第3章 城市空间立体综合开发的动因

3.1城市问题——发展城市地下空间的动因 ........................................................................ 1

3.1.1城市问题的表现 .................................................................................................... 1 3.1.2 城市问题的症结——空间 ................................................................................... 3 3.2 城市立体化开发 ............................................................................................................... 5

3.2.1 城市立体化开发的理论依据 ............................................................................... 5 3.2.2 城市立体化开发的现实背景 ............................................................................... 8 3.3 城市地下空间开发利用效益分析 ................................................................................... 9

3.3.1社会效益 ................................................................................................................ 9 3.3.2 经济效益 ............................................................................................................. 10 3.3.3 环境效益 ............................................................................................................. 11 3.3.4 防灾效益 ............................................................................................................. 11 3.3.5 城市空间的可持续发展 ..................................................................................... 12 3.4 生态城市——发展城市地下空间的最终目标 ............................................................. 13

3.4.1 生态城市概念的提出 ......................................................................................... 13 3.4.2 生态城市的特点 ................................................................................................. 14 3.4.3 生态城市对地下空间开发利用的需求 ............................................................. 15

第3章 城市空间立体综合开发的动因

3.1城市问题——发展城市地下空间的动因

城市，是人类创造文明和积聚财富最主要的载体。它本是人类社会发展的产 物。城市在给人类社会带来不尽繁荣的同时也带来了无数的矛盾和困惑。尤其是 工业革命以来，城市问题就一直伴随着城市的发展。

3.1.1城市问题的表现

先哲说过：“人们聚集到城市里居住。他们之所以留居在城市里是因为城市中可以生活得更好。”

然而，就在城市化迅速扩展、城市人口急剧增长、城市规模迅速膨胀的同时，现代城市空间与城市功能之间的各种矛盾也日益尖锐，出现城市问题，或称“城市综合症”，它是指较普遍存在于城市中的诸如用地紧张、住房短缺、设施滞后、交通堵塞、供水不足、环境污染以及失业、生活贫困、社会不安定等不利于城市自然环境和社会稳定的非正常状况。

从20世纪中期开始，许多国家特别是发达国家，纷纷采取措施治理城市问题。虽然也取得一些成就，但从全球范围内来看，城市问题继续恶化的趋势并没

有停止，人类的城市正面临着日益严重的发展危机。

1.人口的快速膨胀导致城市空间的过度拥挤、住房紧张、就业岗位竞争激烈、教育与医疗保障压力过大，严重影响了城市人口的生活质量。19世纪末，人们很难想象世界将出现人口超过百万的城市，然而到2010年地球将有500个这样人口集中的城市分布在世界各处，其中将有二十余个超过千万以上人口的城市，而且这些城市都具有惊人的人口密度。尽管人口密集是几乎所有城市共同的特征，因为聚集本来就是城市的根本特征，然而，在一定的发展水平限制下，城市的聚集并不是无限制的，当城市人口远远超出了城市本来所能容纳的人口数量时，便会出现拥挤不堪的现象，城市各种设施超负荷运转，人工环境不堪重负。可以说，人口数量庞大、人口密度过高，是引发各类城市问题的导火索。

2.城市交通拥挤、停车设施不足、交通事故频繁发生等一系列交通问题普遍存在。这些问题由来己久，几乎从汽车产生之日起便出现，而汽车的普及和迅猛发展又使问题进一步严重，甚至在某些城市交通问题已积重难返。汽车的大量出现使城市中心区只要有一点空间都用来停车，多层车库、停车场和沿街停放占用了大量宝贵的城市空间，但仍不能满足停车的需要。而且汽车除要求道路网络供其行驶外，还需要加油站、修车厂等配套设施为其服务，这些服务设施所占用的城市土地面积也是相当惊人的，甚至造成土地资源的危机。另一方面，交通的阻塞使人们消耗在路上的时间不断增加，造成整个城市效率的降低，严重地影响了城市的经济发展。交通问题己经成为城市发展中最突出、最紧迫，同时也是最棘手的问题。

3.环境问题也是人们十分的关注的城市问题之一。它主要包括四个方面：大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪音污染。汽车是城市空气污染、噪音污染的来源，尽管西方发达国家采取了严格控制汽车排放标准以及噪音控制等一系列的措施，但汽车的大量使用，仍是造成严重空气污染的重要原因之一。同时，中心区内高层建筑林立，呈现出高强度的空间利用形态，导致阳光和绿地大面积减少。由于城市人口密集、工业集中、交通拥挤，各种废弃物大量排放，造成空气和水体污浊，垃圾遍地，环境恶化，许多城市出现了严重的环境公害，对人类的生存已经构成威胁。

人是自然的一部分，我们保留着自然的本能。我们本能的追求和谐，痛恨杂乱、冲突和丑陋。但是人类的创造力，比起自然的创造就显得平庸。在无与伦比的自然遗产面前，人类更像一个不太懂事的孩子。森林被破坏，山坡被夷为平地，河流被污染;而人类最伟大的创造—城市，本该是一个更舒适的生活环境，却难如人愿:无序蔓延的城郊，侵占大量粮田和绿地，拥挤不堪的市中心，开敞空间和绿色空间如此稀缺。人类本来的目的是为了创造一个更为舒适的生存环境，却渐渐违背了本能，从自然中分离出来，使其生存空间的生态环境趋于恶化。

城市生态环境问题一直伴随城市而生。城市的产生对自然的改造与破坏超过了任何历史事件。成片成片的原始森林、草原、沼泽和湖泊消失了，取而代之的是钢筋水泥的城市森林、硬质铺地广场、工业污水和生活垃圾。而最近几十年，城市发展更是出现了严重的生态危机，己经威胁到人类自身及后代的生存问题。 4.资源短缺和能源紧张成为制约城市发展的普遍问题。由于城市人口过于密集以及对资源的不合理使用（如浪费、污染、分配不均等），造成城市的资源短缺，直接影响了生产和生活，例如用地紧张、地价飞涨、住房困难、供水不足、清洁空气稀少等实际上都是资源短缺的表现。而工业的发展、汽车数量的持续增长以及大量高能耗的高层建筑的出现使城市的能源供应出现了紧张的局面。 5.城市功能布局混乱、运行效率低下。现代社会的发展，使城市功能日益多样化、复杂化，导致原有的传统城市空间布局和现代城市功能不能相互适应，不仅使城市各种功能在用地和空间紊乱的情况下不能协调运转，而且也造成了城市土地和空间资源的浪费。

6.城市基础设施落后，城市使用建筑空间和基础设施建设不平衡。城市人口的增长,空间规模的扩大，对城市基础设施的供应能力提出了更高的要求，而城市基础设施的更新换代，需要很大的建设投资和较长的建设周期。城市基础设施能力的不足已成为严重影响城市功能的显著问题。

总之，这些城市问题己经并且仍将继续阻碍现代城市的发展，寻求有效的解决途径己是刻不容缓。

3.1.2 城市问题的症结——空间

城市问题相互交织、制约，往往顾及其一，则危及其余，逐渐成为剪不断、理还乱的种种矛盾，甚至是悖论。分析城市的经济发展、生态环境、历史文脉等等的悖论，可以看出，城市问题的症结之一其实是城市的空间问题。

悖论1城市空间上集聚程度受到的制约。

城市的本质要求空间上最大程度的集聚，从城市经济理论上说，城市经济聚集程度越高，其进一步吸引资本和人口，集聚社会财富的能力也越强，城市的自我发展能力也越强。城市的发展过程就是一个不断挖掘自身发展潜力，充分发挥出城市的集聚效应的过程.但实际情况是，城市聚集规模越大，城市基础设施和生存条件的承受能力越趋于饱和，甚至出现超载现象，从而导致聚集的负效应，限制了城市经济的进一步发展。在国外某些大城市，这一悖论表现为城市中心地区的旧城衰退甚至是逆城市化现象。而在我国，则表现为不少大城市或特大城市的规模虽大，却仅仅只是城市范围无限制的外延扩展，城市内部的聚集程度却并不高，聚集社会财富的作用远未发挥出来。

解决这一悖论的关键在于要认识到，城市聚集经济规律始终在发挥着她的作 用，并不会因为聚集负效应的存在，就导致这一规律的失灵。相反的，我们应该 更好地运用聚集经济规律，寻求一种合理的城市发展模式，一种更为集约化的空 间扩展途径，而不是盲目的扩张，以克服聚集负效应，跨越聚集经济的门槛。 悖论2城市人工环境与自然环境难求统一

城市生态环境始终是一种人工环境。从动物本能来讲，人类需要贴近自然，渴望泥土的芬芳、大树的阴凉。但从人类社会发展的历史来看，人类又从未停止过同自然的较量，我们改造自然，建设城市，无不是为了追求更加舒适、更加安全的人工环境。例如，一位久居城市的老太太，整天抱怨城市的喧嚣，她最大的愿望就是回到儿时生活过的乡下。当她终于如愿以偿的回去，本打算在那儿安度晚年的她却只住了三天就又回到了城里。原因之一是乡下没有城市里那样舒适的卫生间。

老太太终于选择了城市，实出无奈。因为在其他条件同等的情况下，最贴近自然的人，仍然是最快乐的。人类千方百计，为克服自然的恶劣建构着自己的乐园，到头来却发现自己仍然渴望自然的风雨。人类亲近自然的本性无法抹去。 解决这一悖论的出路在于，寻找一种能与自然协调统一的城市发展模式，一种生态和谐的城市发展模式。

悖论3城市文脉保护与发展难以协调

城市生活创造了城市文化，城市应该是文化的载体。而城市文化的发展是一个积淀的过程。也正是这种积淀，创造出城市文化的多样性、丰富性和城市的特色，促进了城市的发展。但是文化积淀的缓慢性与城市发展的高速度互为矛盾，致城市文化的支离破碎，城市（特别是旧城）活力的衰退，和城市文脉的断裂。一个被割断了历史文脉的城市是极为不幸的。中国在这方面的教训已经太多。直到现在，大多数的城市在面对这种困惑时仍然采取简单而又绝对的方式——拆。无锡市的例子就是如此，某位官员在会议上甚至直截了当的说：幸亏无锡没有被定为历史文化名城，否则城市发展不会有今天的成就。而他所谓的成就是什么呢？是我们今天所见到的毫无特色的城市面貌和残存其中的，研究失去生命活力的所谓古迹吗？

所谓城市文脉，不仅仅是城市的建筑或街区，还包括这些建筑和街道所讲述的故事，描绘的场景，表现为传统活力的社区结构，即居住其中的人们的生活。所以保护城市的历史文化不是圈定它、展览它，而是在其基础之上，注入新的活力，这样才能延续它的生机，创造出新的鲜活的城市文化。“老树着花无丑枝”，解决城市文化悖论的方法在于找到令老树开花的方法，那就是探索城市再开发的最佳模式，一种既延续城市历史文脉，又促进城市新的文化发展的模式。 悖论4 三者难以兼顾

城市经济、城市生态和城市文化都是城市发展的重中之重，但是往往只能顾及其一，经济繁华的城市中心生态环境恶化或者文脉断裂的现象日益严重;而很多颇具特色的历史街区，渐渐失去集聚力量，经济日趋衰退，生态和谐性也被破坏殆尽;生态环境好的地区，又常常是那些尚未充分开发，经济和文化都相对落后的地区。如果一个城市的发展能够三者兼顾，和谐统一，那将是人们向往的乐土。可惜这样的例子并不多。我们多见的，只是人们在城市发展面临危机后的觉醒。例如，1997年出版的“荷兰新规划图”，在一张地图上描述了荷兰所有的空间利用规划。它在荷兰的空间规划部门和公共团体中引起了轩然大波，因为它显示了荷兰将建设许多新的公路、铁路、新兴城市等。在今后几十年，荷兰将高速耗尽它稀少的绿地资源。

悖论4的关键在于，城市发展以土地为载体，无论是发展经济、保护生态环境还是延续城市文化生活，都不存在脱离土地的城市空间利用。而城市土地资源又是极为有限的。那么，解决悖论4的出路，就在于不断发掘城市土地潜力，提高土地利用效率，尽可能在有限的土地上实现城市空间的拓展。

3.2 城市立体化开发

人类面临的这场由城市问题引发的“生存危机”是一个全球性问题。它包括：人口问题、土地问题、粮食问题、水资源问题、农业问题、生态问题、环境问题、社会问题等。在城市发展问题上，主要表现为城市空间的扩大与城市土地资源紧缺的矛盾。

城市化进程是社会生产力发展的反映，没有城市化就没有现代化、工业化，不可能用抑制城市发展的方式实现城市的现代化。因此，当土地资源受到限制时，城市发展就只能更多的依靠开拓新的城市空间，即在原有的用地基础上使城市空间容量有所增长，这就是城市立体化开发。

3.2.1 城市立体化开发的理论依据

1、城市发展的可持续性

在城市化进程中，城市数量不断增多，已有城市的规模不断扩大，社会生产力和科学、文化高度发展，社会财富大量聚集，这些都符合社会发展规律，也是城市发展的规律。但是，伴随工业化和城市化的迅速发展，大量资源被消耗，生态失去平衡，环境受到污染，这些都是严峻的现实。

20世纪60年代末到70年代初，世界生态环境与社会经济的矛盾急剧尖锐化，使人们逐渐认识到，依靠大量消耗自然资源，以牺牲生态环境为代价，换取经济发展的做法是不能持久的，是不可取的，于是形成了可持续发展的思想。1987

年，世界环境与发展委员会公布了《我们共同的未来》一文，正式提出并明确定义了可持续发展，即是满足当代人的需要，又不对后代人满足他们需要的能力构成危害的发展。1992年，联合国环境与发展大会通过了著名的《关于环境与发展的里约热内卢宣言》，制定了21世纪议程，得到了世界各国的普遍认同，无论是发达国家还是发展中国家，都把可持续发展战略作为国家宏观经济发展战略的一种必然选择。

城市在可持续发展中占有非常重要的地位。城市发展的中心问题在于处理好人与环境的关系、发展与资源的关系、当代人与后代人的关系、人工环境与自然环境的关系。因为城市的发展，无论是经济或社会的发展，都离不开高素质的人，丰富的资源和优良的环境，同时也受到人口、资源、环境的制约。

对城市发展影响较大的自然资源主要有土地资源、水资源、矿物资源和建材资源等。如果这些资源的储量和开发量与城市发展的规模和速度相适应，城市必然会得到正常的发展，反之，则可能成为制约城市发展的因素。因此，为了实现城市的可持续发展，就必须尽最大努力，采取有效措施治理环境污染和节约土地、水、能源的资源，使城市向高效、低耗、清洁、舒适的方向顺利发展。城市的立体开发有助于环境保护和节约能源，是保持城市可持续发展的合理途径。

2城市发展的集约化

集约化是表示事物从分散到集中，从少到多，从低级到高级的发展过程。对于城市来说，主要表现为在城市发展过程中，充分发挥出城市的聚集作用，以尽可能少的资源，创造出尽可能多的社会财富和综合效益。 （1）集中是城市的本质特征

城市定义为人口集中、工商业发达、居民以非农业人口为主的地区。城市的集中表现在人、财、物和信息等方面的集中。集中是城市的优势。

人口的集中一方面带来了非农业劳动力的集中，使城市中集中的大工业生产成为可能，另一方面带来了大量的消费人口，为城市商业的繁荣提供了基础。同时，人口的集中还为各类城市公共设施效用的充分发挥创造了条件。人力、财力、物力在城市的集中为城市建设和城市经济发展的高水平提供了基础，为文化、教育、科技、医疗、娱乐以及其他城市基础设施的发展创造了条件，提供了较多的就业机会，提供了舒适、便捷的物质生活条件和丰富多彩的文化生活条件，使城市具有较大的吸引力。城市信息的集中和交流的便捷，使得城市具有信息优势，能对社会各方面的发展迅速反馈，便于抓住发展的方向和机遇，更能跟上时代发展的步伐。

然而，城市的集中在给城市带来巨大优势的同时，又给城市的发展带来了许多问题，特别是城市人口的高度集中造成了城市空间容量不足的危机。 （2）城市用地规模的简单扩大不能适应现代城市发展的需要

传统城市空间的发展是通过城市用地水平延展来扩大城市空间容量的，而在面临人口、环境、资源三大危机和生产、生活节奏不断加快的现代社会，这种粗放型的发展模式已经不在适应城市发展的需要。

首先，可供城市发展的用地十分有限。土地资源是有限的，特别是在土地资源紧缺的今天，这些有限的土地资源不但要满足全球人口的迅速增长带来的不断增长的粮食生产的需要，而且要满足日益增长的交通、工业、居住等方面的需要，因此可供城市发展的用地十分有限，而城市空间的需求却不断增长。城市化水平的提高就意味着城市需要更多的空间来容纳不断增长的城市人口，因此单纯依靠扩大城市用地规模来满足城市空间容量的需求，从客观条件来看是行不通的。 其次，现代城市各种功能之间的联系越来越密切，人、物、能量、信息的流动、交换是城市运作的根本形式，经济周期的缩短和生活节奏的加快，对人流、物流、能量流以及信息流的规模和速度提出了更高的要求。城市用地规模的扩大造成城市各功能之间流线过长、联系不便，导致城市交通压力增大，城市居民生活不便，能源严重浪费，城市运转高能耗、低效率，一定程度上违背了城市集中的原则。因此，城市用地规模的简单扩大不能满足现代城市运转的需要。 （3）集约化发展

集中是城市的本质特征，也是城市发展的基本原则，特别是现代城市更应集中、紧凑。探究现代城市问题，在城市空间方面最根本的问题有两个： 第一，城市用地不足造成了城市空间的危机。目前，我们对城市空间的资源并没有进行充分、高效地开发利用。因此，我们必须转变城市空间发展模式，将单纯依靠扩大城市用地规模来满足城市空间容量的需求的发展模式，转变为通过对有限的城市用地进行深度开发，综合高效的开发城市上、下部空间，走城市空间立体化发展的道路，有效地提高城市空间的理论容量，解决城市用地不足的矛盾，从而使其他相应的城市问题得到根本、妥善地解决。

第二，城市空间布局和功能分配不合理。通过城市空间的立体化开发、城市空间和功能的合理化再分配，调整城市空间组织结构和形式，将城市空间的粗放型开发转变为集约型开发，提高城市空间的运行效率，能有效地解决因城市空间布局不合理而带来的种种城市问题，保障城市功能的良好运转。

总之，进行城市空间的立体化开发可以发挥城市集中的优势，促进城市空间高效开发利用，充分提高城市空间的利用率，保证城市的可持续性健康发展。因此，走城市空间集约化、立体化发展道路，妥善解决现代城市问题，已是当务之急、根本之举。

3.2.2 城市立体化开发的现实背景

城市空间资源包括地上空间资源和地下空间资源。城市立体化开发是从城市中心区兴建高层建筑开始的。自19世纪末芝加哥学派的开创性实践活动以来，在城市中心区兴建高层建筑，是城市从平面扩展向立体空间扩展的主要形式。世界上许多大、中城市都积极发展高层建筑，以此来提高城市空间密度，解决城市空间紧缺的问题。经过一个世纪的实践活动，高层建筑已成为现今几乎所有大中城市的主角，控制了城市的天际线，并成为城市新的标志。高层建筑占地少，容量大，使城市容积率空前增长，城市密度也空前提高，极大地提高了城市的集约化程度和空间容量，为促进全世界范围内城市化和社会生产力的发展起到了极其巨大的作用。

随着城市交通量的增加，为解决城市交通的混乱和拥挤问题，许多大城市开始修建高架道路、高架轻轨、高架人行步道和道路立交系统，使城市道路运输系统分层设置，向空中发展，以减少平面交叉，提高行车速度，缓解道路用地与城市其他用地之间的矛盾。城市空间的立体化利用开发，己不再限于建筑使用空间，而是要拓展到城市基础设施的各个方面。-

然而，人类的建设力量和破坏力量总是在同时增加的，由于对高层建筑和城市高架道路的建设缺乏远见和合理有效的指导，城市空间向上部发展带来了一系列始料未及的“建设性破坏”。高层建筑在城市中心的过分集中，使城市环境迅速恶化，城市交通更加拥挤，城市开敞绿地空间越来越小，污染严重，效率低下。为解决交通问题而修建的城市高架道路，对城市环境和景观也产生了不利影响，造成部分城市商业环境的丧失，以及城市景观和生态环境的破坏。

例如，美国波士顿中央大道建成于1959年，为高架6车道，它直接穿越城市中心区，当时设计每天运量为75,000辆机动车，现在实际运量达到200,000辆，成为美国最拥挤的城市交通线。现在每天交通拥堵时间超过10小时，交通事故发生率是其他城市的4倍。如果不进行改造，预计交通拥堵时间从现在的10小时发展到2010年的16小时。如图3-1所示1959年建成时的交通状况，图3-2所示如今的交通状况。据估算，由于堵塞、事故、油料浪费、尾气污染、时间延误等因素每年损失5亿美元。

由于20世纪50年代到60年代建设高架路很少考虑到道路对周围地区的害U裂，中央大道高架桥的建设，将原来的波士顿北区及相邻的滨水区与老城中心区相隔离，限制了这些地区在城市经济活动中发挥作用，并且建设中搬迁了2万左右的居民。严重的交通堵塞和高发事故率，使一些商业机构搬迁出去，以寻求更好的有利增长和交通便捷的地区，由此带来的利税损失高达数百万美元。 在城市建设的发展过程中，人们逐渐认识到，城市空间的立体化综合利用，不仅仅是城市上部空间的利用，城市地下空间在扩大城市容量方面，有着另一种优势和潜力。工业化发达国家现代化城市建设的实践表明，有序、合理、综合、高效的开发利用地下空间资源，是城市现代化改造与建设中解决中心城区高密度疏解、扩充基础设施容量、达到人车立体分流、提高城市综合防灾能力、寻求人文景观与自然环境的均衡与统一、减少环境污染、节约土地资源等现代化城市面临的诸多问题中最有效的途径。

3.3 城市地下空间开发利用效益分析

3.3.1社会效益

地下空间资源利用的社会效益十分明显。现代城市，地下空间的开发利用已渗透到许多领域，其中对人类社会影响最大的工程项目有:城市地铁、地下街、共同沟、地下储库、交通隧道、平战结合两用人防工程等。随着城市化进程的加快，引起了城市人口规模激增与城市基础设施相对落后的矛盾，这就要求城市不断更新改造基础设施，而地下空间往往是基础设施最好的收容空间，开发和利用地下空间资源，修建与城市发展相适应的地铁、共同沟等基础设施，对城市的建设与发展有着重要意义，同时也促进了城市的更新与发展。

20世纪50年代以来，随着城市地面交通的饱和，出现了交通拥挤、阻塞、汽车排气污染、单位运量能耗大等问题。而兴建地铁等地下交通，不仅运量大、速度快、安全准时，而且占地面积少、污染小。地铁的发展，改善了城市交通面貌。

对于商业活动来说，在地下空间进行是很适宜的。由于大量人流到地下去，对改善地面上的交通和环境都十分有利;对于气候严寒多雪或酷热多雨的地区，购物活动在地下更受人们的欢迎。由于地铁的发展，使交通的可达性增强，能够吸引人流向该地区流动，从而给城市商业发展带来了新的契机，产生了高额利润，如瑞典、德国、法国等一些大城市，地下商场、商店很多，效益也相当好，日本的地下商业街就更为著名。

地下空间的开发利用，打破了建设规划“一元化”的框框，开辟了“多元化”

的建设规划和风格艺术，地面地下浑然一体，集约化发展，混合使用，给居民的上下班、娱乐、活动带来了方便，避免和减少了过去城市的“一体化”而造成的臃肿、活动效率低、市政工程管理系统复杂等弊端，大大缩减了交通线和减少了运输量，节约城市能源。

众多人口的就业是一个严重的社会问题。在同样的固定资产投资下，地下空间资源的开发建设要比其他部门多安排一些就业人员。工业部门每个就业人员需用固定资产投资约为12000元，而建筑业只需4000元左右，即工业部门安排一个就业人员的固定资产投资，建筑业可以安排3个人就业。地下空间的开发建设，可以安排更多的人就业。

3.3.2 经济效益

地下空间的开发利用，一般来说其一次性投资为地面相同面积工程建设的3～4倍，最高可达8～10倍，但是，有些地下建筑，如地下粮库、冷冻库却比地面同样规模的造价节省30％～60％；附建式地下室造价反而比地面楼房造价低1/4左右。所以，地下空间开发的一次性投资高低应该具体分析，正确对待。

地下空间的经济性体现在与同类地上空间的比较上。城市空间的聚集度越高，地下空间开发价值越明显。图3-3是地下空间造价与区位的关系，由图可知，当与城市中心区接近到一定程度时，地下空间开发成本将小于地上空间。

从建筑经济学的角度，新建筑的总成本一般包括：旧建筑的价值、旧建筑的拆除费、建筑用地的地价、新建筑的建造成本。

新建筑的建设成本是旧建筑的残余价值、旧建筑物的拆除费用、增值后的土地价格和新建筑的建造成本之和。城市聚集度越高，低价在成本中所占的比重越大。20世纪80年代日本东京新宿地区的最高地价达每平方米322万日元，香港市中心地价也高达每平方米20万美元，地价一般占总造价的70％。因此，尽管地下建筑单位造价将近地面的3倍，但由于没有前三项费用，而在经济上极具竞争力。

地下空间的优点是不受气候影响，节能、安静、运营费用低，其维修费用比传统的地上建筑的维修费用少。因为地下建筑装饰油漆只限于无岩土覆盖的内表

面，无窗户或极少窗户维修，不存在每隔10～5年就要翻新屋顶的工作。至少取暖和制冷，地下建筑比传统地面同类型建筑要省1/2～2/3。

目前中国共有地下冷库200多座，库容量20多万吨，这些冷库的建设，有的利用当年“深挖洞”号召下遗弃的山洞改造而成，有的是人防洞室，少数是新开挖建成的，均收到很大的投资效益。如大连地下水冷冻库，使用面积3900平方米，投资150万元:冷库储量可达2000吨，仅1985年就或利润109万元，一年半就收回了全部投资。日本地下街的建设，既是商业街，又是交通枢纽，更是得到了很好的经济效益。

3.3.3 环境效益

地下空间的开发利用可创造巨大的环境效益，对减少地面环境污染、美化城市环境有重要意义。在城市建筑中，将产生噪声、震动、尘埃的公用设施移入地下，可以减少地面环境污染。如德国慕尼黑在1970～1973年期间地铁交通只开发了一部分，在空气中的一氧化碳含量便下降了25%，碳酸浓度下降了35％，硝酸含量下降了44%。

通过修建地下铁道和多功能地铁车站，建造地下工厂、仓库，把部分停车场、商业街、住宅转入地下，可以不占或少占地面，腾出地表进行绿化，增加城市绿化面积，促进生态环境良性循环。将城市中有污染的、不甚雅观的建筑，如废物处理厂、垃圾焚化炉、高速铁路和能源储存中心等置于地下，不仅有益于美化城市环境，而且还可减少城市污染。

如前文所述，美国波士顿面临的城市交通问题严重制约了城市的发展，城市中心区活力降低，经济增长缓慢，城市环境质量下降，然而，唯一可行的解决方案是在现有的中央大街下面建设一条地下快速干道，在波士顿海湾建设一条海底隧道用来联系机场和城市中心，建立一个新的交通系统，完善城市交通，并以此为契机改善城市环境。改造的主要工程有，在中央大道下面修建一条8～10车道的地下快速路，替代现存的6车道高架桥，同时保证施工期间的正常交通，建成后，拆除地上拥挤的高架桥，代之以绿地和可适度开发的城市用地。

另外，在建设之初，便将地下管线、煤气、电力、电话等全部重新规划建设。这有两个方面的好处，一是可以避免建设过程中市政服务的中断，另外又提供了一个更新城市基础设施的机会，可以确保今后提供更快、更好、更有活力的城市基础设施的能力。

3.3.4 防灾效益

地下建筑一般比同类地上建筑防卫自然灾害的能力强，爆炸、火灾、风灾等

对地下空间极少或没有影响。在寒冷天气，地下空间不会有水管冻结和冻裂的问题;地下空间在地震条件下受地震的破坏作用要比地面建筑轻得多，地下30m的地震加速度仅是地表处的40％。此外，还能防御现代战争的侵袭，它对核武器以及生化毒气的防护也是最有效的防护手段。为了国家生存和民族利益，开发利用地下空间也十分重要。

3.3.5 城市空间的可持续发展

城市空间可持续发展的动力来自于人类自身的持续发展，人的因素构成了城市空间形成演化的动力。随着两者关系的更加紧密，空间不断演化、更新。因此，城市空间的可持续发展与社会各方面的可持续发展相一致。随着各国经济和城市化进程的发展，要求协调资源配置，优化产业结构，促进经济发展，保持人口、环境、经济资源和社会之间的协调发展，包括城市生态环境的再造、旧城改造与资源利用、城市生活空间以及交通功能组织的协调发展，这样才能保证城市空间的可持续发展。

城市地下空间开发利用的目的之一，正是从强调生态环境、社会人文环境与资源利用等方面的持续性出发，使社会与城市的发展循序渐进，创造人与自然、社会的可协调发展。 1.生态环境的持续发展

城市地下空间开发利用的一个重要内容就是体现设计结合自然环境，环境建设应体现地方特色和结合当地的气候、材料与能源，保持生态环境的持续发展。国内外一些地下空间开发利用实践中对城市公园、绿地、水体等自然环境资源的保护和开发，改善了生态环境，取得了良好的综合效益。 2.社会文化的持续发展

城市是一个具有地域文化的人居环境，需要保持具有历史价值和精神价值的城市人工环境。城市地下空间开发利用中的文化因素是在对历史建筑实行保护与再利用、保持社区结构和文化多样性的基础上，使环境质量得到更大的提高，满足人们精神上和心理上的要求，使社会文化得以持续发展。 3.资源的充分合理利用

旧建筑与城市空间环境可以作为潜在的资源和储存的资源。在城市地下空间开发利用中采取措施，合理分配空间资源，保护和再利用旧的环境空间和设施，可以节约资源，同时保持城市历史的可持续发展。

3.4 生态城市——发展城市地下空间的最终目标

3.4.1 生态城市概念的提出

1971年联合国教科文组织将城市生态系统列入人与生物圈(MAB)国际计划的第11项专题，建议将城市作为一个复合系统，更大范围地研究城市环境问题。 1975年，理查德·雷吉斯特(Richard Register)和几个朋友成立了城市生态组织，这是一个以“重建城市与自然的平衡(rebuild cities in balancewith nature )”为宗旨的非赢利性组织。从那以后，该组织在美国的伯克莱(Berkeley)参与了一系列的生态建设活动，并产生了国际性影响。

同期，国际上的城市生态的研究得到了蓬勃发展，揭开了人类城市发展史上“生态觉醒”的一页。可持续发展概念的提出，进一步推动人们对城市发展未来模式的思考。

1987年，前苏联生态学家0·Yanitsky正式提出生态城市这一概念，依照Yanitsky的理论，生态城市是一种“按生态学原理建立起来的一类社会、经济、自然协调发展，物质、能量、信息高效利用，生态良性循环的人类聚居地，即高效、和谐的人类栖境。”此后众多生态学家对生态城市作了深入探讨。 1990年和1992年分别在美国的伯克莱和澳大利亚的阿德雷德(Adelaide)举办了第一和第二届国际生态城市学术讨论会。1997年在德国莱比锡召开的国际城市生态学术研讨会也将生态城市作为主要议题之一。人类的价值取向发生了根本性变革，这标志着人类正迈入“生态时代”，建设生态城市己走向生态自觉。 1997年，国内规划界学者黄光宇提出:生态城市是根据生态学原理，综合研究社会、经济、自然复合生态系统，并应用生态工程、社会工程、系统工程等现代科学与技术手段而建设的社会、经济、自然可持续发展，居民满意，经济高效，生态良性循环的人类居住区。

2001年，同济大学的黄肇义、杨东援提出：生态城市是全球或区域生态系统中分享其公平承载能力份额的可持续子系统，它是基于生态学原理建立的自然和谐、社会公平和经济高效的复合系统，更是具有自身人文特色的自然与人工协调、人与人之间和谐的理想人居环境。

2002年8月在中国深圳落幕的第五届国际生态城市大会上通过的《深圳宣言》给生态城市一个非常简明的概括：生态城市是一类生态健康的城市。而这一观点的提出最初是由国际生态城市大会的创始人Register在80年代提出的。 总的来说，生态城市是人们对进入工业文明以来所走过的路程进行深刻反思，对人与自然关系的认识不断升华后，所提出来的未来城市发展范式。它反映了人类谋求自身可持续发展的美好意愿，体现了人类对人与自然关系的更深层次

的认识，是人们追求的最高层次。目前世界上许多城市，如国外的法兰克福市、罗马市、莫斯科市、华盛顿市、悉尼市等，再如国内的大连、厦门、杭州、苏州、威海、扬州等都开展了生态城市的研究和建设，生态城市已成为国际第四代城市的发展目标。

3.4.2 生态城市的特点

未来城市发展的目标是环境宜人、交通方便快捷、设施发达齐全，能保证人们健康、舒适、便利地生活和工作的城市。那么，生态城市作为未来城市发展的目标模式，应当是这样的一类城市。

生态城市是采用生态系统规律及原理规划设计、建设和管理的城市，是城市生态化发展的结果。简单地说，它是社会和谐、经济高效、生态良性循环的人类住区。生态城市既要能保证城市持续增长，更要保证城市发展的质量，既要满足城市发展对资源环境的需求，更要满足居民的基本需求。通过研究生态城市，并与传统城市进行对照，国内外学者普遍认为生态城市应该具备以下基本特征: 1.和谐性

和谐性是生态城市最本质的特征和最核心的内涵。生态城市的和谐性，主要是体现人与自然、人与人、人工环境与自然环境、社会经济环境与自然环境保护之间的和谐，寻求建立一种良性循环的发展新秩序。生态城市要营造满足人类自身进化各种需求的环境，空气洁净，环境优美，同时又充满人情味，文化气氛浓郁，拥有强有力的互帮互助的群体，富有生机和活力。生态城市不仅仅是有花有草、有大片绿地的园林城市。可以说，文化是生态城市的灵魂，生态文明是其重要特征。 2.高效性

生态城市摒弃传统城市“高能耗”、“高污染”、“非循环”的运营机制，致力于提高一切资源的利用效率，追求物尽其用，人尽其才，各施其能，各得其所，物质、能量得到多层次的分级利用，废弃物循环再生，各行业、各部门之间的共生关系协调，做到成本最小化，利益最大化。城市经济的运行要实现高产出、低排放，甚至实现“零排放”。高效性要求生态城市在宏观上要形成合理的产业结构，发展节约资源和能源的生产方式，形成高效运行的生产系统和控制系统;在微观上要积极开发有利于环境健康的生产技术，设计出更为耐用和可维修的产品，最大限度地减少废弃物，并扩大物资的回收和再利用。 3.持续性

生态城市是以可持续发展思想为指导的，兼顾不同的时间、空间，合理配置资源，公平地满足今世后代在发展和环境方面的需要，不能为了暂时的“繁荣”

而无限制掠夺有限的资源，要始终坚持健康、持续、协调的发展。持续性不仅是指城市发展要注意保护自然环境，要更多地使用可再生的资源和能源，并保证可再生资源和能源的自我更新能力，保持生态的多样性，保护一切自然资源和生命支持系统，不断提高环境质量和生活质量;同时，持续性还包括经济的持续发展和社会的良性运行，对于城市来说，没有经济的发展和社会的和谐，自然环境就失去了其“人本”的意义从这个意义上讲，生态城市必须也必然是可持续发展的城市。

4.整体性或系统性

生态城市不是单纯的环境优美或自身的繁荣，而应兼顾社会、经济和环境三方面的整体效益，协调发展与公平的关系，不仅满足本地区和现今社会的发展，更要满足其他地区与后代的发展要求，强调人类与自然系统在一定时空整体协调下的新发展。同时，生态城市是由经济、社会、自然生态等子系统组成的具有开放性、依赖性的复合生态系统，各个子系统只有在大系统整体协调下才能均衡发展，大系统也只有在各个子系统的充分融合促进下才能持续健康发展。一个方面的生态化不是生态城市，整体的生态化才能称为生态城市。 5.区域性

生态城市作为城乡统一体，它本身是一个区域的概念，是一个开放的系统，不时地与地域进行各种生态流的输入输出，它的自身平衡不可能脱离于区域平衡之外而独立实现，只有通过与区域的相互协调、相互补充，才能实现真正意义上的协调、持续发展。区域是城市生态系统运行的基础和依托，离开区域的自然和人文支持，城市就成了封闭的“孤岛”，城市与外界的物质、能量、人口信息和文化等方面的交流就没有了畅通的渠道，城市生态系统的新陈代谢就难以进行，这样的城市是不可能实现生态化的。 6.全球性

实际上是生态城市区域性的扩大。生态城市是以人与人、人与自然和谐为价值取向的，广义而言，要实现这一目标，需要全球、全人类的合作。“地球村”的概念就道出了当今世界不再孤立、分离的关系。因为我们只有一个地球，是地球村的主人，为保护人类生活的环境及其自身的生存发展，全球必须加强合作，共享技术与资源。全球性映衬出生态城市是具有全人类意义的共同财富，是全世界人民的共同目标。当然全球性并不是指全世界都按照一个模式去建设生态城市，而是指都按照生态原则去发展符合当地、本民族特点的、富有个性的城市。

3.4.3 生态城市对地下空间开发利用的需求

城市发展进程中的地下空间开发利用实践表明，开发利用城市地下空间是提

高土地利用效率，节约土地资源，缓解城区高密度，疏导交通，扩充基础设施容量，提高城市总体防灾抗毁能力的最有效的途径，是城市空间的内涵式扩展。而从生态城市特点和当前建设“资源节约型、环境友好型”城市的主要着手点来看，生态城市对空间的开发利用提出了很高的要求，建设“紧凑城区”是生态城市建设的一个重要方面，它要求在节省土地资源的同时，努力扩大城市的环境容量，探索并扩大新的生存空间。传统的高层建筑因为遮挡阳光等弊端而不适合大量密集修建，因此，向地下挖掘城市空间资源就成为增大城市空间容量的必然选择。生态城市建设具体地从以下几个方面提出了开发利用地下空间的需求: 1.建设生态型园林绿化系统需要开发地下空间

生态型园林绿化系统是生态城市系统的基本组成部分之一，为了营造舒适宜人的城市环境，生态城市的很大一部分土地将被大面积的绿化所覆盖，用于兴建地面建筑的土地面积减小了，这无疑与为解决城市问题而提出的扩大城市容量的要求是相矛盾的。扩大城市容量的要求必然要落实到增加城市空间的需求上，于是，对土地进行综合开发，向地下要空间便成为一个必然的选择。除了开发利用建筑物的地下空间以外，开发绿地地下空间不失为一个两全良策。绿地地下空间的开发利用是增大城市空间的有效途径，而在地下建筑的覆土上面栽种植被，则可以增加城市绿地面积，改善城市生态环境，有利于城市生态型园林绿化系统的建设。

2.建设快速交通系统需要开发地下空间

在现代社会中，交通是组织社区和城市的网络，对经济发展和人们的生活产生极大的影响。建设方便快速的交通系统是城市建设的主要任务，生态城市也不例外。然而，目前常见的建设路幅宽大的主干道和建设高架道路的做法割裂了城市空间，给社区居民的生活和日常联系带来不便，同时，也造成了严重的空气污染和噪声污染，是违背生态城市建设的目标的。开发地下空间，建设舒适、快捷、大运量的地铁网络和地下干道是构建生态城市的快速交通系统的需要。地面上减少了宽大的路面和湍急的车流，使得城区更加紧凑，步行环境也更加安全、舒适，有助于营造和谐的城市环境。地下空间的封闭性可以使交通流不必受到恶劣天气等因素的影响，保持快速的运转，拉近了分散组团之间的距离，从另外一种意义上加强了城市的集聚，提高了城市的效率。另一方面，修建地下停车设施是扩展城市空间、节约土地资源、解决静态交通问题的有效途径。 3.建设完善的市政基础设施需要开发地下空间

市政基础设施的建设水平是城市发达程度的体现。生态城市作为未来城市的发展方向，必然要拥有完善的市政基础设施。而利用地下空间建设市政基础设施是向来就有的传统做法，尤其是城市的给排水和煤气管道，与地下空间先天就具有密切的联系。随着城市的发展，电力、通讯线缆也在逐步实现地下化敷设，并

且走上了与其他管线集约化综合建设的道路。可以预计生态城市的市政管线将比现在还要多、还要复杂，因此，要避免道路的重复开挖，保证管线系统的安全，就必须利用地下空间建设地下市政综合管沟。同时，地下变电站、地下垃圾收集系统、地下集中供热管道系统、地下雨水贮存设施等地下市政基础设施分别体现了节约土地资源、治理固体废弃物污染、循环高效利用能源和水资源等生态城市建设的理念，是生态城市利用地下空间建设完善的市政基础设施的初步实践。 4.建设可靠的防灾及生命线系统需要开发地下空间

由于地下空间具有高防护性，使其成为建设城市防灾及生命线系统的首选。生态城市要为人们提供安全、舒适的生活环境，在城市发生战争或自然灾害的时候，要让居民有一定的避难空间，并且让城市的救灾工作能够顺利开展，于是，可靠的防灾及生命线系统就显得尤为重要。这包括建设防空地下室、地下防灾应急指挥系统、地下医疗救护设施、地下物质及能源储备库、城市干线市政综合管沟等。

5.保证历史文脉延续需要开发地下空间

一定的社会文化使城市在自然发展过程中保持着形态上的连续性，使城市空间在演变的过程中，形成和谐、统一的城市风貌。随着经济、文化的全球化的进程，城市的文化现状呈现出地方文化和国际文化融合的状态。城市建设在考虑外在的城市环境现状的同时，又受现实的内在的地方文化的影响。而内在的文化影响使城市保持着较连续的文脉。然而，今天的许多城市失去了许多个性的东西，雷同的城市空间风格更比比皆是。相似的面貌使城市失去了空间与文化的多样性。

每个城市的发展都有其历史的沿革，复杂的现状，以及其所处的地域状况，因此如果我们必须尊重历史、尊重现实、尊重自然。例如城市的历史古迹，她是这个城市历史的见证，更是其文化象征。但是，单纯对文物实行封闭性保护并不是目的，只有向公众开放，才能发挥其应有的作用，然而，保护与发展的矛盾日益突出，在这种情况下，开发利用地下空间，在保持地面上原有风格的前提下，扩大空间容量，增强部分城市功能就成为缓解这一矛盾的最有效甚至是惟一的途径。

综上所述，生态城市的建设离不开地下空间的开发利用，地下空间将不再仅仅是“地上不足地下补”的补充角色，而是未来城市空间中与地面空间和地上空间同等重要的组成部分，并将承担起一些主要的城市功能，发挥地上空间和地面无法替代的重要作用。