地下空间的开发利用.ppt

地下空间的开发利用主讲教师:熊建林2011.4,第一部分 总 论,一、引言二、地下空间概念、分类、用途及其意义三、人类地下空间开发利用简况四、地下岩土工程施工技术,一、引言：关于城市的交通以湖北武汉市为例,湖北武汉自古就有“九省通衢”之地的称谓，是联系南北的咽喉要道。在当今社会，人员、物资流通频繁的情况下，交通问题已经是一个大到影响社会经济发展、小到影响个人切身利益的非常重要的问题，这个问题在武汉市尤其突出。解决这个问题的根本出路之一，就在于地下空间的开发利用。因此，我们的课程就以武汉市的交通问题作为引言来开始。,一组图片,武汉长江二桥交通状况,武昌火车站公交拥挤状况,武汉六座长江大桥的位置及内环、中环、外环线示意图,武汉市内环线的交通压力,过江隧道,主要问题,1.武汉三镇之间交往频繁，过江车流、人流庞大，而两座大桥的承载能力有限，长期处于超负荷运行状态，如长江二桥通车仅十几年，中间进行过一次较大规模的维修，现正进行大规模的维修加固；2.为解决城市客运问题，武汉市最近十几年的公共交通得到快速发展，在一些主要干道上还划出了公交专用车道，但过江公共交通，虽然巴士很多，但速度很慢，尤其在交通高峰期，过江已成为公共交通快速发展的瓶颈；3.最近几年，随着我国经济水平的提高，以及汽车工业的快速发展，汽车已走进寻常百姓家，武汉市的汽车保有量已是成倍增加，给城市交通，尤其是过江交通带来了更大的压力，目前虽然两座大桥均实行单双号限制通行，但过江交通仍然越来越紧张；4.桥在不停地修，车在不停地增加，归根结底修桥速度没有汽车增加速度快，这一矛盾仅仅靠修桥没法根本解决。,解决办法,1.继续建设汽车过江通道（包括大桥、隧道）：只是解决问题的一种方法，但不是根本办法；2.限制汽车通行：也不是长久之计，目前已经限制单双号了，往后再怎么限制？3.建设快速过江通道，让大家不乘（或开）汽车，就能快速过江。这里所谓的快速过江通道就是指轨道交通，尤其是地铁交通。试想一下，如果乘汽车从A地到B地，需要3045分钟，那么乘地铁仅需要510分钟。这才是解决城市交通压力的根本之道，世界上许多人口密集的大都市的经验已经证明了这一结论。轨道交通快捷、准时、环保，是唯一与小车有得一拼的公共交通方式。,二、地下空间概念、用途、分类及其意义,2.1 地下空间概念,地下空间：在岩层或土层中天然形成或人工开挖形成 的空间称地下空间。天然形成的地下空间有：喀斯特溶洞、熔岩洞、风蚀洞、海蚀洞等；人工形成的地下空间有：各种矿洞、工程建设需要开凿的地下洞室（如隧道、厂房等）。,地下建筑：地下形成的建筑空间。地下工程：建造在地下的各种工程设施。,2.2 地下空间的用途,地下空间有着广泛的用途。在远古时期，人类开始利用天然洞穴作为居住之用，以保护自己免遭自然灾害的威胁。北京西郊周口店，约50多万年前，北京猿人居住在自然条件较好的龙骨山天然溶洞中。在日本发现距今2万3万年前的古人类居住洞穴。欧美、中东、北非等地都发现古人类穴居的遗迹。人类到地面居住以后，开始把开发地下空间用于满足居住以外的多种需求，如采矿、储存物资、水的输送及交通工程等，直到现在大型公用设施、城市地下空间的综合利用及地下工业、商业及军事设施等等，地下空间用途得到普遍重视。,显然，人类对地下空间的开发利用，经历了从自发到自觉的漫长过程，推动这一过程的，一是人类自身的发展，如人口的繁衍和智能的提高，人类需求的扩展；二是社会生产力的发展和科学技术的进步。,2.3 地下空间的分类,1、矿山巷道：包括各类矿物采掘后的洞室和输送矿石的巷道工程。2、地下储存：如粮食、油料、水果、蔬菜等的储存，汽车库、飞机库、舰艇库及核废料储存等。3、水工洞室：如各种输水隧道、水电站地下厂房、地下抽水蓄能电站、地下水库等。4、地下工厂：如各种轻重工业地下厂房、地下核电站、地下火电站等。,5、地下民用与公共建筑：如地下商场、图书馆、体育场馆、展览馆、影剧院、医院、旅馆、住宅及其综合建筑体系城市地下街道等。6、地下交通工程：如各种公路和铁路隧道、城市地铁、地铁站等。7、公用和服务性地下工程：如地下自来水厂、地下污水处理厂、给排水管道及煤气、供电、通讯管线的综合工程等。8、地下军事工程和防护工程：如各种野战工事、指挥所、通讯枢纽、人员和武器掩蔽所、军火和物资库等。,2.4 地下空间开发利用的意义,一、动因分析1、综合集约化利用城市土地 1）我国城市发展沿用“摊煎饼”式的粗放经营模式，无限扩张城市范围，但单位城市用地的国民经济总产值处于国际较低水平（北京89年与东京86年相差16.5倍），综合、集约化利用城市土地不够；2）土地资源、尤其是耕地面积减少过快，城市用地限制成为城市发展的突出矛盾；3）城市快速发展，人口急增、高楼林立，交通，环境、公共市政、城市安全与防灾等矛盾突出，地下空间的开发利用是有效缓解措施，是实现城市可持续发展的重要途径；,2、能源、水资源及其他物资的继续利用 1）我国人均能源占有量为不到世界平均水平的一半，但能源消耗为最高的国家，尤其是建筑能耗占总能耗的30%，而建筑使用中的采暖、空调就占全国总能耗的19.5%2）地下空间隔热性好、冬暖夏凉，利用地热、地凉资源前景广阔。（地热能开发利用、温泉、热岩发电站、储雪、储冰等；3）地下各种资源、能源的开采和开发利用。油、气、煤、金属与非金属资源开发等需要大量地下工程；4）水资源的储备、配置、调度利用、水力发电工程等；,3、缓解城市发展的各种矛盾1）缓解城市交通矛盾；2）改善城市生态环境；3）提高城市综合防灾能力；4）解决“城市综合症”。以上几点综合表现如下：解决人口增加，城市地面空间容纳能力有限的矛盾（交通、居住、日常生活拥挤等），城市功能设施、市政工程建地下。拓展生存空间（工厂、商店、街道、仓库等）、土地高度利用。军事及人防工程；环境保护、景观保护、扩大绿化面积；城市向高空、地面、地下立体全方位发展；利用和发挥地下工程优势性；抗灾防灾需求；排洪、供水供电供气、通信、垃圾填埋等市政工程；,二、必要性分析,三、人类地下空间开发利用的简况及成就,3.1 地下空间的开发利用简况,人类对地下空间的开发利用有着悠久的历史，经历了从自发到自觉的漫长历程。远古时代：利用天然洞穴作为防雨避风的住所 铜器和铁器时代：地下空间的利用摆脱了单纯的居住要求，进入更广泛的领域。如古埃及金字塔，实际上是建于纪元前2650前2500前后的一种用于墓葬的地下空间；再如前22世纪巴比伦幼发拉底河河底隧道，我国秦汉时期的地下陵墓及地下粮仓等。,中世纪以后：地下空间的开发利用得到广泛的发展，如采矿、地下交通、市政建设、工业和水工地下工程等，1613年修建了伦敦水道；1681年修建了地中海比斯开湾的连接隧道；1845年英国建成第一条铁路隧道；1863年英国伦敦建成第一条城市地铁隧道；1871年建成穿越阿尔卑斯山连接法国和意大利的公路隧道等等。二战期间：由于地下建筑物在防护方面的优越性十分明显，许多国家都将一些军事设施和工厂、仓库、油库等修建在地下。另外，将生产一些尖端的产品的车间设在地下，能够满足恒温、恒湿、防震等生产工艺上的严格要求。,战后：随着经济的发展，对能源的需求与日俱增，从而开始了大规模的水利水电建设。有时在高山峡谷中修建水电站，由于施工场地的局限或者为了不破坏植被和生态环境，通常将水电站厂房建于地下。随着世界人口的增长，城市面积扩大、土地减少、能源短缺、城市交通拥塞、环境污染及备战防灾诸方面的压力和问题，地下空间的开发和利用已成为建设现代化城市的重要标志。,3.2 二十世纪以来地下空间开发利用的成果,典型工程：城市地铁、长大隧道、地下水电站、城市地下公用设施等。总长53.85km的日本青涵隧道；总长51km的英吉利海峡隧道；长13.32km的瑞士哥达隧道；长14.295km的大瑶山隧道（1980年代修建）；长18.4km的秦岭铁路隧道（1999年6月贯通）；亚洲最长的陆上隧道：长20.05km的乌鞘岭隧道（右线及左线分别于2006年3月和8月正式建成通车）；秦岭终南山公路隧道：长度18.02km，居世界第二、亚洲第一，建设规模世界第一，被誉为“天下第一隧”（2007年2月建成通车）。,地下电站发展迅速：包括地下水电站、地下火电站、地下核电站和地下抽水蓄能电站等。其中全世界的地下水电站已超过400座，规模越来越大。加拿大丘吉尔瀑布电站地下厂房长296m、宽25m、高47m；长江三峡水利工程，其地下电站部分主厂房长311.3m，高87.24m，跨度为32.6m。城市地下空间的开发利用：在这一时期成为城市建设的重要内容。一些发达国家逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下综合管线工程等联为一体，成为多功能地下综合体。,3.3 我国地下空间开发利用的成就,居住空间：数千年前我们的祖先就在我国北方的黄土高原建造了许多供居住的窑洞和地下粮食储备工程，至今仍有不少农民居住在不同类型的窑洞中。人防工程：采取平战结合的方式，既保证了战略效益、又获得了社会效益和经济效益。交通隧道工程：20世纪60年代开始的大规模三线建设，修建了为数众多的铁路、公路隧道。据相关资料统计，至2002年底，我国共有铁路、公路隧道8600多条，总长度约4370km，居世界第一。,城市地铁建设：1965年在首都北京始建第一条城市地铁以来，已有天津、上海、广州、南京、武汉和成都等城市建成营运或处于规划设计与施工准备阶段。水利水电建设：特别是大型地下水电站厂房的建设，说明我国已具备开发大型或超大型地下空间的技术水平和能力。城市地下商城、地下综合体等的建设：表明我国城市已经开始大规模开发利用地下空间。发展前景：三峡库区水下博物馆已经建成；北京中关村将投资数十亿元建设地下商城；故宫拟建一个现代化地下展厅；横穿万里长江的水下隧道也于2004年相继在南京和武汉破土动工。厦门、青岛、大连正在建设或即将建设海底隧道。可以预见，随着经济、科技的发展，我国地下空间的开发利用即将进入一个蓬勃发展的新时期。,四、地下建筑空间施工技术,地下建筑空间的施工技术,1、明挖法：也称挖盖法，就是为了在现有地表以下建造建（构）筑物或其基础，在保证开挖边坡岩土体稳定的前提下，对于深度不大、环境条件许可的情况下，实施明挖，开挖出符合施工要求的坑堑，一般是从上往下分步依次开挖岩土体，然后才构筑地下结构体系的施工方法。支护技术是其关键。,明挖法地下结构施工示意图,2、暗挖法（包含新奥法、浅埋暗挖法、管幕工法）（1）新奥法：“在岩质、土砂质介质中开挖隧道，以使围岩形成一个中空筒状支撑环结构为目的的隧道设计施工方法”（奥地利土木工程学会地下空间利用分会，1980.）核心问题是利用围岩支护隧道，使围岩本身形成一定的支撑环。（2）浅埋暗挖法：采用足够刚性复合衬砌（由初期支护和二次衬砌及中间防水层所组成）为基本支护结构的一种用于软土地层近地表修道的暗挖施工方法。它以施工监测为手段，指导设计与施工，保证施工安全，控制地表沉降。（3）管幕工法：用于大都市地下空间开发，为避免都市中交通中断的的一种成功的暗挖方法。工法成本较高。在日本、西欧、马来西亚和我国台湾等地应用较为普及。,暗挖法地下结构施工示意图,一般坚硬岩层中的隧道均采用该方法施工，如大瑶山隧道、秦岭隧道等。,浅埋暗挖法地下结构施工示意图,一般用于城市交通繁忙地带，不允许中断交通，且地质条件又较差的地段。,3、顶管法：用千斤顶将管子逐渐顶入土层中，将土从管内挖出修建涵管的施工方法。它是隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊。顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。,顶管法地下结构施工示意图,顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地带的地下工程，其长度、断面尺寸均受到较大限制。国内最长的顶管隧道是西气东输工程穿越黄河的隧道，长度近3000m，直径约2m。,4、地下连续墙法：地下连续墙法可用于点式、条式地下工程的施工，如上海、广州大部分地铁车站均采用该法施工。其特点类似于明挖法，但比明挖法占用场地小，对周围环境影响较小，且造价相对较低。,5、盾构法：用带防护罩的特制机械(即盾构机)在破碎岩层或土层中掘进隧洞的施工方法。可同时有序进行掘进、出碴、拼装预制混凝土衬砌块。严格地讲，盾构法属于暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。,盾构法地下结构(隧道)施工示意图,盾构法隧道施工适用于软土地区埋深大的隧道工程，可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管线密集区的下部。,6、TBM法：采用隧道掘进机(TBM)施工技术。用于岩石地层的隧道掘进施工。（用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机。归类还是同在掘进机门下。）,7、沉井法：沉井法又称沉箱凿井法。在不稳定含水地层掘进竖井时，于设计的井筒位置上预先制作一段井筒，井筒下端有刃脚，借井筒自重或略施外力使之下沉，将井筒内的岩石挖掘出的施工方法。挖掘与下沉交相进行，直到穿过不稳定地层。沉井结构用途十分广泛，主要用于点式地下建筑工程：如自来水厂、电厂和化工厂的水泵房、地下沉淀池和水池、地下热电站、地下油库、地下车间和地下仓库等。此外，也可用作地铁、水底隧道等各种设备井、通风井、盾构拼装井、车间和区间段连续沉井等。,沉井法地下结构施工示意图,8、沉管法：沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段（用钢板和混凝土或钢筋混凝土），管段两端用临时封墙密封后滑移下水(或在坞内放水)，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后,向管段内加载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖，以保安全。沉管法一般用于水下隧道施工，目前国内已建成的最大的沉管隧道是上海外环越江隧道，总长2880m（沉管段长736m），双向8车道。,沉管法地下结构施工示意图 1,沉管法地下结构施工示意图 2,第二部分 地下空间的规划,第一讲 城市地下空间总体规划第一节 城市地下空间规划的特点、原则与内容一、城市地下空间规划特点1、地下空间工程规划受到原有城市规划的限制。地面建筑下次浅层空间内往往受到地基基础的限制，通常地面建筑工程建设影响深度为10100 m之间，地下空间规划距地表越深则受限制越少。2、地下空间规划应结合地面建筑的地下室开发利用进行。地下室的开发利用是地面空间资源的一部分，目前大多地面建筑都利用多、高层建筑开发地下建筑，多层建筑的地下2层及高层建筑的地下38层建筑已多见，这样其影响深度可达几十米。,3、次浅层以内的地下空间工程规划常结合地面道路进行。这包括城市地下铁道、公路隧道、自行车道等交通设施，一般同地面城市道路相统一。4、次浅层以内的地下公共空间建筑常结合城市的广场、绿地、公园、庭院进行规划，如城市广场下的地下公共建筑，公园下的地下健身项目，庭院的地下或下沉式广场及景观等。5、影响利用地下资源的因素较多。例如：造价使投资者望而却步，加之地下空间是全封闭状态，在日光、自然通风环境、绿化及环境艺术方面不如地面状况，因而封闭的地下下空间不宜长期居住。6、地下空间规划受地质条件影响很大，技术条件要求地下空间建筑必须认真对待不同土层的影响，甚至水的影响，如越江隧道项目。,7、地下空间工程范围较广泛、类型多、技术条件复杂，是城市防灾减灾的重要组成部分。8、地下空间建筑规划可使地上建筑产生的负面影响得到最理想的解决。9、地下空间的某些局限性满足不了人类回归自然的要求，因而地下空间规划反映不出城市的景观艺术，室内艺术表现成为主要方面。总之，人类对自然界资源的占有、掠夺与消耗也就是在逐渐削弱人类生存的基础，城市地下空间工程规划必须坚持城市可持续发展的原则。,二、城市地下空间工程规划的基本原则 城市地下空间开发利用是为了保证城市的可持续发展，为了保护人类赖以生存的自然环境，因此，地下空间工程规划必须坚持下述基本原则。1、城市地下空间工程规划的编制应纳入城市总体规划之中，遵循国家有关的方针、政策。2、城市地下空间工程规划应以保护城市的历史原貌，以节约土地和扩大美化地面为基准，以保护环境生态为出发点。3、城市地下空间工程规划应根据地区发展水平及经济能力进行，分步实施近、中、远期规划目标，分层实行立体综合开发。,4、城市地下空间工程规划应从保障改善城市地面空间物理环境，降低城市耗能。改善地面生活环境为原则，做到不重新污染和破坏自然环境。5、应将对城市环境影响较大的项目规划在地下，如交通、市政管线(水、电、气、热等)、工业、公共建筑(商店、影剧院、娱乐健身等项目)。而将居住、公园、园林绿化、动物园、娱乐休息广场、历史保护建筑留在地面或将居住建筑规划在地面及地下浅层空间内。居住建筑规划在地下时，应保证阳光、通风、绿化的实现。6、城市地下空间工程规划应结合城市防灾减灾及防护要求进行，因为地下空间对地震等各种灾害的防护，以及包括对核袭击在内的各种武器的防护具有独特的优越性。,三、城市地下空间工程规划的主要内容 城市地下空间工程规划的内容应包括以下几个方面。1、地下空间与地面空间规划的协调关系 2、城市地下空间工程规划的现状与发展预测对现状调查有助于地上地下的协调规划，统一解决地上地下空间建筑功能的不同性质组合问题，通过对地下空间工程的发展预测做到对城市地下空间工程的良性开发。3、城市地下市政工程的规划 4、城市地下交通设施规划 5、城市地下空间民用工程规划,6、城市地下工业设施规划工业是城市形成的主要动力，工业在发展过程中也给城市带来很多麻烦。地下工业设施只是地面工业设施的一种补充，因为完整的工业体系已经形成，当需要继续扩大生产及空间规模时可以考虑向地下发展，地下空间对某些工业生产起着有利的作用，如对温度、湿度、密闭隔绝、防灾防护等方面要求较高的工业适宜设在地下空间中。7、城市地下贮存系统规划 8、城市防灾与防护系统规划城市防灾主要针对自然、人为及战争等出现对城市的破坏的灾害而编制的防灾规划。,第二节 地下空间开发同城市建设相结合的途径与方法 地下空间的开发与城市地面空间的建设有一定的关系及规律。一、城市地下空间开发利用与地面空间建设的关系 1、地下空间是城市地面空间资源的补充。2、地下空间建筑开发同人民防空工程相结合。3、地下空间工程规划常在地面城区建设已定型的现状下进行。4、新城规划仍要将地下空间与地面空间规划相结合。,二、城市建设中的地下空间规划途径 1、充分利用地面建筑的地下部分空间 规划中应注意的问题是应将这些独立的地下空间用通道联系起来，形成四通八达的地下空间网。比如城市居住小区的建设，可建立独立的可与上部建筑相联系的地下空间，平时可作为车库、自行车库等，发生灾害时作为避难所。2、地下空间开发规划的功能常同地面建筑使用性质及环境相关对于不同地段环境特点其地下功能规划是不同的。,3、地下综合体的规划应在城市中心地段。,4、通过地下轻轨交通建设，大规模改造旧城，并与新城建设相结合。地下空间开发规模不大时受到旧城的限制较大，规模较大时结合旧城改造进行。这种大规模改造常需将那些没有保留价值的建筑定向爆破炸毁，多改造成地面休闲广场。广场内保留绿地与喷泉，广场下则是地下空间建筑。这样，使得地上空间开发不仅可有效地改造原有旧城区，又可以增加新城区的地下空间容量城市的使用效率提高了，景观又得到改善。5、城市地下空间开发充分利用已有的地下人防工程。我国人防工程建设已有几十年历史，各大中小城市都相继建设了大量的人防工程，取得了很大成就。实践证明，相当部分人防工程完全可以改造成能平时加以利用的地下建筑。,三、城市地下空间的总体规划1、旧城地下空间的总体规划 旧城地下空间的总体规划应根据对城市空间的需求，如交通流量、旧城改造等原因进行，如条件允许，常结合旧城改造进行总体规划。规划的主要形式有下述几种。A.保护有价值的旧城面貌，拆除无价值的建筑;B.地下空间不同功能性质的建筑主要沿道路走向进行布置，必要时打通和连接地面建筑地下室部分;C.将地下街、综合体、地铁车站作为枢纽设在中心广场或繁华区的人员集散场所.,2城市改造中市政管线廊道的规划 市政管线廊道一般造价较高，所以发展较慢，但它的优越性已被公认。市政管线廊道具有多项优越性，如提高使用寿命，减少重复破坏路面，便于维修，可结合地下交通设施及地下综合体统一规划。综合管线廊道与城市建设再开发必须同时进行(在各国其名称不统一，这里我们称为市政管线廊道)。,3城市地下空间总体规划的关键问题 地下空间开发利用纳入城市建设中的关键问题应表现为如下几点。(1)城市中地下空间规划应为点、线、面的结合。点即城市繁华区中心的地下综合设施，线即通过地下交通网络进行连通，面即新城、旧城、交通、公共场所等各种类型功能的地下空间进行整体规划，并根据当时的承受力状况规划近期、中期、远期的地下空间开发利用程度。(2)规划中以地下交通工程为依托、连接各个中心的地下综合体。(3)地下空间规划中尽可能考虑市政管网廊道建设的可能性，如条件限制不能建设也要从将来建设的角度去规划。,(4)城市繁华地段地下空间规划的主要单体建筑内容以地下商业街、地下铁道、地下停车场、下沉式休闲广场、立交公路及快速公路为主，且各单体又有独立的单体规划与设计。(5)在城市非繁华区的安静地段如条件允许可考虑规划地下居住建筑，该建筑应以半地下和覆土式为主，避免全埋式居住建筑。(6)地下空间建筑规划要考虑到室内外环境，这就需要光、声、热、风等环境的形成，使使用者感到如同地面空间一样。同时还要考虑到防灾减灾及对战争的防护等级抗力要求，把地下空间规划同城市建设、人防建设有机结合起来。在和平时期，地下空间作为城市空间的组成部分，在战时，经过临时加固即可形成具有一定防护等级的地下掩蔽、疏散中心。,第二讲 城市地下街的规划设计第一节 城市地下街的涵义及规划原则一、城市地下街涵义 日本建设省的定义为：“地下街是供公共使用的地下步行通道(包括地下车站检票口以外的通道、广场等)和沿这一步行通道设置的商店、事务所及其他设施所形成的一体化地下设施(包括地下停车场)，一级建在公共道路或站前广场之下。”劳动省的定义为：“地下街是在建筑物的地下室部分和其他地下空间中设置的商店、事务所及其他类似设施的连接，即把为群众自由通行的地下步行通道与商店等设施结为一整体。除这样的地下街外还包括延长形态的商店，不论其布置的疏密和规模的大小。”,我国有些专著这样定义：“修建在大城市繁华的商业街下或客流集散量较大的车站广场下，由许多商店、人行通道和广场等组成的综合性地下建筑，称地下街。(城市地下工程，科学出版社，1996)，也有称“地下综合体”等。上述定义中，表述了地下街应包含这样一些内容：首先，必须有步行道或车行道；其次要有多种供人们使用的设施；其三，要具有四通八达或改变交通流向的功能。不同之处是有的定义包含了建筑物的地下室部分。,二、城市地下街的规划原则1、城市地下街应建在城市人流集散和购物中心地带。2地下街要同其他地下设施相联系，形成地下城。3地下街规划应同城市总体规划相结合，并应考虑人、车流量和交通道路状况。4地下街规划应按国家和地方有关城建法规及城市总体规划进行。5地下街规划应考虑保护其范围内的古物与历史遗迹。6地下街规划要考虑发展成地下综合体的可能性。,三、城市地下街的规划设计 城市地下街规划平面类型按地面街道形式分类有“道路交叉口型”、“中心广场型”、“复合型，三种；按规模分类有小型(小于3000M2)、中型(300010000M2)、大型(大于10000M2)三种；按使用功能分类有“地下商业街”、“地下文化娱乐街”、“地下工厂街”、“地下多功能街”等几种，可由地下街的使用特性去命名。,1“道路交叉口型”地下街,2“中心广场型”地下街,3“复合型”地下街：“复合型”地下街基本上以广场为中心沿道路向外延伸，通过地下通道与地下室相连，因而形成整体地下街。,第二节 城市地下街的建筑设计 广义来讲，地下街包括的内容比较多，由许多不同领域、不同功能的地下空间建筑组合在一起，但就目前实践的状况看，地下街主要有以下几个部分组成。1、地下步行道系统2、地下营业系统3、地下机动车运行及存放系统4、地下街的内部设备系统5、辅助用房,一、地下街功能分析及组成1地下街功能分析,2、地下商业街的组成 我国现在仍无统一标准，基本上参考国外经验并按我们的具体情况执行。,日本于1973年对建设标准作出规定：地下街内商店面积一般不应大于公共步行道面积，同时商店与步行道面积之和应大致等于停车场面积，即：AB（）A+BC（）式中：A商店面积 B步行道面积 C停车场面积,地下商业街分为以下几个主要组成部分：（1）交通面积：交通面积在步行式商店中比较清楚，为了分析方便起见，厅式商店中两柜台间距扣减12m为交通面积。（2）营业用房面积：步行街式商店营业部分为一个个店铺与街连通。此面积主要指营业间内面积。（3）辅助用房面积：辅助用房主要有仓库、机房、行政管理用房、防灾控制中心用房、卫生间等。（4）停车场面积：（本讲略，详见后一讲的地下车库设计部分）。,由上表看出，地下街中营业面积平均占总建筑面积50.6%，交通面积占总建筑面积36.2%，辅助面积占总建筑面积13.2，它们之间的比值约为15：11：4或简化为4：3：1。,二、地下商业街的建筑空间组合1、组合原则（1）建筑功能紧凑、分区明确；,（2）结构经济合理 地下街结构方案同地面建筑有差别，常做成现浇顶板，墙体、柱承重没有外观，只有室内效果。地下街结构主要有三种型式：,（3）管线及层数空间组合 要考虑管线的布置及占用空间的位置，建筑竖向是否多层，如有地下公路等也会受到影响。2平面组合方式 地下商业街平面组合方式有如下几种（1）步道式组合：步道式组合即在步行道两侧组织房间，常采用三连跨，中间跨为步行道，两边跨为组合房间。此种方式组合适合设在不太宽的街道下面。保证步行人流畅通，且与其他人流交叉少，方便使用。方向单一，不易迷路。购物集中，与通行人流不干扰。,步道式组合的几种形式,（2）厅式组合：厅式组合即没有特别明确的步行道，其特点是组合灵活，可以通过内部划分出人流空间，内部空间组织很重要，如果内部空间较大，很容易迷失方向，类似超级商场。应注意的是人流交通组织，避免交叉干扰，在应急状态下做到疏散安全。厅式组合单元常通过出入口及过街划分，如超过防火区间则以防火区间划分单元。,（3）混合式组合：混合式组合即把厅式与步道式组合为一体。混合式组合是地下街组合的普遍方式。其主要特点是：可以结合地面街道与广场布置。规模大，能有效解决繁华地段的人、车流拥挤。地下空间利用充分。彻底解决人、车流立交问题。功能多且复杂，大多同地铁站、地下停车设施相联系，竖向设计可考虑不同功能。,混合式组合示意图,3竖向组合设计 地下街的竖向组合比平面组合功能复杂，主要包括以下几个内容：分流及营业功能(或其他经营)。出入口及过街立交。地下交通设施，如高速路或立交公路、铁路、停车场、地铁车站。市政管线，如上下水、风井、电缆沟等。出入口楼梯、电梯、坡道、廊道等。随着城市的发展，要考虑地下街扩建的可能性，必要时应做预留(如共同沟等)。对于不同规模的地下街，其组合内容也有差别，其内容如下：(1)单一功能的竖向组合(2)二种功能的竖向组合(3)多种功能的竖向组合,三、地下街的平面柱网及剖面（柱子纵横成网状叫做柱网，即框架柱在平面上纵横两个方向上的排列，其纵向间距叫跨度，横向间距叫排距。）地下街平面柱网主要由使用功能确定，如仅为商业功能，柱网选择自由度较大，如同一建筑内上下层布置不同使用功能，则柱网布置灵活性差，但以满足对柱网要求高的使用条件来进行布置。在设计地下街时，通常考虑停车柱网，在设计没有停车场的地下街时通常采用7m x 7m方形柱网。（停车场柱网设计在后一讲具体讲述。）地下街剖面设计层数不多，大多为2层，极少数为3层。层数越多，层高越高，则造价越高。因为层数及层高影响埋深。埋深大，则施工开挖土方量大，结构工程量和造价也相应增加。一般为了降低造价，通常条件允许建成浅埋式结构，减少覆土层厚度及整个地下街的埋置深度。,地下商业街柱网尺寸及剖面图,第三节 地下建筑空间艺术 地下建筑的艺术主要指建筑的空间艺术。地下建筑与地面建筑不同之点是地下建筑没有外部造型，因而其空间组合艺术犹为重要。尤其要注意以下两个方面：一、出入口处的处理 总结地下街出入口处理方式有棚架式、平卧开敞式、附属建筑式。各种出入口设置应根据出入口的位置并结合地段条件考虑。,二、下沉式广场 下沉广场是地下街常用的手法，出入口可直接在广场内解决。它可以打破地下空间的封闭感，把地下、地面空间及出入口巧妙地联系在一起。在城市部分广场地段内设计下沉式广场则丰富建筑空间，经过绿化、装饰及造型，很有艺术效果。下沉式广场可设置流水、绿化、水池、喷泉。一般由室外楼梯或电梯进入，由下沉式广场可进入地下街的出如口。,棚架式出入口,平卧式出入口,第三讲 地下停车场设计一、地下停车场的建筑组成与工艺流程1建筑组成 地下停车场建筑组成有以下几个部分：(1)出入口：进出车用的坡道、地面口部及口部防护、机械式口部的技术用房(2)停车库：主要有停车间、行车通道、步行道等；(3)服务部分：收费、加油、维修、充电等；(4)管理部分：门卫、调度、办公、厕所、防灾中心等；(5)辅助部分：凤机房、水泵房、器材、油库、消防水库、防护用设备间等。,2工艺流程 地下停车场的一般流程是，车由入口进入、洗车、收费、存车、加油、出库、出口。其工艺流程如图：,二、地下停车场主体平面设计1、基本要求 以停放一台车平均需要的建筑面积作为衡量柱网是否合理的综合指标适应一定的车型的停放方式、通道布局、并具有一定地灵活性保障一定的安全距离，避免遮挡和碰撞尽量作到充分利用面积施工方便，经济，合理尽可能减少柱网尺寸，结构完整统一,2、面积估算 关于地下车库每台车所需面积指标，是根据国内近年来建造的一些地下汽车库有关资料统计得出的，该指标为参考指标。,3、车位平面尺寸停车场设计取决于选定的基本车型，一般来说，服务车型不可能太多，因为各类车型尺寸相差很大，尺寸的差别会影响到车库建筑面积和空间利用率，所以，必须选定一种基本车型来确定车库的柱网，当然该型号在尺寸和性能上应具有一定的代表性。如日本将小轿车分为特大型、大型、中型、小型、轻型5种车型，汽车库主要满足日本大量生产的中型轿车需要，因此确定以日本生产的中型轿车的控制尺寸作为设计车型的外廓尺寸，即：长4.7 m，宽1.7 m，高2.0 m，最小转弯半径6.5 m。,单间停放：指一台车周围有墙或车的情况开敞停放：指一台车周围有柱的情况,4、停放角度与停驶方式 车辆存放角度是指停车时汽车的轴线与车库纵轴线之间的夹角。一般有0、30、60、45、90等,汽车停驶方式是指存车所采用的驾驶措施。有前进停放，前进出车；前进停放，后退出车；后退停车，前进出车三种驾驶方式。,研究表明，汽车停放角度与停车占用面积之间有一定的关系 0存车时驾驶方便但所需面积最大，所以该角度适合狭长而跨度小的停车场。90直角停放时可以从两个方向进出车，所用面积指标最小，但需要较宽的行车通道，适用于大面积多跨的停车间。,5、主体行车通道宽度 行车通道宽度取决于汽车车型、停放角度和停驶方式。应根据所采取的车型的转弯半径等有关参数，用计算法或几何做图法求出在某种停车方式时所需的行车通道最小宽度，再结合柱网布置，适当调整后确定合理的尺寸，一般不小于3 m。,三、平面柱网 平面柱网由柱距和跨度组成。决定柱距尺寸的因素有如下几个方面：(1)停放角度及停驶方式，一个柱距内停放车辆台数；(2)车辆停放所必须的安全距离及防火间距；(3)通道数及宽度；(4)结构形式及柱断面尺寸；(5)柱距和跨度应符合国家颁布的建筑模数。,实践表明，柱间距、车位及通道跨度三者之间有一定的关系，并影响停车面积。其主要关系是：当加大柱距时，柱对出车的阻挡作用开始减小，通道跨度尺寸随之减小，但加大到一定程度后，柱不再成为出车的障碍，这时通道跨度尺寸主要受两侧停车外端点的控制；当柱距固定，调整车位跨度尺寸时，通道跨度尺寸随之变化，车位跨度尺寸越小，所需行车道宽度越小，超过车后轴位置后，柱子不再成为出车的障碍，如柱子外移，超过车位前端线后，通道跨度尺寸需要加大。,如按我国小型车和中型车的车型，当地下停车场柱距间停放1台、2台和3台汽车时所需的最小柱距为(3.0 m、3.9 m)、(5.3 m、7.0 m)、(7.6 m、8.5）。实践表明，目前地下停车场有向大柱距发展的趋势。前述停车均为直角停车的柱网布置。不同停车角度，所需停车面积也有区别。,四、坡道与通道设计1、坡道设计（1）坡道设计原则 坡道设计要同出入口和主体有顺畅的连接，同地段环境相吻合，满足车辆进出方便、安全。要有一定的坡度，且有防滑要求，对于回转坡道有转弯半径的要求。有防护要求的车库，坡道应设在防护区以内，并保证有足够的坚固程度。在保证使用要求的前提下应使坡道面积尽量紧凑。（2）坡道类型 坡道类型较多，基本类型有两种：一种是直线形坡道，另一种是曲线形坡道。,坡道设计最主要是适用、节约用地、安全、坚固，可根据基地的实际情况安排坡道总体设计。,（3）坡道与主体交通流线 坡道与主体交通流线顺畅、方便、安全，是存车的重要设计要求，坡道和主体内的交通形成完整的流线。坡道与主体内交通布置应顺畅，方向单一，流线清楚，出入口明显。流线在主体内时应同主体平面相吻合。坡道与主体之间的相互关系如图,（4）坡道技术标准（略）,