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1、地下建筑规划与设计地下建筑规划与设计 主讲人：陈海明主讲人：陈海明 博士博士12/30/20221课程简介课程简介u 地下工程是目前土木工程地下工程是目前土木工程专业专业重要的研究方向之一；重要的研究方向之一；v 介介绍绍地下空地下空间间的的规规划、划、设计设计和施工三个和施工三个阶阶段所遇到的有关段所遇到的有关问题问题；w 主要内容：主要内容：1.地下空地下空间间的开的开发历发历史及主要模式史及主要模式2.地下空地下空间间开开发发的的优势优势及主要及主要问题问题3.地下空地下空间间的分的分类类及三及三维维信息系信息系统设计统设计12/30/20222课程简介课程简介w 主要内容：主要内容：4
2、.城市地下空间的规划设计城市地下空间的规划设计5.地下公共空间设计地下公共空间设计6.地铁设计地铁设计7.地下地下储储存存设计设计8.地下空地下空间结间结构构设计设计理理论论与方法与方法9.现现代支代支护结护结构构设计设计方法方法10.地下工程施工方法地下工程施工方法12/30/20223教教 材材1.1.地下空地下空间设计间设计与与实实践践.朱建明，王朱建明，王树树理，理，张张忠苗忠苗.中国建材工中国建材工业业出版社，出版社，200720072.城市地下空城市地下空间规间规划理划理论论与与实实践践.陈陈立道，朱雪岩立道，朱雪岩.同同济济大学出版大学出版社，社，19973.地下空地下空间间科学
3、开科学开发发与利用与利用.钱钱七虎，七虎，陈陈志志龙龙，王玉北，刘宏，王玉北，刘宏.江江苏苏科学出版社，科学出版社，20074.城市地下空城市地下空间规间规划与划与设计设计.王文卿王文卿.东东南大学出版社，南大学出版社，20005.城市地下空间规划城市地下空间规划.陈志龙陈志龙 王玉北王玉北.东南大学出版社，东南大学出版社，200512/30/20224第一章第一章 地下空间的开发历史地下空间的开发历史及主要模式及主要模式12/30/20225提提 纲纲1.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式1.3 我国地下空间的开发模式我国地下空间的开发模式
4、1.4 地下空间的发展趋势地下空间的发展趋势12/30/202261.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.1 住宅的使用住宅的使用u 住宅使用可能是人住宅使用可能是人类类使用地下空使用地下空间间最古老的形式。最古老的形式。v 现现代人定居的最古老洞穴是以色列的代人定居的最古老洞穴是以色列的Qatzeh洞穴，距今洞穴，距今约约9200年。年。w半坡半坡遗遗址，靠近西安，距今址，靠近西安，距今6000年，年，1953年年发现发现。x黄土中挖掘地下窑洞，直径从黄土中挖掘地下窑洞，直径从2m-3m。12/30/20227我家住在黄土高坡我家住在黄土高坡12/30/202281.1 地下空
5、间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.1 住宅的使用住宅的使用y 世界世界许许多国家和地区都留下了地下住宅的多国家和地区都留下了地下住宅的历历史范例史范例突尼斯突尼斯Matmata的地下住宅的地下住宅土耳其土耳其Cappadpcia小小镇镇，岩石住所、教堂，岩石住所、教堂，10世世纪纪和和11世世纪纪是是巅巅峰峰时时期期西班牙安大路西西班牙安大路西亚亚，8639个定居洞室（个定居洞室（1985）法国也有法国也有许许多洞室定居点，多洞室定居点，20世世纪纪初，仍有初，仍有20000市民市民生活在洞室里，生活在洞室里，现现在作假期在作假期别别墅墅意大利、希腊、意大利、希腊、约约旦、以色列和埃及旦
6、、以色列和埃及12/30/202291.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.2 生活娱乐生活娱乐u 自然洞室探自然洞室探险险和旅游和旅游美国，大洞室开挖一般开始于美国，大洞室开挖一般开始于18世世纪纪90年代，肯塔基州，年代，肯塔基州，开开发发成采成采矿矿培培训训部和部和为为公众旅游服公众旅游服务务的特殊洞窟的特殊洞窟我国南方，特我国南方，特别别是珠江流域，分布着大量地下河洞穴，是珠江流域，分布着大量地下河洞穴，大的大的汇汇水面水面积积大于大于1000km212/30/2022101.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.2 生活娱乐生活娱乐v 运运动设动设施和社区中
7、心：游泳池、体操房、跑道、冰球施和社区中心：游泳池、体操房、跑道、冰球场场等等挪威利用地下岩洞建造的游泳池挪威利用地下岩洞建造的游泳池12/30/2022111.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.2 生活娱乐生活娱乐v 运运动设动设施和社区中心：游泳池、体操房、跑道、冰球施和社区中心：游泳池、体操房、跑道、冰球场场等等法国巴黎列法国巴黎列阿莱阿莱下沉广场下沉广场12/30/2022121.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施地地下下商商业业及及交交通通设设施施主主要要包包括括地地下下商商业业街街、地地下下人人行行道道、地地铁铁和和地
8、地下下停停车车场场等等，承承担担商商业业和和交交通通的的功功能能也也是是人人们们早早期期开开发发地下空地下空间间的主要目的之一。的主要目的之一。12/30/2022131.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地下商业街地下商业街日本大阪梅田车站地区地下街群日本大阪梅田车站地区地下街群12/30/2022141.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地下商业街地下商业街日本阪神地下街群日本阪神地下街群日日本本地地下下街街覆覆盖盖面面积积已已超超 过过 127,000m2，超超 过过1000家商店和餐家商
9、店和餐馆馆。12/30/2022151.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地铁地铁最最早早的的地地铁铁：世世界界上上最最早早的的地地铁铁于于1863年年在在英英国国伦伦敦建成。敦建成。12/30/2022161.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地铁地铁客客运运量量最最大大的的地地铁铁：美美国国旧旧金金山山地地铁铁是是当当今今世世界界上上最最现现代代化化的的地地铁铁。地地铁铁运运行行时时速速高高达达128公公里里，为为世世界地界地铁铁速度之最。速度之最。12/30/2022171.1 地下空间的
10、开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地铁地铁最最深深的的地地铁铁：朝朝鲜鲜平平壤壤市市的的地地铁铁，由由于于地地质质的的原原因因，路路线线和和车车站都离地面站都离地面120m深。深。12/30/2022181.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地铁地铁最最方方便便的的地地铁铁：莫莫斯斯科科的的地地铁铁最最方方便便.营营运运时时间间长长.发发车车频频繁繁.行行车车迅迅速速.坐坐车车舒舒服服.票票价价低低廉廉.换换车车方方便便，堪堪称称世世界界第第一流。一流。12/30/2022191.1 地下空间的开发历史地下空
11、间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地铁地铁最最豪豪华华的的地地铁铁：法法国国巴巴黎黎的的地地铁铁站站扬扬名名全全球球，它它建建在在火火车车站站下下面面，建建筑筑设设计计十十分分精精美美，技技术术设设备备极极为为先先进进，被被人人们们誉誉为为地地下下宫宫殿殿。12/30/2022201.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.3 商业及交通设施商业及交通设施-地铁地铁最最短短的的地地铁铁：土土耳耳其其的的伊伊斯斯坦坦布布尔尔地地铁铁，总总长长度度只只有有0.6公公里里，两个半两个半车车站。站。12/30/2022211.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1
12、.1.4 文化教育文化教育-图书馆图书馆哈哈佛佛大大学学普普西西（Nathan Marsh Pusey）图书馆图书馆12/30/2022221.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.4 文化教育文化教育-图书馆图书馆牛牛 津津 大大 学学Radcliffe图书馆图书馆12/30/2022231.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.4 文化教育文化教育-图书馆图书馆日本东京国家日本东京国家国会图书馆国会图书馆12/30/2022241.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.4 文化教育文化教育-教育机构教育机构教教育育建建筑筑物物是是地地下下建建筑筑的的一一
13、个个重重要要分分类类。浅浅埋埋明明挖挖式式建建筑筑，以方便火灾安全出口的需求。例如：以方便火灾安全出口的需求。例如：u美国明尼美国明尼苏苏达大学的土木系达大学的土木系矿业矿业大楼大楼v芬芬兰兰的技的技术术研究中心研究中心12/30/2022251.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.5 军事设施军事设施二二战战期期间间，许许多工多工业设业设施被迁到地下。施被迁到地下。u保保护护方面的功能方面的功能v稳稳定的定的热环热环境境w与地表相比典型的低振与地表相比典型的低振动动x通通风风及低渗透的有效控制及低渗透的有效控制y岩石洞穴抵抗地面荷岩石洞穴抵抗地面荷载载的能力的能力z重要工重要工
14、业业使用的高安全性使用的高安全性12/30/2022261.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.5 军事设施军事设施在美国，在美国，较较大的大的军军事指事指挥挥中心都建造在深深的地下。中心都建造在深深的地下。科科罗罗拉拉多多州州北北美美防防空空联联合合司司令令部部（NORAD）战战略略空空军军指指挥挥部入口部入口12/30/2022271.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.5 军事设施军事设施民民防防使使用用的的包包括括地地下下电电信信中中心心（斯斯德德哥哥尔尔摩摩），地地下下国国家家档档案案馆馆（挪挪威威），地地下下石石油油储储备备库库（瑞瑞典典等等），以以及公
15、众掩体及公众掩体设设施。施。地下地下导弹导弹筒筒仓仓、地下潜水艇基地、地下潜水艇基地、弹药储库弹药储库等等地下的地下的军军事用途事用途还还包括包括较较大型武器的大型武器的试验试验12/30/2022281.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.6 储藏储藏u大量食物存大量食物存储储优优点：点：环环境因素很适合食物保境因素很适合食物保护护啮齿动啮齿动物和大批昆虫很容易被赶走物和大批昆虫很容易被赶走对对入侵者的入侵者的偷偷窃或窃或抢抢劫，食物供劫，食物供应应跟安全跟安全缺点：缺点：地下存地下存储储的最初期的最初期费费用用问题问题地下水渗透地下水渗透预预防防问题问题12/30/20222
16、91.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.6 储藏储藏u大量食物存大量食物存储储洛阳的地下粮食筒洛阳的地下粮食筒仓仓，建于隋唐，建于隋唐时时期（公元期（公元6-7世世纪纪）地下空地下空间还间还可以用于存放水果，用作酒窖。可以用于存放水果，用作酒窖。12/30/2022301.1 地下空间的开发历史地下空间的开发历史 1.1.6 储藏储藏v石油天然气存石油天然气存储储优优点：点：费费用低、高安全性和用低、高安全性和对环对环境境损损害的可能性小害的可能性小传统传统油箱存于地下洞室油箱存于地下洞室地下水封油地下水封油库库天天然然气气或或石石油油气气体体一一般般以以常常温温高高压压或或常
17、常压压液液态态的的形形式存式存储储12/30/2022311.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-法国法国u巴巴黎黎列列阿阿莱莱广广场场二二次次开开发发工工程程-城城市市地地下下空空间间综综合合体体最最成功的典范成功的典范12/30/2022321.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-法国法国v巴巴黎黎卢卢浮浮宫宫扩扩建建工工程程-贝贝聿聿铭铭，是是历历史史遗遗产产保保护护和和再开再开发发的最成功案例的最成功案例12/30/2022331.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-法国法国w巴
18、巴黎黎拉拉德德芳芳斯斯新新城城-誉誉为为20世世纪纪人人类类规规划划建建设设立立体体化化、现现代化城市最理想模式之一代化城市最理想模式之一12/30/2022341.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-英国英国u伦伦敦敦地地铁铁，经经历历140多多年年，已已成成为为当当今今世世界界上上技技术术最最先先进进、系系统统最最完完整整的的五五大大地地铁铁系系统统之之一一（日日本本、德德国国、英英国、法国和俄国、法国和俄罗罗斯）斯）12/30/2022351.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-英国英国v地下地下邮邮政政轨轨道运道运
19、输输系系统统1927年年，20m深深，专专门门运运送送邮邮件件的的轨轨道道系系统统，总总长长10.5km现现在正在正计计划利用划利用该该系系统统向牛津大街的商店配送向牛津大街的商店配送货货物物成成为为新型物流方式的先行新型物流方式的先行样样板板12/30/2022361.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-俄罗斯俄罗斯俄俄罗罗斯也是世界上城市地下空斯也是世界上城市地下空间间开开发发利用的先利用的先进进国家之一。国家之一。尤其是前尤其是前苏联苏联的莫斯科地的莫斯科地铁铁系系统统。12/30/2022371.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1
20、欧洲模式欧洲模式-瑞典瑞典瑞典地瑞典地处处北欧，良好的岩石地北欧，良好的岩石地层为层为地下空地下空间间的开的开发发利用利用创创造了极好的条件。斯德哥造了极好的条件。斯德哥尔尔摩地下空摩地下空间间开开发发世界世界领领先。先。12/30/2022381.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.1 欧洲模式欧洲模式-芬兰芬兰赫赫尔尔辛基平辛基平战结战结合的地下公共建筑，尤其是地下文化体育合的地下公共建筑，尤其是地下文化体育娱乐设娱乐设施，构成了施，构成了该该城市地下空城市地下空间间的的鲜鲜明特色，平明特色，平战结战结合的合的典范。典范。地下岩石教堂地下岩石教堂12/30/2022391.2
21、 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.2 北美模式北美模式-美国美国u纽约纽约曼哈曼哈顿顿洛克菲勒中心的地下步行系洛克菲勒中心的地下步行系统统12/30/2022401.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.2 北美模式北美模式-美国美国v地下地下图书馆图书馆哈哈佛佛大大学学、加加州州大大学学、密密执执安安大大学学、伊伊利利诺诺等等大大学学大大量量建建造造了了地地下下或或半半地地下下图书馆图书馆。12/30/2022411.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.2 北美模式北美模式-美国美国w波士波士顿顿中心高架道路的地下化中心高架道路的地下化12/30/20
22、22421.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.2 北美模式北美模式-加拿大加拿大充分利用民充分利用民间资间资本大力开本大力开发发城市地下空城市地下空间间。多伦多地铁站多伦多地铁站12/30/2022431.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.3 亚洲模式亚洲模式-日本日本u东京深层地铁东京深层地铁12/30/2022441.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.3 亚洲模式亚洲模式-日本日本v地下街地下街12/30/2022451.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.3 亚洲模式亚洲模式-日本日本w共同沟共同沟12/30/2022461.
23、2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.3 亚洲模式亚洲模式-日本日本x大深度地下空间资源的公益性开发利用大深度地下空间资源的公益性开发利用2001年日本政府颁布实施年日本政府颁布实施大深度地下空间公共使用特大深度地下空间公共使用特别措施法别措施法限定土地拥有者的空间权利，规范有序地引导人类开发限定土地拥有者的空间权利，规范有序地引导人类开发利用私有土地深层空间服务于国家和城市公益公用事业建利用私有土地深层空间服务于国家和城市公益公用事业建设新途径设新途径12/30/2022471.2 地下空间的开发模式地下空间的开发模式 1.2.3 亚洲模式亚洲模式-韩国韩国韩国清溪川高架高速路拆
24、除前韩国清溪川高架高速路拆除前后的交通状况对比图后的交通状况对比图12/30/2022481.3 我国地下空间的开发模式我国地下空间的开发模式 u结合地铁建设修建集商业、娱乐、地铁换乘等多种功能于结合地铁建设修建集商业、娱乐、地铁换乘等多种功能于一体的地下综合体。一体的地下综合体。12/30/2022491.3 我国地下空间的开发模式我国地下空间的开发模式 v地下过街通道地下过街通道-商业型商业型12/30/2022501.3 我国地下空间的开发模式我国地下空间的开发模式 w站前广场的独立地下商场和车库站前广场的独立地下商场和车库-商场型商场型大连火车站大连火车站站前广场站前广场12/30/2
25、022511.3 我国地下空间的开发模式我国地下空间的开发模式 x在城市中心区繁华地带，结合广场、绿化、道路，修建综在城市中心区繁华地带，结合广场、绿化、道路，修建综合性商业设施合性商业设施y在历史名城和城市的历史地段、风景名胜地区，利用地下在历史名城和城市的历史地段、风景名胜地区，利用地下空间来保护地面景观空间来保护地面景观z高层建筑的地下室高层建筑的地下室已建地下建筑和人防工程的改造利用已建地下建筑和人防工程的改造利用12/30/2022521.4 地下空间的发展趋势地下空间的发展趋势 u地下空间是解决城市问题的重要途径地下空间是解决城市问题的重要途径城市人口众多城市人口众多交通堵塞交通堵
26、塞城市环境恶化城市环境恶化u21世纪是人类地下空间开发利用的世纪世纪是人类地下空间开发利用的世纪u开发地下空间，实现城市的可持续发展开发地下空间，实现城市的可持续发展12/30/2022531.4 地下空间的发展趋势地下空间的发展趋势 v地下空间开发将向立体化方向发展地下空间开发将向立体化方向发展城市向三维空间发展，实行立体化的再开发，是城市中城市向三维空间发展，实行立体化的再开发，是城市中心区发展唯一现实可行的途径心区发展唯一现实可行的途径一个城市的可开发利用的地下空间资源量一般是城市总一个城市的可开发利用的地下空间资源量一般是城市总面积乘以开挖深度的面积乘以开挖深度的40%城市地下空间开发
27、应做好立体规划，分层开发城市地下空间开发应做好立体规划，分层开发12/30/2022541.4 地下空间的发展趋势地下空间的发展趋势 w地下空间开发向商业综合体方向发展地下空间开发向商业综合体方向发展随着城市经济和社会的发展，传统单一功能的单体公共随着城市经济和社会的发展，传统单一功能的单体公共建筑已不能完全适应城市生活的变化建筑已不能完全适应城市生活的变化日本在开发地下商业综合体方面积累了丰富的经验日本在开发地下商业综合体方面积累了丰富的经验我国我国20世纪世纪80年代以后，采用平战结合策略开发城市地年代以后，采用平战结合策略开发城市地下空间下空间12/30/2022551.4 地下空间的发展趋势地下空间的发展趋势 x地下深度空间将建立水资源和能源储存系统地下深度空间将建立水资源和能源储存系统利用地下含水层广阔的空间建立利用地下含水层广阔的空间建立“水银行水银行”来调节和缓来调节和缓解供水解供水优点：优点：储备地下水储备地下水控制海水入侵和地面沉降控制海水入侵和地面沉降提高地下水位，减少地下水的抽取费用提高地下水位，减少地下水的抽取费用维持河流的基流维持河流的基流改善水质改善水质实现污水的循环再利用实现污水的循环再利用保护生态环境保护生态环境能源是一个国家的经济命脉，地下储油（气）库能源是一个国家的经济命脉，地下储油（气）库12/30/202256