垂直城市——未来的城市
垂直城市的设计原则
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垂直城市和现在的各种大型建筑有很大的差别,如细高型摩托大楼,大型商业中心,大型公共建筑如体育场、机场,等。它是作为独立的城市单元设计的,大约相当于一个传统城市的卫星城。

从这个角度来说,一个卫星城需要哪些设施,垂直城市中就应该有哪些设施。卫星城怎么规划设计,垂直城市也可以按大致的原则规划设计。卫星城需要多个居住小区,商业中心,文体设施,医院,公园等,垂直城市也必须包含这些部分。

差别在于垂直城市是立体布置的。简单类比,可以将现有的卫星城全部限高20米,然后垂直摞起来。所有的基础设施在单独一层服务层中布设。扣除机动车部分,减小街道宽度,添加空中走廊,减少上下楼,就基本妥当了。卫星城居住小区的建设是分批分期进行的,垂直城市也可以按照一定节奏往上盖。

这种模块化的逐层上盖的熟地模式,最大的优势是比较容易执行。一次规划建设一个100万平方米大小的小区也不算一个很大的项目,现在很多开发商都有这一规模地产的开发经验。需要调整的只是道路设计,空中连接规划。由于排除了机动车及其道路交通系统,这一空间的利用率大幅提高,人口规模是5万。比目前一线城市主要城区人口密度高一倍。但是由于空间利用效率的提高,每个人平均拥有的空间体积是400立方米,超过现在大约200立方米一倍。所以应该感觉更宽裕,更从容。

除了模块式外,第二个原则是轻量化。

我们前面说过,由于混凝土的缺陷,垂直城市应该用钢结构。普通的建筑用钢,强度是普通混凝土的1015倍,取一个中值12倍,而密度是混凝土的3倍。因此,如果完全用钢结构代替钢筋混凝土结构,结构可以减重四分之三。对于大型建筑,结构重量是大楼总重量的三分之二以上。取三分之二,建筑总重量可以减轻一半。这样,钢材用量可以减少一半。减少的钢材量当然又减轻了建筑总重,因此还可以继续减少钢材用量。

其实混凝土还是要用的,比如城市基坑和桩础。不过这些部分不需要结构来承重,不影响结构重量。一般混凝土的寿命在100年以下。但是如果负荷相对稳定,不受环境侵蚀,并且注意混凝料的成分,混凝土的寿命也可以很长。比如胡佛大坝的寿命有人评估可以达到数千年。基坑和桩础的使用条件与胡佛大坝类似,几百年的使用寿命没有问题。

轻量化要求城市内所有结构和设施都尽量轻量化。一般来说,隔断家具等的问题不大,因为它们不需要多大的受力。除了柱、梁等关键结构外,地板也需要设计很大的承重。

影响地板承重能力的因素是其跨度和厚度。由于各种隔断,包括地板,中间还要布线(电力、网络、上下水等),考虑所有隔断都设计为双层空心结构,大尺度强度由框架提供。可拆卸、双层空心隔断的地板和墙的形式,可以参考现在的防静电地板、吊顶、肋条中空双层墙等。防静电地板每块都很结实,但是需要框架支起来。垂直城市的地板都设计为轻钢框架,上面铺设强度高的硬地板,下面是下一层的吊顶,可以隔音防水,都直接扣在框架上。

隔断或墙采用类似结构,但因为不需要提供大的支撑强度,厚度可以小一些,两边扣上的墙面强度可以低一些。

这种楼板和隔断都可以拆卸,可以重新布置,中间可以过电线、网线、水管等。因此,每个大层空间,所有建筑都是可拆卸可重构的。

这就是第三个原则,大层空间内,所有的建筑可拆卸,可回收,可重构。轻量化和钢结构是实现可重构的必要条件。这两条也大大减少了工作量,并且让施工环境很环保很友好。标准化的设计和施工,为建筑的自动组装即拆卸,机器人施工,创造了条件。每个大层成了一个巨大的拼装玩具乐园。

出于舒适性和风格要求的装修,可以在结构拼装后完成。也应该大量使用可回收材料。由于垂直城市内环境温和,没有风沙雨露阳光的破坏。日常用品不容易老化,使用时间长,便于回收利用。这样,拆卸时,风格式装修材料也可以回收再用。

钢筋混凝土结构的房屋,装修有很多麻烦。打墙、铺设地暖地砖,对于装修这种细致工作,都是大工程。墙内走线必须在盖楼的时候完成,否则对结构有损伤。但垂直城市城市的轻量可重构房屋没有这些问题。走线可以随时调整,房间布局也很容易调整。不需要专业人员,普通人就可以完成。

第四个原则是城市的可扩展性。

向上扩展已经体现在第一条原则中了。原则上,单独一座楼横向扩展也不是很困难,只要在开始规划的时候留下余地。但出于出行距离的限制,横向扩展不会太大。一种情况是,在开始的时候,如果人口规模有限,横向采取较小的设计。如果以后人口发展超过了预期,可以横向扩展到1公里左右的上限。一般情况下,横向1公里,纵向400米应该作为垂直城市的设计上限。

如果高度是一个问题,比如在风大的区域,那么也可以建低一些,或者利用地势,依山而建。或者利用凹陷结构,将较多的生活空间建在地面以下,或者峡谷之中。


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