和防護設施以及各種孔、口具有相應的防護能力，要重點保證建築物出入口部位的安全。③創造適宜的內部環境。地下空間的內部環境包括空氣的溫度、濕度、清潔度、噪聲的強度、燈光的照度、室內色彩等方面。適宜的空氣環境主要靠完善的通風設計來保證；隔聲和吸聲措施的適當使用，可以把噪聲強度控制在允許範圍內。建築處理如內部空間組合的完整和變化，材料質感的統一和對比，室內色彩的豐富和諧調等，都有助於創造良好的內部環境，消除地下環境對人的不良的生理和心理影響。④為結構設計和施工創造有利條件。地下建築結構設計的主要特點是荷載大，因此在建築設計中，從平面布置、柱網選擇、層高確定等方面，都應為結構設計的經濟、合理創造條件。地下建築的施工比較複雜，在設計中應為簡化施工、縮短工期和採用先進的施工技術創造有利條件，並儘可能減少施工期內對地面上正常活動如交通等的影響。
發展趨向 分述如下：①類型不斷增多和規模不斷擴大。近年來，一些新的地下建築類型陸續出現。例如，隨著核能利用的增長，核廢料的處理和貯存成為嚴重問題；在深部地層（幾百米到千米以下）建造地下核廢料庫是解決這一問題的較理想途徑，因而受到廣泛的重視。又如,以節能為主要目的的地下建築發展很快；同時,在地下貯存熱能、冷能、機械能(水能、壓縮空氣)等方面的可行性探討和試驗正在進行。再如，為了改善城市環境，大規模的地下污水處理廠已在少數已開發國家中興建，在地下建造城市垃圾處理廠的方案也正在研究中。②設計和建造技術不斷提高。新的建築類型往往提出更高的技術要求，促使新工藝的發展和建造技術的提高。例如，為了建造地下核廢料庫，就要解決深部岩層開挖後的地層壓力問題和岩石在核廢料高溫作用下的應力變化問題；為了加快施工進度就要設計製造大型的挖掘機械；為了降低工程造價，就要採用新型結構、高效設備和高強材料等。③開展多學科的研究工作。地下建築的迅速發展，使越來越多的人以不同方式生活在地下環境中，因此在滿足基本使用要求的基礎上，對地下建築不斷提出更高的質量要求。從醫學、生理學、心理學等學科的不同角度,多方面研究改善地下環境的途徑和措施,包括一些比較複雜的問題。例如，地下環境中放射性元素的劑量及其影響問題，已開始進行研究。④從個體向群體、從單一向綜合發展。城市建設發展到一定階段，個體的、分散的地下建築已不能適應城市生活多方面的需要，必然逐步向群體和綜合的方向發展。例如，地下鐵道線路的增加形成地下高速交通網，在不同線路的換乘點上就比較容易形成一個包括換乘車站、停車場和商店等的地下綜合體，進而可能擴大成為地下商業街或商業中心。又如，為了充分利用城市地下空間，應改變城市公用設施的自成系統和管線直埋的狀況，使之向綜合布置和採用多功能管線廊道的方向發展。為此，要求在統一的城市總體規劃指導下，制訂城市地下空間的綜合開發利用規劃，並同地面上的城市發展規劃統一起來。
參考書目
童林旭主編：《地下建築規劃與設計》，中國建築工業出版社，北京，1981。
B.Jansson & T.Wingvist, Planning of Subsurface Use, Swedish Council for Building Research,Stock-holm,1977.
杉村暢二：《日本の地下街》,大明堂，東京，1983。
