垂直城市——未来的城市
穹顶城市
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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,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。

  • 英国的伊甸园项目

    伊甸园项目是一个小型的穹顶人工环境生态圈项目,由多个小型穹顶构成。位于英国康沃尔郡,是英国的最受欢迎的旅游景点之一。伊甸园计划的每一个穹顶都是一个温室,养殖了大量植物每个温室模仿一个生物群落,包括热带雨林环境,地中海环境等。

    英国纬度高,冬季漫长,但在人工环境下,仍然可以形成各种类型的生物群落。

    英国伊甸园计划外景

    伊甸园计划的热带生物群落


    休士顿穹顶计划

    休士顿位于美国南部德克萨斯州,加勒比海沿岸,炎热潮湿,常受飓风困扰。2010年,建筑师提出修建一个450米高,直径一英里的穹顶,将休斯敦市中心保护起来。建议讨论了细节的设计和施工方案。

    休士顿穹顶计划(图片来源:纪录片Dome Over Houston


    俄罗斯Mir钻石生态城市计划

    位于俄罗斯远东西伯利亚的Mir钻石坑是世界上最大最深的钻石矿坑,也是人类挖掘的第二大矿坑,深达540米,直径接近1600米。

    由于西伯利亚气候严寒,冬季补给困难,工作和生活受到很大影响,俄罗斯建筑公司AB Elise提出了一个设想,将废弃的矿坑建成一座巨大的穹顶城市,城市分为三个大层,可以住10万人。

    这座城市实际上应该是一座地下三维(垂直)城市,纵向尺度和高度都跟我们提出的三维城市差不多。

    Mir钻石坑生态城市截面图(图片来源:AB Elise)

    Mir钻石坑生态城市内部空间(图片来源:AB Elise)


    迪拜穹顶城市计划

    迪拜是阿联酋人口最多的城市,是近几十年来世界上崛起最快,最现代的城市之一,也是最受欢迎的旅游目的地之一。但是迪拜夏季漫长酷热,气温经常可以达到45摄氏度,还有沙尘暴的困扰。

    2014年,迪拜城主提出了一项宏伟计划,要建成世界上第一座能控制气候的城市。整个区域将覆盖在巨大的玻璃穹顶之下,里面将建世界上最大的购物中心,一百多家旅馆,和一家康复中心。

    迪拜穹顶城市计划(图片来源:AFP Photo/Sheikh Mohammed Bin Rashid



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