垂直城市——未来的城市

穹顶城市

二维码

穹顶城市

我们生活的地球表面，气候变化无常。对于生存于某一特定地域的人们来说，一年中有很长的时间生存环境恶劣。比如中国人口最密集的长江中下游地区，冬季阴冷，夏季闷热，春季多雨潮湿，还有台风，干旱等自然灾害的伤害。

实际上，人类生存的区域，气候恶劣的地方，至少季节性气候恶劣的地方，占了大多数。热带湿热，或者干旱，温带季节变化剧烈，高纬度地区苦寒难耐，海边台风暴雨，内陆寒冷风沙，……

避免恶劣自然气候伤害的最佳方式，是营造人造环境，人造气候。直接建造全新的三维城市或者垂直城市，是最佳的解决方案。如何解决现有城市的问题呢？也有人考虑到，为了尽量减少对现有城市结构和功能的影响，是不是可以在现有的城市上空，直接盖一个巨大的穹顶，以隔离恶劣环境对城市生存条件的影响？

早在上世纪六七十年代，穹顶城市的概念开始受到大众的关注，除了在文艺作品，科幻作品中经常出现外，一些更现实的项目计划，也被严肃的提出来。比如纽约曼哈顿中城的穹顶计划（1960），佛蒙特威洛斯基的穹顶计划（1979），休斯敦穹顶计划（2010），等。这些计划一般用数公里直径的测地线穹顶(geodesic dome)把城市中心的主要部分遮盖起来，形成人造气候区域，从而隔绝外界气候的影响，改善人们的生存环境。

穹顶城市的优缺点

穹顶的优点当然是设想中的控制穹顶内部的气候。这在自然气候特别恶劣的地区，比如多雨，多风沙，寒冷，酷热等地区，很有吸引力。穹顶也不改变城市原有的布局，原有的基础设施和物业投入不会浪费。穹顶可以产生大跨度空间，覆盖的地面可以按照传统方式开发。

但穹顶概念提出的六七十年来，除了小规模的项目外，并没有在任何一个大城市实施，说明该概念存在一些技术困难：

超大结构的建设问题。考虑城市的尺度，哪怕是市中心的尺度，怎么也要几公里，高度几百米。这是非常大的一个结构，净跨度达到数公里的建筑人类还没有建设过。考虑到城市功能不能中断，穹顶建设过程中，不应该大范围搭设脚手架，这样，在穹顶完成之前，穹顶部件的搭建非常困难，因为穹顶的强度需要整个穹顶搭建完成，才能体现出来。
大跨度轻型结构的安全问题。穹顶很高，在使用过程中，免不了发生部件脱落一类的事故，这样会对下面的城市产生很大的威胁。
维护问题。风景不仅跨度大，尺度大，出于成本的原因，结构还非常轻薄，无法支撑复杂的维护系统，因此维护困难。
内部气候控制问题。理论上穹顶可以控制内部环境，但实际上并没有那么容易。穹顶形成一个很大的温室，在炎热的季节，穹顶需要打开大量的通风通道，从而改变穹顶的流体力学性质，改变部件的受力，引起震动等疲劳性负荷，从而给穹顶的整体结构带来危险。穹顶之下有净空很高的空间，那么大的高度，已经足够形成内部的气候，这也会给内部气候控制带来困难。
有穹顶面积巨大，结构轻薄，只要内外气压有很小的差别，会给交警带来，就会给穹顶带来很大的受力。温度，湿度，风，都能带来这种差别。
边界密封问题。在现有的城市上空盖穹顶，必须考虑底座的密封问题，因为底座必须和现有的城市结构相容，这也不是那么容易。