世博轴地下公共空间
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前言
自从1863年第一条地铁建成开通以来，人们便开始了开发利用地下空间的历程。地下空间从最简单的地下铁和建筑的地下延伸逐渐转变为地下轨道交通系统和地下商业空间，之后又在两者的基础上产生了交通与商业相融合的地下综合空间。目前，作为解决城市人口激增，土地资源稀缺，交通拥挤和生态失衡等问题的方法之一，地下空间的开发利用成为城市规划与建设的重要组成部分。
近年来，我国城市地下空间的发展呈现出功能综合化、规模大型化、空间立体化的趋势，地下空间不但包含交通商业系统，还将更多综合性的功能空间纳入其中，例如杭州正在建设的城市阳台和广州珠江新城地下空间，将交通换乘、商业活动，休闲娱乐以及各类文化设施共同布置于地下，形成一个综合性城市地下公共空间。
城市地下公共空间存在的问题
综合性地下空间在诸多方面具有很多优点，但由于其复杂的功能和大规模的体量，在设计使用时会遇到一些问题。
1.功能效率问题：城市公共空间的设计目的就是为了吸引市民参与其中的各类活动，在综合性的城市地下公共空间中。如何使人们乐意参与到其内的活动中来，如何便捷高效地连接各个功能空间，成为地下空间的设计重点之一。
2.舒适性问题：地下空间通常缺乏自然的采光、新鲜空气和与自然界的联系，容易使人们产生身体上的不适和紧张，烦躁、焦虑等负面情绪。
3.能耗问题：由于自然光线和空气的缺乏，为满足室内环境舒适度的要求，地下空间一年四季都需要利用人工系统照明和通风，这无疑会增加建筑的能耗。
4.安全性问题：如何应对地下空间的大量人流疏散、防火排烟和防灾防爆问题，是其设计重点之一。
2010上海世博会世博轴及地下综合体工程，综合利用了建筑、结构、设备等技术，在大型城市地下公共空间的设计方面做了一系列的探索。世博轴概况
2010上海世博会世博轴与地下综合体工程，位于世博会浦东园区核心位置，南起耀华路，跨雪野路、南环路，北环路、及浦明路，北至滨江庆典广场，世博轴与东侧的中国馆、演艺中心，西侧的主题馆、世博中心，共同组成一轴四馆园区核心。
世博轴南北长1045m，东西宽99.5m，地下11O5m，地上80m，在世博会期间，作为园区最主要的入口，承担大约23％的入园客流。世博轴作为园区最大的综合性单体建筑，同时还要满足广大游客休憩、餐饮，商业以及展览的需求。在世博会结束之后，世博轴将得以永久性保存，并将作为一个集交通、商业、餐饮、娱乐。会展等服务于一体的大型综合建筑，继续服务于这一区域。
世博轴地下空间设计探索
1.高效的空间综合利用率
在世博会期间，世博轴作为园区内最主要的交通轴线，通行的便捷性是其设计的首要解决问题。为了应对巨大人流的考验，世博轴采用了立体的交通方式。世博轴由地下两层、地面层与高架步道层共同组成，各层标高分别为-6.5m，-1.0m，4.5m，10.00m。地下二层入口与轨道交通线接驳，地面层直接联系世博园区地面交通+地上二层与世博园人行高架步道系统相连――既避免了人流交叉，又保证了安检通过的高效。地下一层布置有服务设施和商业空间，并预留出大量空间面积供游客休息。世博轴各层间依靠大量按模数布置的圆形芯筒和开放楼梯及自动扶梯系统联系。各层的紧密结合及人流合理分配保证了世博会期间参观者能最快速地抵达园区内的目标建筑。
在世博会结束之后，世博轴将开通与周边各个场馆的预留通道，形成全面的人行、车行交通网络系统。在功能上，世博轴将和周边保留场馆形成互补，世博轴将被改成一个大型的休闲、餐饮。购物长廊，吸引参观展览的游客。届时，世博轴全开敞的形式，与周边场所便捷的畅通性，将成为城市中又一个休闲娱乐场所，提升周边地块商业价值。
2.下沉广场与地下半开敞空间设计
世博轴地下一层空间采用了半开敞的设计手法，有效将室内外空间沟通融合。
世博轴地下一层标高处(-4.5m)，沿东西两侧设计有下沉式广场，将地下一层空间变成周边城市环境的一部分。这种半开敞的空间设计方法，不但有利于室外的光线和新鲜空气的自由进出，还可以使游人欣赏到室外优美的绿化景观。下沉式广场沿道路两边设计了斜向的绿地缓坡，从地下一层一直到地面层标高(1.0m)处，并沿世博轴东西向延伸，长度接近1000m。绿化缓坡分三层逐层抬升，层间设计了木质铺地，景观小品等供游人观赏休憩。
3.阳光谷与自然采光
利用中庭空间引入自然阳光是地下空间改善室内环境质量的有效方法之一。世博轴不但设有中庭，更通过中庭设置阳光谷有效地为地下一二层提供自然的采光和通风。
在世博轴长达1000m的空间之上，锚落有致的分布着6个阳光谷，从地下-6.0m标高一直延伸到地上35m，阳光谷通过自身的形体设计和材质，可以有效地将阳光透射到地下二层空间。阳光谷的设计不但可以增加室内空间的采光照度，经阳光谷投射下来的自然光线，随着一天当中不同日照角度的变化，在室内产生明暗交替，光影移动的效果，增加室内空间的动态效果、娱乐性和亲切感。
地下二层空间同时也设置了自动控制的人工照明系统，此系统会根据自然光线的照度对人工照明的强度进行调节，在获得明亮而稳定照度的同时，更进一步降低了建筑照明产生的能耗，真正满足低碳环保的设计理念。经测算，在整个世博会期间，由于良好的自然采光设计，世博轴可以节省大约35万kwh的照明用电量，相当于减排了3481吨CO2。
4.自然通风与CFD模拟
在世博轴这一交通枢纽上，尤其是地下二层空间，游客需要经过排队、等候、检票、安检等一系列程序才可以进入园区，如此高密度的人群进一步提高了建筑微环境的温湿度，为人体舒适度的营造带来了更大的挑战。为了保证世博轴地下空间的空气质量，同时降低通风空调的能耗，世博轴地下空间利用中庭阳光谷及楼板上的各个孔洞与地下一层及外部空间相联系，加强自然通风。
世博轴上的阳光谷具有流线型的外表，对于风可以起到引导作用，当风吹拂到其表面，会沿其表面向下部聚拢，为地下二层空间引入自然的通风。同时，室外清新空气可以通过楼板上的各个孔洞进入地下空间，带走室内的热量，在保持室内空气新鲜的同时节约了通风空调的能耗。
为了进一步研究自然通风产生的效果，设计人员对世博轴地下二层空间的自然通风进行了流体力学(CFD)模拟。这一模拟主要针对两个问题，一是在何等气候条件下，世博轴地下二层利用自然通风能满足室内温度要求：二是对于世博轴地下二层自然通风节能潜力的分析。整个模拟分为三个步骤进行首先，在春秋季给定的室外温度、风速和风向等边界条件下，找出世博轴地下二层在外流场自然通风下能满足室内温度要求的气候条件，其次，根据上海地区全年气象数据以及自然通风舒适性曲线，进行自然通风有效时间统计：最后，分析计算自然通风所替代的全新风空调工况和人工冷源空调工况的能耗，即自然通风节能分析。
CFD的模拟结果显示，在世博轴地下二层安检及通道区，全年通过自然通风能满足室内温度要求的小时数共1706小时，占整个过渡季总小时数的89％。同时，在一定的气候条件下，采用自然通风方式可以消除地下二层室内余热，满足舒适度要求。在室外温度≤19℃时，自然通风可以替代全新风空调运行，在室外温度≥20℃时，可以替代人工冷源空调运行。因此。由于自然通风的引入，世博轴全年可以节约电耗338210kwh，折合减排338.2吨CO2，有很好的节能减排效果。
5.地道风与雨水收集
地道风为地下蓄热体新风降温技术，是利用地下空间周围的低温土壤间接冷却室外新风后送至建筑物内的一项专门的节能技术。世博轴拥有体量巨大的地下空间，在一定季节可以充分利用现有的构筑物进行新风冷却处理，既节省了新建地道的费用，又降低了人工冷源的运行能耗，在节能环保和经济性方面的表现尤为出色。经估算，如果世博会期间制冷期按150天，每天运行时间为12小时计算，采用地下蓄热体部分新风降温系统比电制冷中效率最高的离心式冷水机组方式节电4826kwh，折合减少二氧化碳排放量4826kg。
世博轴地下二层的下部，设置了总长度约800m，宽5m，深2.5m的雨水沟渠用来收集阳光谷、膜结构积蓄的雨水和世博轴两侧草坡雨水，总计蓄水量约7000吨。既能满足特大暴雨时的蓄洪要求，经过过滤和处理后又可运用到草坡景观浇灌和世博轴内微气候调节(如喷雾降温处理系统)，进一步节约水资源，充分利用地下空间，实现真正意义上的建筑与自然间的平衡与和谐。结论
开发和利用地下空间是当前都市建设和发展的潮流，2010上海世博会世博轴地下综台体工程是对城市多功能大型地下公共空间设计的一次尝试。世博轴通过高效的空间利用形式，半开敞的空间设计，自然光线和空气的引入，取得了舒适环保的地下空间环境。在世博会期间，世博轴为游人提供一个宜人的通行与休闲环境，并将在世博会结束后继续服务于周边区域。