Глубокое погружение: Исследование исследований в области подземной архитектуры

Подземная архитектура, также известная как подземная архитектура или "земляное укрытие", представляет собой увлекательную и все более важную область в рамках более широкой области архитектурных исследований и практики. Она включает в себя проектирование и строительство зданий или сооружений под поверхностью земли. Этот подход предлагает ряд потенциальных преимуществ, от повышения энергоэффективности и снижения воздействия на окружающую среду до усиления защиты от стихийных бедствий и создания уникальных и вдохновляющих пространств. В этой статье представлен всесторонний обзор исследований в области подземной архитектуры, изучается ее история, мотивация, проблемы и будущие возможности.

Историческая перспектива: от пещер до передового дизайна

Концепция подземной жизни отнюдь не нова. На протяжении всей истории люди искали убежище под землей для защиты от стихии, безопасности и даже духовных причин. Примеры можно найти по всему миру:

• Пещеры Каппадокии, Турция: Вырезанные в вулканической породе, эти древние пещерные жилища и церкви демонстрируют изобретательность ранних общин в использовании земли для укрытия и защиты.
• Катакомбы Рима, Италия: Эти обширные подземные погребальные камеры дают представление о ранней христианской истории и иллюстрируют потенциал для создания обширных подземных сетей.
• Матмата, Тунис: Традиционные берберские дома, вырезанные в ландшафте, обеспечивают естественную изоляцию и защиту от сурового пустынного климата.
• Пещерные жилища Сианя, Китай: Миллионы людей до сих пор живут в пещерных жилищах Яодун на Лессовом плато, пользуясь тепловой массой земли для регулирования температуры.

Эти исторические примеры показывают, что подземная архитектура - это не футуристическая концепция, а проверенный временем подход к строительству, который был адаптирован к различным культурным и экологическим контекстам. Современные исследования основываются на этом наследии, включая передовые инженерные методы и принципы устойчивого проектирования для создания поистине инновационных и функциональных подземных пространств.

Мотивации и преимущества подземной архитектуры

Растущий интерес к подземной архитектуре обусловлен рядом факторов, в том числе растущей урбанизацией, опасениями по поводу изменения климата и необходимостью более устойчивых и жизнестойких методов строительства. Ключевые преимущества подземного строительства включают в себя:

1. Энергоэффективность

Постоянная температура земли обеспечивает естественную изоляцию, снижая потребность в отоплении и охлаждении. Это может значительно снизить потребление энергии и выбросы парниковых газов. Подземные здания часто требуют меньше энергии, чем обычные надземные сооружения. Например, исследования показали, что дома, защищенные землей, могут снизить затраты на отопление и охлаждение на 70-90% в некоторых климатических условиях.

2. Экологическая устойчивость

Подземное строительство может минимизировать воздействие зданий на окружающую среду за счет сокращения землепользования, сохранения зеленых зон и минимизации визуального загрязнения. Это также может помочь смягчить последствия ливневых стоков и уменьшить эффект городского острова тепла. Кроме того, использование переработанных материалов и устойчивых методов строительства может еще больше повысить экологические преимущества.

3. Усиленная защита от стихийных бедствий

Подземные сооружения обеспечивают большую защиту от экстремальных погодных явлений, таких как ураганы, торнадо, землетрясения и лесные пожары. Окружающая земля обеспечивает буфер против сильных ветров, летящего мусора и колебаний температуры. Это делает подземные здания особенно подходящими для регионов, подверженных стихийным бедствиям.

4. Снижение шума

Земля действует как естественный звуковой барьер, значительно снижая шумовое загрязнение от транспорта, авиации и других источников. Это может создать более спокойную и комфортную среду для жизни или работы.

5. Сохранение земель

Строя под землей, мы можем освободить ценные земельные участки для парков, сельского хозяйства или других целей. Это особенно важно в густонаселенных городских районах, где земли не хватает.

6. Безопасность и конфиденциальность

Подземные здания могут предложить повышенную безопасность и конфиденциальность по сравнению с обычными надземными сооружениями. Земля обеспечивает естественный барьер против вторжения, а уменьшенная видимость может сдерживать нежелательное внимание.

7. Уникальные архитектурные возможности

Подземная архитектура позволяет создавать уникальные и вдохновляющие пространства, интегрированные с окружающей средой. Архитекторы могут использовать форму и текстуру земли для создания впечатляющих и эстетически приятных проектов. Свобода от традиционных надземных ограничений также может способствовать большей креативности и инновациям.

Проблемы подземной архитектуры

Несмотря на многочисленные преимущества, подземная архитектура также представляет ряд проблем, которые необходимо решать посредством тщательного планирования и проектирования. Эти проблемы включают в себя:

1. Строительное проектирование

Подземные сооружения должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать огромное давление окружающей земли. Это требует специальных знаний в области геотехнической инженерии и строительной механики. Выбор подходящих материалов и методов строительства имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной стабильности и безопасности здания. Необходимо тщательно учитывать такие вопросы, как тип почвы, уровень грунтовых вод и потенциальная сейсмическая активность.

2. Гидроизоляция и дренаж

Предотвращение проникновения воды имеет важное значение для защиты целостности подземных сооружений и поддержания сухой и комфортной внутренней среды. Это требует внедрения надежных систем гидроизоляции и эффективных стратегий дренажа. Эти системы должны быть прочными и устойчивыми к деградации с течением времени. Гидростатическое давление может быть значительным, и любая неисправность гидроизоляции может привести к серьезным проблемам, таким как протечки, рост плесени и структурные повреждения.

3. Вентиляция и качество воздуха

Обеспечение надлежащей вентиляции и поддержание хорошего качества воздуха имеют решающее значение в подземных зданиях. Естественная вентиляция может быть ограничена, что требует использования систем механической вентиляции для циркуляции свежего воздуха и удаления несвежего воздуха. Системы фильтрации воздуха также могут использоваться для удаления загрязняющих веществ и аллергенов. Следует уделять пристальное внимание проектированию систем вентиляции, чтобы избежать таких проблем, как конденсация и рост плесени.

4. Освещение

Обеспечение достаточного естественного света может быть проблемой в подземных пространствах. Архитекторы должны тщательно продумать использование световых люков, световых колодцев и других стратегий, чтобы максимизировать проникновение дневного света. Искусственное освещение должно быть спроектировано так, чтобы имитировать естественный свет и создавать комфортную и привлекательную атмосферу. Использование энергоэффективных технологий освещения может помочь свести к минимуму потребление энергии.

5. Психологические соображения

Некоторые люди могут чувствовать себя клаустрофобно или некомфортно в подземных пространствах. Архитекторы должны решать эти психологические проблемы посредством тщательного дизайна, который подчеркивает просторность, естественное освещение и связь с внешним миром. Использование растений, произведений искусства и других декоративных элементов также может помочь создать более приветливую и стимулирующую среду.

6. Затраты на строительство

Подземное строительство иногда может быть дороже, чем обычное надземное строительство, особенно в районах со сложными почвенными условиями или высоким уровнем грунтовых вод. Однако долгосрочная экономия энергии и снижение затрат на техническое обслуживание часто могут компенсировать первоначальные инвестиции. Кроме того, достижения в области строительных технологий и материалов помогают снизить стоимость подземного строительства.

7. Нормативные и разрешительные вопросы

Строительные нормы и правила для подземного строительства могут быть менее развитыми или менее ясными, чем для обычного надземного строительства. Это может создать проблемы при получении необходимых разрешений и согласований. Архитекторы и инженеры должны тесно сотрудничать с местными властями, чтобы гарантировать, что их проекты соответствуют всем применимым правилам.

Современные исследования и инновации в подземной архитектуре

Исследования в области подземной архитектуры - это быстро развивающаяся область, в которой прилагаются постоянные усилия для решения проблем и раскрытия всего потенциала этого инновационного подхода к строительству. Некоторые ключевые области исследований включают в себя:

1. Передовые материалы и методы строительства

Исследователи изучают использование новых материалов и методов строительства для улучшения характеристик и снижения стоимости подземных сооружений. К ним относятся:

• Торкрет-бетон: Бетонная смесь, распыляемая на поверхность, обеспечивающая конструкционную поддержку и гидроизоляцию.
• Геосинтетика: Синтетические материалы, используемые для укрепления почвы и улучшения дренажа.
• Сборные модули: Модульные блоки, которые можно собирать на месте, сокращая время и затраты на строительство.
• Самовосстанавливающийся бетон: Бетон, который может автоматически восстанавливать трещины, продлевая срок службы конструкции.

2. Стратегии устойчивого проектирования

Исследователи разрабатывают инновационные стратегии для повышения устойчивости подземных зданий, в том числе:

• Зеленые крыши: Растительность, посаженная на крыше подземного сооружения, обеспечивающая изоляцию, уменьшающая ливневые стоки и создающая среду обитания для диких животных.
• Геотермальная энергия: Использование постоянной температуры земли для обогрева и охлаждения здания.
• Сбор дождевой воды: Сбор дождевой воды для использования в ирригации и других непитьевых целях.
• Пассивная вентиляция: Проектирование здания для максимального увеличения естественного воздушного потока и уменьшения потребности в механической вентиляции.

3. Интеграция с городской инфраструктурой

Исследователи изучают потенциал интеграции подземных сооружений с существующей городской инфраструктурой, такой как транспортные сети, коммунальные услуги и общественные пространства. Это может помочь создать более эффективную и устойчивую городскую среду. Примеры включают в себя:

• Подземные транспортные системы: Метро, туннели и подземные парковки.
• Подземные коммунальные услуги: Линии электропередач, водопроводные трубы и канализационные системы.
• Подземные общественные пространства: Парки, музеи и торговые центры.

4. Цифровое моделирование и имитация

Передовые инструменты цифрового моделирования и имитации используются для оптимизации проектирования подземных сооружений и прогнозирования их характеристик в различных условиях. Эти инструменты могут помочь выявить потенциальные проблемы и повысить эффективность строительного процесса. Информационное моделирование зданий (BIM) особенно полезно для координации проектирования и строительства сложных подземных проектов.

5. Исследования психологического воздействия

Исследователи проводят исследования, чтобы понять психологическое воздействие жизни и работы в подземных пространствах. Эти исследования помогают формировать проектирование подземных зданий, которые способствуют благополучию и создают положительный пользовательский опыт. Такие факторы, как освещение, вентиляция и пространственная планировка, исследуются для определения их влияния на настроение, продуктивность и общее состояние здоровья.

Примеры инновационных проектов подземной архитектуры по всему миру

Принципы подземной архитектуры применяются к широкому спектру проектов по всему миру, демонстрируя универсальность и потенциал этого инновационного подхода к строительству. Вот несколько примечательных примеров:

• Церковь Темппелиаукио, Хельсинки, Финляндия: Эта уникальная церковь построена прямо в скале, создавая потрясающую акустическую среду и ощущение спокойствия.
• Пекинский национальный акватический центр ("Водный куб"), Китай: Это знаковое сооружение имеет большой подземный компонент, в котором размещаются вспомогательные помещения и который помогает регулировать температуру здания.
• InterContinental Shanghai Wonderland, Китай: Роскошный отель, построенный в бывшем карьере, с подводными люксами и потрясающим видом на окружающий ландшафт.
• The Lowline, Нью-Йорк, США: Предлагаемый подземный парк, который будет использовать передовые солнечные технологии для обеспечения естественного освещения бывшего троллейбусного терминала.
• Linked Hybrid, Пекин, Китай: Этот многофункциональный комплекс включает в себя подземную петлю, соединяющую все восемь башен, в которой размещаются коммерческие помещения, парковка и места для отдыха.

Будущее подземной архитектуры

Подземная архитектура призвана сыграть все более важную роль в формировании будущего наших городов и сообществ. По мере продолжения урбанизации и усиления опасений по поводу изменения климата преимущества подземного строительства станут еще более убедительными. Будущие тенденции в подземной архитектуре, вероятно, будут включать:

• Расширение использования подземного пространства в городских районах: По мере того, как наземные участки становятся все более дефицитными и дорогими, города будут все чаще обращаться к подземному пространству для размещения нового строительства.
• Более тесная интеграция подземных сооружений с городской инфраструктурой: Подземные транспортные системы, коммунальные услуги и общественные пространства станут более распространенными.
• Достижения в области строительных технологий и материалов: Новые материалы и методы строительства сделают подземное строительство более эффективным и экономичным.
• Сосредоточение внимания на устойчивом проектировании: Подземные здания будут спроектированы так, чтобы минимизировать их воздействие на окружающую среду и максимизировать энергоэффективность.
• Акцент на создании положительного пользовательского опыта: Архитекторы будут уделять пристальное внимание психологическому воздействию подземных пространств и проектировать здания, которые способствуют благополучию.

Заключение

Подземная архитектура представляет собой многообещающий и инновационный подход к строительству, который предлагает ряд потенциальных преимуществ, от повышения энергоэффективности и снижения воздействия на окружающую среду до усиления защиты от стихийных бедствий и создания уникальных и вдохновляющих пространств. Несмотря на сохраняющиеся проблемы, продолжающиеся исследования и достижения в области технологий открывают путь в будущее, где подземное строительство будет играть более заметную роль в формировании наших городов и сообществ. Поскольку мы стремимся к созданию более устойчивой и жизнестойкой городской среды, изучение потенциала подземной архитектуры будет иметь важное значение.

Эта область, опирающаяся на геотехническую инженерию, принципы устойчивого проектирования и глубокое понимание потребностей человека, призвана преобразовать наше представление о построенной среде и взаимодействие с ней. Углубляясь, мы можем открыть новые возможности для создания более устойчивого, жизнестойкого и пригодного для жизни будущего для всех.