城市地下空间的规划基础理论.ppt

城市地下空间的规城市地下空间的规划基础理论划基础理论第一节第一节 城市地下空间资源的利用城市地下空间资源的利用一、城市地下空间的开发一、城市地下空间的开发一、城市地下空间的开发一、城市地下空间的开发 城市化水平提高，人口与业务管理机构向城市中心部位集中，要城市化水平提高，人口与业务管理机构向城市中心部位集中，要求立体化开发城市空间，形成新型城市结构。地下空间开发范围如表求立体化开发城市空间，形成新型城市结构。地下空间开发范围如表3.2.3。设设 施施利用利用项项目目1.交通交通2.物流物流3.给给排水排水4.能源能源5.通通讯讯、情、情报报6.防灾防灾7.生生产产、研究、研究、储备储备等等8.商商业业9.生活、生活、业务业务10.其它其它地地铁铁、地下公路隧道、地下停、地下公路隧道、地下停车场车场等等废废弃物弃物处处理管道、干理管道、干线线共同沟、供共同沟、供给给管共同沟等管共同沟等上下水道、地下河、大范上下水道、地下河、大范围围的的输输水隧道等水隧道等送配送配电电地下廊道、地下地下廊道、地下电电站、煤气管、区域性集中供暖站、煤气管、区域性集中供暖设设施等施等电话线专电话线专用廊道、管道、用廊道、管道、专专用用电视线电视线路管、路管、电缆电缆管等管等地下疏散道、地下人防等地下疏散道、地下人防等地下工地下工场场、地下、地下实验实验室、研究室、研究设设施、食品、石油施、食品、石油贮库贮库、雨水、雨水贮贮存池等存池等地下街、地下会堂、地下体育地下街、地下会堂、地下体育馆馆等等地下住宅、地下地下住宅、地下业务设业务设施施旅游旅游观观光地下洞室等光地下洞室等表表3.2.3 地下空间开发利用类型与范围地下空间开发利用类型与范围二、中国城市地下空间资源利用现状二、中国城市地下空间资源利用现状二、中国城市地下空间资源利用现状二、中国城市地下空间资源利用现状 我国城市地下空间大规模开发利用始于我国城市地下空间大规模开发利用始于20世纪世纪60年代后期的人防工程建设。年代后期的人防工程建设。我国城市地下空间开发特点我国城市地下空间开发特点：(1)(1)布局不合理与城市建设脱节布局不合理与城市建设脱节：国外大城市地下空间开发利用一般结合城市：国外大城市地下空间开发利用一般结合城市交通改造而开始，我国城市地下空间开发则始于人防工程建设，形成了独立管理、交通改造而开始，我国城市地下空间开发则始于人防工程建设，形成了独立管理、投资体系，早期未纳入城市的总体规划。投资体系，早期未纳入城市的总体规划。(2)城市地下空间的利用多偏重于经营商业，城市地下交通、地下公用设施综合城市地下空间的利用多偏重于经营商业，城市地下交通、地下公用设施综合(共同沟共同沟)、地下贮存和处理城市废物等、地下贮存和处理城市废物等现代化综合功能利用较少现代化综合功能利用较少，内部环境、内部环境、安全水平较低安全水平较低。(3)我国近几年城市规划、建设领域内已陆续制订了有关法律和法规；人防领域我国近几年城市规划、建设领域内已陆续制订了有关法律和法规；人防领域已有了一些必要法规、设计规范。但已有了一些必要法规、设计规范。但城市地下空间开发利用全局性问题仍无法城市地下空间开发利用全局性问题仍无法可依可依，如城市地下空间的所有权和使用权、开发战略和方针政策、领导和管理体，如城市地下空间的所有权和使用权、开发战略和方针政策、领导和管理体制等问题。技术政策缺乏技术先进并符合我国国情的建设和设计标准，如环境标准、制等问题。技术政策缺乏技术先进并符合我国国情的建设和设计标准，如环境标准、安全标准等，尚无反映地下空间特点的统一标准可循。安全标准等，尚无反映地下空间特点的统一标准可循。1 1 城市地下空间资源的利用城市地下空间资源的利用一、城市容量一、城市容量一、城市容量一、城市容量第二节第二节 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则 城市容量城市容量：城市某时期人类活动的各类设施：城市某时期人类活动的各类设施(建筑物、道路等城市设施建筑物、道路等城市设施)综合性的容纳能力。包综合性的容纳能力。包括人口容量、建筑容量、交通容量、环境容量等。括人口容量、建筑容量、交通容量、环境容量等。城市容量取决于用地面积、经济技术发展程度等因素，城市容量取决于用地面积、经济技术发展程度等因素，用地面积、社会经济技术发展程度与城市容量成正比。用地面积、社会经济技术发展程度与城市容量成正比。城市容量是相互关联而总是处在相互协调平衡状态的城市容量是相互关联而总是处在相互协调平衡状态的系统。城市衰退原因是城市各容量间比例和配置失调结果。系统。城市衰退原因是城市各容量间比例和配置失调结果。城市实际容量城市实际容量：城市某阶段实际人类活动容纳能力；：城市某阶段实际人类活动容纳能力；城市理论容量城市理论容量：城市用地一定，保证城市功能正常运：城市用地一定，保证城市功能正常运转、城市环境和城市居民生活质量达到一定标准的条件下，转、城市环境和城市居民生活质量达到一定标准的条件下，所能容纳的最大城市人口数量。所能容纳的最大城市人口数量。城市发展受到很多条件的影响。城市理论容量的规模城市发展受到很多条件的影响。城市理论容量的规模要与城市发展速度相适应，过大则浪费，过小则制约城市要与城市发展速度相适应，过大则浪费，过小则制约城市发展。发展。城市规划城市规划是不断调整城市发展与城市理论容量、城是不断调整城市发展与城市理论容量、城市实际容量、城市各容量间的平衡发展关系的过程。市实际容量、城市各容量间的平衡发展关系的过程。规划要领：城市各容量间的规划要领：城市各容量间的平衡平衡。二、城市容量的拓展二、城市容量的拓展二、城市容量的拓展二、城市容量的拓展 拓展城市容量的第一步是保持各城市功能协调发展。拓展城市容量的根本方法是开发城市空间。城市空间：上部空间、地面空间、地下空间，一般首先开发利用地面空间，其次是上部空间，最后是地下空间。城市空间的拓展方式：1外延式水平方向扩展：增加城市用地为主；2内涵式立体方向扩展：增加上部、下部空间为主。两者互不排斥，可独立或同时存在。2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则三、城市空间的分类三、城市空间的分类三、城市空间的分类三、城市空间的分类 1.城市空间按层次的分类：地面、上部和地下空间城市空间按层次的分类：地面、上部和地下空间(图图2.1.2)城市空间城市空间地面空间地面空间上部空间上部空间地下空间地下空间道道路路广广场场低低矮矮建建筑筑物物绿绿地地水水域域高高架架道道路路高高层层建建筑筑高高层层构构筑筑物物地地下下铁铁路路地地下下车车库库地地下下公公路路地地下下建建筑筑车车行行人人行行图图2.1.2 城市空间划分城市空间划分 2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则开发地下空间目的：开发地下空间目的：(1)(1)缓解地面矛盾缓解地面矛盾(尤指交通尤指交通)：如修建地如修建地铁、地下公路、地下人行过街、地下停车库等；铁、地下公路、地下人行过街、地下停车库等；(2)(2)发挥更大的城市综合效益：如增加新的发挥更大的城市综合效益：如增加新的商业服务、文娱等设施；商业服务、文娱等设施；(3)(3)布置地下管线。布置地下管线。2.2.地下空间按功能分类地下空间按功能分类 (1)(1)居住空间居住空间:美国覆土居所、半地下室美国覆土居所、半地下室 气候恶劣地区地下居所节能、改善微气候作用显著。气候恶劣地区地下居所节能、改善微气候作用显著。缺点现行经济技术条件，地下空间难以达高标准居住环境，缺点现行经济技术条件，地下空间难以达高标准居住环境，多数存在多数存在“闷闷”、“潮湿潮湿”等问题，大量人口不宜地下居等问题，大量人口不宜地下居住。住。(2)(2)业务空间业务空间：办公、会议、教学、实验、医疗等：办公、会议、教学、实验、医疗等天然光线要求不高的活动天然光线要求不高的活动 (3)(3)商业服务空间商业服务空间：商场、餐厅：商场、餐厅恒温、遮蔽性，恒温、遮蔽性，适合气候严寒或酷热地区。适合气候严寒或酷热地区。2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则(4)(4)文娱体育空间文娱体育空间：文化、娱乐、体育，疏散等：文化、娱乐、体育，疏散等防灾措施十分重要。防灾措施十分重要。(5)(5)交通空间交通空间：动态：动态(地铁，公路隧道，车行、人地铁，公路隧道，车行、人行通道行通道)；静态；静态(地下停车库地下停车库)。(6)(6)公用设施空间公用设施空间：管线，变电站、水厂、锅：管线，变电站、水厂、锅炉、污水和垃圾处理系统。炉、污水和垃圾处理系统。地下管线集约化的地下管线集约化的“共同沟共同沟”技术是未来市政设技术是未来市政设施的发展方向。施的发展方向。(7)(7)工业空间工业空间：军事工业、轻工业、手工业。：军事工业、轻工业、手工业。(8)(8)贮存空间贮存空间：恒温、防盗、鼠害轻的特点，地：恒温、防盗、鼠害轻的特点，地下贮库成本低、节能、安全。下贮库成本低、节能、安全。(9)(9)防灾防护空间防灾防护空间：人防工程：人防工程(10)(10)高层建筑的设备用空间高层建筑的设备用空间(11)(11)其它特殊空间：埋葬、文物、矿藏其它特殊空间：埋葬、文物、矿藏四、城市地下空间规划适用的理论原则四、城市地下空间规划适用的理论原则四、城市地下空间规划适用的理论原则四、城市地下空间规划适用的理论原则 1 1 疏导与对应原则疏导与对应原则 日本学者渡部与四郎论点：日本学者渡部与四郎论点：“地下空间应疏导地地下空间应疏导地面空间，远离城市中心的极核区和目标区的地点构面空间，远离城市中心的极核区和目标区的地点构筑工程筑工程”。渡部理论解决建成区衰退，对发达国家。渡部理论解决建成区衰退，对发达国家非常有效，但未将地下空间放到应有地位，价值难非常有效，但未将地下空间放到应有地位，价值难以最大限度发挥。以最大限度发挥。我国论点：我国论点：大城市建成区土地利用强度较小，地大城市建成区土地利用强度较小，地下空间开发原则应使地下空间成为下空间开发原则应使地下空间成为“城市经济建设城市经济建设的主战场的主战场”，地下空间开发提高到与地面空间相似，地下空间开发提高到与地面空间相似位置，但对城市空间合理功能分工、空间容量协调位置，但对城市空间合理功能分工、空间容量协调考虑不够。考虑不够。2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则城市中心区地下空间开发原则：城市中心区地下空间开发原则：(1)(1)首要任务是疏导地面空间矛盾首要任务是疏导地面空间矛盾(交通为主交通为主)。(2)(2)尽可能与地面对应发展商业等设施，强调发尽可能与地面对应发展商业等设施，强调发挥土地集聚效益。挥土地集聚效益。2 2集聚原则集聚原则 集聚原则内涵：集聚原则内涵：城市中心区发展与地面对城市中心区发展与地面对应功能应功能(或适当互补或适当互补)的地下空间，协调空的地下空间，协调空间容量，与地面、上部空间产生更大集聚间容量，与地面、上部空间产生更大集聚效应，创造更多综合效益。效应，创造更多综合效益。3 3等高线原则：城市土地价值等高线原则：城市土地价值 由城市土地价值等高线图，找到地下空间开发的起由城市土地价值等高线图，找到地下空间开发的起始点、发展方向，地下空间开发起始点是地价最高点，始点、发展方向，地下空间开发起始点是地价最高点，经济、社会和防灾效益最高，发展方向沿等高线发展，经济、社会和防灾效益最高，发展方向沿等高线发展，地价衰减慢，发展潜力大，避免地上空间开发过于集中，地价衰减慢，发展潜力大，避免地上空间开发过于集中，有效发挥滚动效益。有效发挥滚动效益。五、城市地下空间系统规划五、城市地下空间系统规划五、城市地下空间系统规划五、城市地下空间系统规划 1地下空间系统规划的原则地下空间系统规划的原则 (1)(1)战备型战备型：以战备为主，以战时防护要求作为工程设以战备为主，以战时防护要求作为工程设计的主要依据，平时尽量充分利用，发挥社会效益和经济计的主要依据，平时尽量充分利用，发挥社会效益和经济效益。效益。如指挥通信工程、射击观察工事等。如指挥通信工程、射击观察工事等。2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则 (2)(2)结合型结合型：适应平时社会需要、战时防护要求，适应平时社会需要、战时防护要求，工程结构按战时防护要求设计，功能布局、装饰按平时工程结构按战时防护要求设计，功能布局、装饰按平时使用要求设计，内部装备和装饰的工程经费，可由使用使用要求设计，内部装备和装饰的工程经费，可由使用单位投资。单位投资。如专业队伍隐蔽部、地下实验室、手术室、病房、如专业队伍隐蔽部、地下实验室、手术室、病房、办公室、专业队伍车库、战略物资仓库、人员疏散机动办公室、专业队伍车库、战略物资仓库、人员疏散机动干道等。干道等。(3)(3)经济型：经济型：以降低工程造价、提高经济社以降低工程造价、提高经济社会效益为主作为建设依据，工程规划、建筑布局、会效益为主作为建设依据，工程规划、建筑布局、结构要求等均以平时使用要求为主设计。工程投结构要求等均以平时使用要求为主设计。工程投资大，列入城市基建投资或使用单位集资筹建，资大，列入城市基建投资或使用单位集资筹建，战时仅作为结合利用，预留工程防护设施，临战战时仅作为结合利用，预留工程防护设施，临战前突击改造、安装。前突击改造、安装。如地铁、地下礼堂、地下商场等大型地下工程。如地铁、地下礼堂、地下商场等大型地下工程。2地下空间系统规划程序地下空间系统规划程序 要求：要求：科学性、长远性、预见性、开创性和现实性科学性、长远性、预见性、开创性和现实性。坚持以长远目标为基准，不局限于当前技术经济条件和坚持以长远目标为基准，不局限于当前技术经济条件和人防人防“结合基本建设结合基本建设”的条件限制。实施规划则要根据技的条件限制。实施规划则要根据技术经济现实条件和发展趋势，制定分期分批的实施规划。术经济现实条件和发展趋势，制定分期分批的实施规划。控制方法：控制方法：系统工程方法系统工程方法，适应多系统构成、不同目，适应多系统构成、不同目标的相互协调，使系统功能达到最优化，最大限度发挥各标的相互协调，使系统功能达到最优化，最大限度发挥各部份的能力。部份的能力。特点：特点：较强的综合性、整体性、专业性、政策性、艺较强的综合性、整体性、专业性、政策性、艺术性。术性。程序如图程序如图2.3.3。2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则地下空间开发预测地下空间开发预测地下交地下交通工程通工程规划纲规划纲要要地下公共工程规划方案地下公共工程规划方案国务院批复国务院批复人防城防预案人防城防预案86年厦门会议精神年厦门会议精神地下空间开发总体地下空间开发总体规划规划地下工程现状地下工程现状总体总体规划纲要规划纲要城市地下城市地下市政工程市政工程规划纲要规划纲要人防城人防城防规划防规划纲要纲要地下管地下管线工程线工程规划纲规划纲要要地下公地下公共建筑共建筑规划纲规划纲要要指挥通指挥通信工程信工程规划规划专业队专业队伍工程伍工程规划规划人员掩人员掩蔽工程蔽工程规划规划连通疏连通疏散工程散工程规划规划人防总体规划方案人防总体规划方案地下空间总体规划方案及分析评估地下空间总体规划方案及分析评估总体方案决策总体方案决策图图2.3.3 地下空间总体规划程序地下空间总体规划程序3地下空间总体规划预测地下空间总体规划预测人防地下工程预测：人防地下工程预测：空袭与城防作战破坏仿真模型，研空袭与城防作战破坏仿真模型，研究人防建设规模；运用系统工程效费模型，研究人防建设究人防建设规模；运用系统工程效费模型，研究人防建设的防护标准。的防护标准。城市住宅区及城市交通、公建、管线等地下空间预城市住宅区及城市交通、公建、管线等地下空间预测：测：相关树法、数学模型预测法、趋势外推法、专家集体相关树法、数学模型预测法、趋势外推法、专家集体预测法。预测法。技术经济的发展预测：技术经济的发展预测：(1)通用特尔斐法：即专家集体预测法，可靠性有争论；通用特尔斐法：即专家集体预测法，可靠性有争论；(2)试验证明法：美国兰德公司诺曼、达尔基博士提出，试验证明法：美国兰德公司诺曼、达尔基博士提出，预测可靠性较高。基本程序：预测可靠性较高。基本程序：确定目标；确定目标；选择专家，选择专家，要求代表面广、总体权威高；要求代表面广、总体权威高；设计评估意见征询表；设计评估意见征询表；征询信息反馈，一般征询信息反馈，一般3至至4轮；轮；评估结果数据处理。评估结果数据处理。2 2 城市空间与地下空间规划理论原则城市空间与地下空间规划理论原则地下空间总体规划预测地下空间总体规划预测小区地下小区地下空间需求空间需求预测预测城市地下城市地下交通发展交通发展预测预测城市地下城市地下公建发展公建发展预测预测城城 市市 地地下下 管管 线线沟预测沟预测城城市市人人防防工工程程发发展展预预测测城城 市市 经经济济 条条 件件发发 展展 预预测测地下空间开地下空间开发技术发展发技术发展预测预测地下空间开发预测成果地下空间开发预测成果图图2.3.4 规划预测的内容规划预测的内容一、生理效应一、生理效应一、生理效应一、生理效应第三节第三节 地下空间生理与心理学地下空间生理与心理学 (一一)空气污染影响空气污染影响 1.一氧化碳一氧化碳(CO)：血液、神经毒物。长期接触低浓度：血液、神经毒物。长期接触低浓度CO引起慢性中毒，造成低氧血症，小孩体重低、智力发育迟引起慢性中毒，造成低氧血症，小孩体重低、智力发育迟缓。缓。2可吸入颗粒物：大于可吸入颗粒物：大于5m颗粒引起慢性鼻炎、咽炎，颗粒引起慢性鼻炎、咽炎，小于小于5m颗粒物促进肺泡壁纤维增生，造成慢性支气管炎。颗粒物促进肺泡壁纤维增生，造成慢性支气管炎。3二氧化硫：窒息性气体，腐蚀作用。刺激眼结膜、二氧化硫：窒息性气体，腐蚀作用。刺激眼结膜、鼻咽等粘膜。鼻咽等粘膜。4氮氧化合物：不易觉察，浓度氮氧化合物：不易觉察，浓度60150ppm时，刺激时，刺激鼻腔和咽喉。吸入鼻腔和咽喉。吸入624h后胸部紧缩，肺水肿、呼吸困难、后胸部紧缩，肺水肿、呼吸困难、昏迷，甚至死亡，日后再发肺炎。昏迷，甚至死亡，日后再发肺炎。200700ppm时，短时时，短时间吸入可致死。间吸入可致死。5苯并苯并(a)芘：致癌。芘：致癌。6二氧化碳：二氧化碳：0.07，少数人不适；，少数人不适；0.1，人们，人们普遍不适；普遍不适；4，头痛、耳鸣、血压上升；，头痛、耳鸣、血压上升；810，呼吸困难，意识不清。，呼吸困难，意识不清。7甲醛：刺激性无色气体，易溶于水。低浓度甲醛：刺激性无色气体，易溶于水。低浓度甲醛致结膜炎、鼻炎、咽炎等，浓度高时发生肺甲醛致结膜炎、鼻炎、咽炎等，浓度高时发生肺炎、肺水肿等。炎、肺水肿等。8氡气：不易觉察，人体长期接触有害，发病氡气：不易觉察，人体长期接触有害，发病潜伏期较长。潜伏期较长。9臭氧：刺激和破坏深部呼吸道粘膜及组织，臭氧：刺激和破坏深部呼吸道粘膜及组织，对眼睛有轻度刺激性。浓度对眼睛有轻度刺激性。浓度1ppm以上时，引起头以上时，引起头痈、肺气肿及组织缺氧等。痈、肺气肿及组织缺氧等。10空气微生物：与周围环境、室内温湿度、灰空气微生物：与周围环境、室内温湿度、灰尘及采光通风等有关。传播主要疾病：流行性感尘及采光通风等有关。传播主要疾病：流行性感冒、麻疹、结核、百日咳等。冒、麻疹、结核、百日咳等。(二二)空气离子化对人体的影响空气离子化对人体的影响 判断空气质量的一个特殊指标，用于检查建筑物的通风判断空气质量的一个特殊指标，用于检查建筑物的通风换气状况。换气状况。离子浓度、作用时间的不同，对机体作用不同。低数量离子浓度、作用时间的不同，对机体作用不同。低数量阳、阴离子对机体均呈良好作用，但阴离子、阳离子数量阳、阴离子对机体均呈良好作用，但阴离子、阳离子数量过高时起不良作用。过高时起不良作用。空气离子对整个机体起作用，如心血管系统、机体代谢、空气离子对整个机体起作用，如心血管系统、机体代谢、中枢神经系统的兴奋和抑制状态等都产生影响。中枢神经系统的兴奋和抑制状态等都产生影响。3 3 地下空间生理与心理学地下空间生理与心理学(三三)其它环境因素其它环境因素 一些物理因素如噪声、电磁辐射一些物理因素如噪声、电磁辐射(射频、红外、可视、射频、红外、可视、紫外线等紫外线等)，范围从，范围从l04 Hz(射频射频)到到1015Hz(紫外线紫外线)，对人产生心理、生理影响。对人产生心理、生理影响。室内空气污染物来源：燃料、人的活动、建筑材料、室内空气污染物来源：燃料、人的活动、建筑材料、室外等四大类。室外等四大类。地下空间封闭性强，自然光线不易被引入，温湿环境地下空间封闭性强，自然光线不易被引入，温湿环境受地温影响大，室内环境几乎都是由人工创造，相同受地温影响大，室内环境几乎都是由人工创造，相同条件下，与地面室内空间相比，地下空间室内空气污条件下，与地面室内空间相比，地下空间室内空气污染源排除有时还要困难。染源排除有时还要困难。二、心理障碍分折二、心理障碍分折二、心理障碍分折二、心理障碍分折 地下建筑不同于地面建筑的特点：地下建筑不同于地面建筑的特点：(1)地下建筑封闭性地下建筑封闭性：没有阳光、水、自然景色，难以：没有阳光、水、自然景色，难以利用自然光线，无法形成时间观念，引起不安；利用自然光线，无法形成时间观念，引起不安；(2)地下空间中没有外界熟悉环境声地下空间中没有外界熟悉环境声：没有鸟语花香，：没有鸟语花香，无自然风感，产生枯燥乏味、拥挤隔绝等不良心理反映；无自然风感，产生枯燥乏味、拥挤隔绝等不良心理反映；(3)“无意识无意识”消极作用消极作用：幽闭恐怖，阴暗潮湿，空气：幽闭恐怖，阴暗潮湿，空气浑浊，令人窒息等；浑浊，令人窒息等；(4)灾难的恐惧心理灾难的恐惧心理：水灾、火灾、断电、断风、其它：水灾、火灾、断电、断风、其它骚乱等；骚乱等；(5)人们心理偏见人们心理偏见：易把地下居住与贫困相联系；：易把地下居住与贫困相联系；(6)地下空间扩建、改造受各种条件限制地下空间扩建、改造受各种条件限制。3 3 地下空间生理与心理学地下空间生理与心理学地下空间心理障碍的主要原因：地下空间心理障碍的主要原因：(1)(1)习惯与非习惯空间的设计差异习惯与非习惯空间的设计差异 人们习惯的外部空间是人与自然直接接触，而地下则感人们习惯的外部空间是人与自然直接接触，而地下则感觉不到习惯的觉不到习惯的“外部空间外部空间”的刺激，人们只有在的刺激，人们只有在“外部外部空间空间”环境下，生理、心理上才能达到最佳刺激效益，环境下，生理、心理上才能达到最佳刺激效益，情绪唤醒水平最佳，而地下空间环境只能引起消极心理情绪唤醒水平最佳，而地下空间环境只能引起消极心理作用。作用。(2)(2)“无意识无意识”的作用的作用 地下空间会产生各种各样的恐惧心理，主要是由于人们地下空间会产生各种各样的恐惧心理，主要是由于人们已有了地下环境的已有了地下环境的“无意识无意识”，“无意识无意识”来源复杂，来源复杂，可以是人的体验、传说、宗教等文化背景。可以是人的体验、传说、宗教等文化背景。三、消除心理和生理影响的途径三、消除心理和生理影响的途径三、消除心理和生理影响的途径三、消除心理和生理影响的途径 影响人工环境效果主要因素：地下空间空气质量、影响人工环境效果主要因素：地下空间空气质量、口部设计、内部空间布置、色彩设计、自然景观。口部设计、内部空间布置、色彩设计、自然景观。(一一)入口部设计入口部设计 设计要求：最大限度消除对地下建筑的偏见、封设计要求：最大限度消除对地下建筑的偏见、封闭感。闭感。设计思想：地下阶梯不直接与口部相连。设计思想：地下阶梯不直接与口部相连。建筑做法：地面设计成类似传统建筑入口，口部建筑做法：地面设计成类似传统建筑入口，口部前方设比例适当外部空间充当过渡区段，入口处避前方设比例适当外部空间充当过渡区段，入口处避免设计很多阶梯。主要入口不与地下建筑处在同一免设计很多阶梯。主要入口不与地下建筑处在同一水平面。水平面。3 3 地下空间生理与心理学地下空间生理与心理学 设计技巧：设计技巧：(1)口部亮度设计：力求与天空亮度一致口部亮度设计：力求与天空亮度一致(最好自然光最好自然光)，随空间深入而逐渐降低；随空间深入而逐渐降低；(2)外到内过渡段：同种材料具有相同质感和色泽，具有外到内过渡段：同种材料具有相同质感和色泽，具有连结感觉；连结感觉；(3)入口角度：方便，避免得热或失热；入口角度：方便，避免得热或失热；(4)装饰：装饰：过渡段、内外部连续绿化、壁画、雕塑等；过渡段、内外部连续绿化、壁画、雕塑等；(5)尺寸：尺寸：外到内部采取相同或相似比例尺寸布置；外到内部采取相同或相似比例尺寸布置；(6)口部标志：识别性、独创性，入口颜色清淡悦目，整口部标志：识别性、独创性，入口颜色清淡悦目，整体及门的设计富有吸引力。体及门的设计富有吸引力。(二二)地下建筑心理空间的创造地下建筑心理空间的创造 地下内部空间：地下内部空间：实体空间实体空间：各空间范围、界限明确，私密性较：各空间范围、界限明确，私密性较强。强。心理空间心理空间：空间范围不太明确，私密性小，处：空间范围不太明确，私密性小，处于实体空间内，又叫于实体空间内，又叫“空间里的空间空间里的空间”。地下建筑心理空间作用：地下建筑心理空间作用：(1)(1)为使用者提供相对独立环境；为使用者提供相对独立环境；(2)(2)心理空间改变人的观感，解除人们地下空间常心理空间改变人的观感，解除人们地下空间常有压抑感等心理障碍。有压抑感等心理障碍。3 3 地下空间生理与心理学地下空间生理与心理学地下建筑心理空间的构成方法：地下建筑心理空间的构成方法：1 1改变地面标高改变地面标高 结合功能要求，提高或降低某部分的标高改善空间感。结合功能要求，提高或降低某部分的标高改善空间感。2 2改变顶棚的高度改变顶棚的高度 实体空间内不同高度顶棚感觉上各有一定独立性，区别实体空间内不同高度顶棚感觉上各有一定独立性，区别各空间不同作用。各空间不同作用。3 3借助家具与设备借助家具与设备 借助家具、设备形成心理空间：分隔、围合。借助家具、设备形成心理空间：分隔、围合。4 4改变照明方法和灯具种类改变照明方法和灯具种类 5 5借助绿化与水体借助绿化与水体 绿化、叠石、水体、栏杆、雕塑构成心理空间的手段，绿化、叠石、水体、栏杆、雕塑构成心理空间的手段，种类繁多，形态生动，构成的心理空间更显得新颖活泼。种类繁多，形态生动，构成的心理空间更显得新颖活泼。6 6借用各种隔断借用各种隔断 常用玻璃花格隔断增加空间的深远开阔感，形成相应常用玻璃花格隔断增加空间的深远开阔感，形成相应心理空间。心理空间。(三三)室内色彩室内色彩 地下空间内部环境色彩设计减弱人们进入地下空间的心地下空间内部环境色彩设计减弱人们进入地下空间的心理障碍，具有明显的生理效果、心理效果。理障碍，具有明显的生理效果、心理效果。色彩心理效果的表现：色彩心理效果的表现：悦目性、情感性悦目性、情感性。悦目性给人以。悦目性给人以美感；情感性影响人的情绪、引起联想。美感；情感性影响人的情绪、引起联想。色彩生理效果的表现：对人脉搏、心率、血压等作用明色彩生理效果的表现：对人脉搏、心率、血压等作用明显。显。地下建筑室内设计常运用色适应原理，一般把器物色地下建筑室内设计常运用色适应原理，一般把器物色彩的补色作背景色，消除视觉干扰，减少视觉错觉，视觉彩的补色作背景色，消除视觉干扰，减少视觉错觉，视觉器官从背景色中得到平衡、休息。器官从背景色中得到平衡、休息。3 3 地下空间生理与心理学地下空间生理与心理学 (四四)自然景观自然景观 地下建筑室内设计，自然界景物恰当引入室内，提高地下建筑室内设计，自然界景物恰当引入室内，提高环境质量，满足人们心理需求，大大消除心理障碍。环境质量，满足人们心理需求，大大消除心理障碍。自自然景观主要有水体、山石、绿化、盆栽。然景观主要有水体、山石、绿化、盆栽。日本大阪的彩虹市地下建筑，在中心广场上设置了漂亮日本大阪的彩虹市地下建筑，在中心广场上设置了漂亮的喷泉，使人们如投身于大自然的怀抱，因而流连忘返，的喷泉，使人们如投身于大自然的怀抱，因而流连忘返，有世界最漂亮的地下都市的美称。有世界最漂亮的地下都市的美称。地下建筑室内设计应适量引入大自然的环境声，减轻地下建筑室内设计应适量引入大自然的环境声，减轻心理封闭感。地下建筑室内设计中的声音大部分来自流心理封闭感。地下建筑室内设计中的声音大部分来自流水和飞禽。水和飞禽。近年国外不少设计师们在发掘其它声源方面也做了许近年国外不少设计师们在发掘其它声源方面也做了许多新的尝试，如日本的音浴室、印度的音乐楼梯等。多新的尝试，如日本的音浴室、印度的音乐楼梯等。(五五)通风通风 地下空间存在缺氧、地下空间存在缺氧、CO中毒、水和热等因素，影响人中毒、水和热等因素，影响人体、设备。体、设备。地下建筑通风主要采用如通风道、窗户等可控地下建筑通风主要采用如通风道、窗户等可控制的开口部位实现。制的开口部位实现。设计注意事项：设计注意事项：1保证空气中氧气含量：正常空气氧气含量保证空气中氧气含量：正常空气氧气含量20.94，变动范围约变动范围约0.5，过低影响人体呼吸作用、物质代谢和，过低影响人体呼吸作用、物质代谢和生命。生命。2减少空气减少空气CO2、尘埃含量：、尘埃含量：CO2降低血色素输氧能力，降低血色素输氧能力，以致全身组织尤其中枢神经系统严重缺氧，造成中毒。以致全身组织尤其中枢神经系统严重缺氧，造成中毒。CO2浓度浓度1020，人体死亡率，人体死亡率2025。过量尘埃。过量尘埃引起不舒适。引起不舒适。3处理好室内温度：地下建筑冬暖夏凉，温差小，但处理好室内温度：地下建筑冬暖夏凉，温差小，但与室外温度不协调可能影响人体健康，选择恰当送风温度、与室外温度不协调可能影响人体健康，选择恰当送风温度、通风形式。通风形式。4保持适当的相对湿度：相对湿度衡量空气保持适当的相对湿度：相对湿度衡量空气环境潮湿程度重要指标，影响生产工艺和人员环境潮湿程度重要指标，影响生产工艺和人员舒适感，一般舒适感，一般4060为宜。为宜。5控制好室内空气的流速：影响人体散热、控制好室内空气的流速：影响人体散热、水分散发。水分散发。6控制围护结构内表面温度：周围物体表面控制围护结构内表面温度：周围物体表面温度决定人体辐射散热的程度。温度决定人体辐射散热的程度。7地下建筑电力通风作应急之用，可能产生地下建筑电力通风作应急之用，可能产生CO，所以有必要设置固定被动式通风作为安，所以有必要设置固定被动式通风作为安全措施，同时可将其发展成为制冷系统。全措施，同时可将其发展成为制冷系统。一、岩石地层中的开发技术一、岩石地层中的开发技术一、岩石地层中的开发技术一、岩石地层中的开发技术第四节第四节 地下空间开发的几个技术问题地下空间开发的几个技术问题 地下空间开发技术近数十年逐渐发展的新兴技术，至今尚无完善理论体系指导地下空间开发技术近数十年逐渐发展的新兴技术，至今尚无完善理论体系指导地下工程设计、施工。地下工程设计、施工。岩石地下空间涉及岩石地下空间涉及洞室稳定性洞室稳定性，围岩、支护共同构成地下结构，围岩、支护共同构成地下结构，支护加强围岩，勘探、设计和施工等环节不同于地面建筑，工程安支护加强围岩，勘探、设计和施工等环节不同于地面建筑，工程安全、投资取决于岩体特性。全、投资取决于岩体特性。(一一)工程规划布置工程规划布置 工程布置内容：选定建洞位置、洞室方位、洞群间距。工程布置内容：选定建洞位置、洞室方位、洞群间距。洞室布置的基本原则：洞室位置尽量选在坚硬完整或构洞室布置的基本原则：洞室位置尽量选在坚硬完整或构造简单的岩体中；大洞室远离大断层和破碎带；洞室主轴造简单的岩体中；大洞室远离大断层和破碎带；洞室主轴力求与大多数节理方向或主要节理方向保持最大交角；高力求与大多数节理方向或主要节理方向保持最大交角；高地应力洞室边墙与最大水平地应力方向平行；洞室方位选地应力洞室边墙与最大水平地应力方向平行；洞室方位选择困难时，可调整洞室断面形状和尺寸，改变围岩受力状择困难时，可调整洞室断面形状和尺寸，改变围岩受力状态，改善围岩稳定条件。态，改善围岩稳定条件。隧洞设计的关键隧洞设计的关键：正确选择洞线、合理布置。：正确选择洞线、合理布置。影响洞线选择的主要因素影响洞线选择的主要因素：地形、地质、水流、施：地形、地质、水流、施工条件、枢纽总体布置和运动方式，相互制约，综工条件、枢纽总体布置和运动方式，相互制约，综合考虑。合考虑。洞线选择的基本资料洞线选择的基本资料：建筑物组成和布置方式、隧：建筑物组成和布置方式、隧洞用途和洞身流态；方案比较的各条洞线地形图；洞用途和洞身流态；方案比较的各条洞线地形图；地质平面图、现场踏勘初拟洞线的地质剖面图；隧地质平面图、现场踏勘初拟洞线的地质剖面图；隧洞沿线地层的岩性、产状、结构特征、地下水分布洞沿线地层的岩性、产状、结构特征、地下水分布规律；选用的施工方法、施工机械；地下空间运行规律；选用的施工方法、施工机械；地下空间运行要求。要求。(二二)洞室结构计算洞室结构计算 洞室结构计算比地面构筑物难度大洞室结构计算比地面构筑物难度大：岩体特性多变；计：岩体特性多变；计算参数不易准确选取。算参数不易准确选取。地下工程的结构计算不宜过分追求精确计算方法，善于地下工程的结构计算不宜过分追求精确计算方法，善于工程类比工程类比，着重对围岩试验和分析，合理选择计算参数。，着重对围岩试验和分析，合理选择计算参数。结构设计已注意改变那种常规的笨重衬砌形式，根据围结构设计已注意改变那种常规的笨重衬砌形式，根据围岩和运用要求，采用岩和运用要求，采用喷锚技术喷锚技术，对坚硬完整岩石完全不衬对坚硬完整岩石完全不衬砌。砌。4 4 地下空间开发的几个技术问题地下空间开发的几个技术问题 实践表明，即使强度很低地层，洞室开挖后，及实践表明，即使强度很低地层，洞室开挖后，及时喷射混凝土加固，基本保持岩体原有物理力学性时喷射混凝土加固，基本保持岩体原有物理力学性质，形成具有承载力的承载圈而维持围岩稳定。尽质，形成具有承载力的承载圈而维持围岩稳定。尽管喷锚后围岩应力重分布和变形机理尚待理论探讨，管喷锚后围岩应力重分布和变形机理尚待理论探讨，但喷锚技术已为人们普遍接受。但喷锚技术已为人们普遍接受。资料统计，喷锚和钢筋混凝土衬砌相比，节省资料统计，喷锚和钢筋混凝土衬砌相比，节省挖量挖量20%20%、混凝土、混凝土40%40%、劳力、劳力40%40%、成本、成本30%30%以上。以上。不良地质条件岩体隧洞仍以混凝土或钢筋混凝不良地质条件岩体隧洞仍以混凝土或钢筋混凝土衬砌为主。衬砌结构根据围岩特性确定岩石荷裁，土衬砌为主。衬砌结构根据围岩特性确定岩石荷裁，用结构力学方法计算内力，复杂地层辅之以有限元用结构力学方法计算内力，复杂地层辅之以有限元分析。分析。(三三)施工技术施工技术 隧洞开挖有掘进机法、钻爆法，目前洞室开挖多隧洞开挖有掘进机法、钻爆法，目前洞室开挖多采用钻爆法采用钻爆法。掘进机法掘进机法：岩体扰动小，保持围岩原有特性；断面成：岩体扰动小，保持围岩原有特性；断面成型好，开挖面平整，衬砌隧洞节省混凝土浇筑；开挖安全，型好，开挖面平整，衬砌隧洞节省混凝土浇筑；开挖安全，避免和减少粉尘污染；节省劳力，降低造价。缺点是投资避免和减少粉尘污染；节省劳力，降低造价。缺点是投资大、设备安装费时间、开挖前准备工作量大。大、设备安装费时间、开挖前准备工作量大。钻爆法钻爆法：控爆措施减轻爆破震动，尽可能全断面一次开：控爆措施减轻爆破震动，尽可能全断面一次开挖。沿设计开挖线打防震孔减轻对围岩的冲击；限制炮孔挖。沿设计开挖线打防震孔减轻对围岩的冲击；限制炮孔装药量。光面爆破、预裂爆破防止围岩过分扰动。装药量。光面爆破、预裂爆破防止围岩过分扰动。4 4 地下空间开发的几个技术问题地下空间开发的几个技术问题设计、施工充分重视隧洞开挖卸荷作用的围岩变形。选择设计、