【關(guān)鍵詞】地下建筑；自然采光；通風(fēng)；建筑設(shè)計(jì)

　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化速度加快，建筑用地日益緊張，已成為制約城市進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。在這種情況下人們的眼光逐漸由地上轉(zhuǎn)向地下，以尋求一個(gè)更加廣闊的發(fā)展空問(wèn)。

　　建筑是人類文明的固化載體。不斷升級(jí)的人類欲望與不可再生的土地資源直接對(duì)撞，使得地下建筑得以開(kāi)發(fā)，同時(shí)，地下建筑也架構(gòu)起人類地上地下新的立體生存空問(wèn)。既節(jié)約了耕地，又能滿足人類生活的多樣性、豐富性，且符合綠色低碳的理念。迄今為止，這還是一個(gè)尚未被充分認(rèn)識(shí)與開(kāi)發(fā)的廣闊領(lǐng)域。地下建筑是指建造在巖層或土層中的建筑。它是現(xiàn)代城市高速發(fā)展的產(chǎn)物，起到緩解城市居所緊張的作用，地下建筑還為人類開(kāi)拓出新的生活方式。在積極探討人類面臨或即將面臨的困難時(shí)，更應(yīng)對(duì)人與自然的和諧共處、建筑的本質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)肅思考。從這一意義來(lái)講，地下建筑設(shè)計(jì)理念的探討是非常有價(jià)值、有必要的。

　　地下建筑與地上建筑的環(huán)境因素比較。任何建筑物體都置身于具體的自然環(huán)境之中，因地域不同、季節(jié)不同呈現(xiàn)出不同的環(huán)境特色。在一般情形下，地下建筑與地上建筑分別表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。

　　地下建筑與地上建筑的環(huán)境因素比較

　　環(huán)境因素

　　建筑類別 地上建筑 地下建筑

　　自然采光 較好 差

　　隔音 差 好

　　保溫隔熱 受地域、季節(jié)影響大，溫差大 效果好

　　自然通風(fēng) 較好 較差

　　給排水 需配給排水設(shè)備 需配給排水設(shè)備

　　通過(guò)比較可以看出，地下建筑除采光、通風(fēng)有些局限外，其他項(xiàng)目?jī)?nèi)容甚至優(yōu)于地上建筑。所以，采光、通風(fēng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，是評(píng)價(jià)一個(gè)地下建筑設(shè)計(jì)成功與否的重要因素之一。

　　建筑的采光一般分為自然采光與人工照明兩種。在地下建筑中，通常采用人工照明的手法，雖然解決了照明問(wèn)題，不過(guò)費(fèi)用較高，還難以達(dá)到自然光帶給人的良好感受。如果能通過(guò)建筑設(shè)計(jì)和采光技術(shù)手段，將自然光引入地下建筑，不但可以節(jié)約一大筆人工照明費(fèi)，而且還能創(chuàng)造出舒適的自然環(huán)境，如同置身于地上建筑中。常見(jiàn)的地下建筑自然采光方式，主要分為直接式采光與間接式采光兩大類。直接式采光是指將自然光直接引入地下的設(shè)計(jì)方法，主要應(yīng)用于淺層的地下建筑中。直接式采光通常是在建筑大廳或中庭的頂棚處，設(shè)置與地面直接連通的天窗。直接式采光所營(yíng)造的空間氛圍在地下建筑中也是最接近自然的。對(duì)于層數(shù)少、平面體量相對(duì)較大的地下建筑，需要一個(gè)開(kāi)敞空間來(lái)改善地下建筑方位感。著名的法國(guó)盧浮宮的玻璃金字塔，設(shè)計(jì)師貝聿銘大膽構(gòu)思，采用古老的金字塔形式，將透明玻璃金字塔和周圍三個(gè)小玻璃金字塔作為地下建筑的采光天窗。即使在1 h內(nèi)有15 000名參觀者進(jìn)入自然采光的大廳與回廊中，仍然可以盡情地享受地下宮殿的迷人藝術(shù)，毫無(wú)不適之感。該設(shè)計(jì)近乎完美地運(yùn)用了自然光，創(chuàng)造性地解決了地下建筑的自然采光難題。

　　間接式采光是利用一些輔助設(shè)備將自然光輸送到地下建筑中，常在深一些的地下建筑中采用。常用的方法有鏡面反射、光導(dǎo)纖維等幾種方式。鏡面反射采光是利用平面鏡、曲面鏡和透鏡等，將自然光通過(guò)一次或多次反射到地下建筑中，從而解決了地下建筑采光的問(wèn)題。如美國(guó)明尼蘇達(dá)州立大學(xué)的土木采礦工程大樓，這棟建筑95％的部分處于地面以下，為了能將陽(yáng)光引入其中，設(shè)計(jì)師采用潛望鏡的原理，將自然光傳送到地下33．5 m處。光導(dǎo)纖維采光是利用光纖維傳到地下建筑的一種采光方式。它充分利用光的全反射原理，光線幾乎全部在纖芯里傳播，基本上沒(méi)有任何損耗。清華大學(xué)的超低耗樓就使用了一種被稱為“向Et葵”的光纖維采光技術(shù)，在對(duì)地下室進(jìn)行采光時(shí)，取得了很好的效果。光導(dǎo)纖維雖然價(jià)格較高，但由于其采光效率高，占用空間小，且能靈活彎曲，因此，在一些光環(huán)境要求較高的地下建筑中被廣泛采用。

　　在封閉性強(qiáng)、空氣質(zhì)量差的建筑物中，人們會(huì)出現(xiàn)不適的癥狀。為了改善地下建筑室內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量，目前大多采用機(jī)械通風(fēng)的方式，稀釋空氣污染物，以保持室內(nèi)空氣潔凈。不過(guò)，這導(dǎo)致地下建筑在通風(fēng)時(shí)，必須耗費(fèi)大量的能量。如1座兩層6500多m的人防工程，其中地下1層經(jīng)常使用，其通風(fēng)除濕機(jī)械的功率約為150 kW，僅此一項(xiàng)，1個(gè)月就消耗電費(fèi)上萬(wàn)元。過(guò)高的使用成本限制了人們對(duì)地下建筑的利用。在提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，地下建筑如何通過(guò)自然通風(fēng)的方式來(lái)節(jié)能，也是一個(gè)亟需研究、解決的問(wèn)題。自然通風(fēng)是指在風(fēng)壓和熱壓作用下的空氣運(yùn)動(dòng)，根據(jù)自然通風(fēng)的形成原理，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮設(shè)置直通到頂?shù)闹型�、天井、煙囪及進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)口，來(lái)促進(jìn)并控制建筑物內(nèi)部的自然通風(fēng)。對(duì)于大進(jìn)深的地下建筑，為其設(shè)計(jì)自然通風(fēng)時(shí)，從建筑的一端到另一端傳統(tǒng)的穿堂風(fēng)設(shè)計(jì)，往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的效果。例如，英國(guó)考文垂大學(xué)的圖書館就分別設(shè)計(jì)了4個(gè)通風(fēng)天井進(jìn)行送風(fēng)，廢氣則通過(guò)中庭和分設(shè)在建筑四周的排氣煙囪排出，這是一個(gè)靠熱力驅(qū)動(dòng)的置換式的通風(fēng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，通過(guò)減少進(jìn)氣口與出氣口之間的距離，加之良好的通風(fēng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)需機(jī)械通風(fēng)的可持續(xù)性自然通風(fēng)。

　　地下建筑具有良好的熱穩(wěn)定性，與地面形成一定的溫度差，即夏季比外界溫度低，冬季比室外溫度高，它們之間的溫度差能夠促使地下建筑的熱空氣上升，冷空氣下沉，形成自然通風(fēng)。掌握自然通風(fēng)的規(guī)律，可以有效地控制自然通風(fēng)，以達(dá)到自然通風(fēng)與節(jié)能的目的。對(duì)不允許興建高聳通風(fēng)煙囪的建筑，為了達(dá)到通風(fēng)的效果，可利用機(jī)械設(shè)備輔助實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，如美國(guó)芝加哥圖書館就采用了這兩種通風(fēng)形式相結(jié)合的方式。實(shí)踐證明，地下建筑采用可調(diào)控的混合式機(jī)械裝置與自然通風(fēng)相結(jié)合的系統(tǒng)，節(jié)能效果非常好。

　　拓展生存空間，回歸生態(tài)建筑，使人類更加貼近自然。當(dāng)改善環(huán)境、保護(hù)環(huán)境成為全球共同的聲音，可持續(xù)發(fā)展成為所有領(lǐng)域的主旋律時(shí)，作為建筑業(yè)界人士，對(duì)占世界總耗能三分之一的建筑產(chǎn)業(yè)，更應(yīng)積極探討節(jié)能、綠色、低碳、可持續(xù)性的建筑設(shè)計(jì)方法。

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