王立云（江苏省第二建筑设计研究院，南京 210009）

　　目前人类大都在地面活动，只有少数人在地下50米以下活动。然而，2011年，墨西哥BNKR建筑师事务所宣布，要在首都墨西哥城的地理和历史中心宪法广场建造一座地下300米的65层大楼。BNKR建筑事务所创始人伊斯塔班·苏亚雷斯为此创造了一个新词：摩地大楼（Earthscraper）。这个深度突破了目前人类普通人群在地下生活深度的经验，是一个大胆而富有创意的设计。

　　倒金字塔式的建筑风格既是向巴黎卢浮宫地下博物馆致敬，也帮助揭示了主要来自阿兹台克文明的墨西哥民族之根。

1 摩地大楼设计的内容分析

1.1 规模结构分析

　　摩地大楼深300米，地面拥有一个面积达77.5万平方米的玻璃“屋顶”，呈倒四棱椎体的“大楼”，其空腔是一个“天井”。“天井”周围的基坑壁是可利用的建筑空间，可为成千上万人提供活动空间。

　　为了避免地下景观的单调并调节空气质量，中空结构内的走廊上种植花草树木。中空结构内衬用钢架支护，加强内部构筑体的稳定性。

倒金字塔设计使摩地大楼内壁受力方向便于保持内部构筑体的稳定性。

　　城市中心广场范围为220米（南北）× 240米（东西），玻璃罩台覆盖了巨大坑口，过滤来自自然的阳光。地铁沿“楼壁”穿过广场地下，地铁站建在摩地大楼的浅地下层。

1.2 功能定位分析

　　设计师认为，历史中心太需要这样一座商住综合体，它应当作为革新城市面貌的一部分。按照设计，摩地大楼最上面10层是墨西哥城历史博物馆，展出阿兹台克文明和玛雅文明遗留下来的古器物，中间20层是商场和居住区，办公区在最下面的35层。设计师认为，摩地大楼的设计既保存了主广场附近的现有建筑，又不影响在主广场每年举办音乐会、展览、阅兵等活动。

　　在全球竞相以刷新摩天大楼高度为城市标志性建筑的时代，在墨西哥城已有多座180米至200多米高的摩天大楼情况下，摩地大楼如能建成，无疑会成为墨西哥城的新地标，成为墨西哥城的一个新文化中心。

2 摩地大楼SWOT分析

2.1 优势分析

　　设计者为什么选择在宪法广场这个地点建造摩地大楼？需要对这个项目做优势分析。

　　墨西哥城人口已有两千多万，是美洲人口最多的都会区，面积1525平方千米，建筑十分密集。宪法广场是首都墨西哥城的地理和历史中心，也是政治、文化、旅游、市场、交通的核心区域，现在广场地面上的市场活动已经严重影响到核心区域的形象。

　　宪法广场周围有包括墨西哥国家宫、天主教堂在内的众多文化古迹，形成了墨西哥城的历史文化中心区。为了维持这一区域的整体观感和历史文脉，建筑的密度和高度都受到严格限制，新建建筑不能超过著名的大教堂，因此新建建筑的极限只有8层。

　　环境的因素迫使宪法广场的改造放弃摩天大楼的想法，选择了向深地下要空间的设计思路，把巴黎卢浮宫门前广场著名的玻璃金字塔设计造型与墨西哥城著名的历史建筑阿兹台克祭台结合起来，形成了倒金字塔+玻璃罩台中空结构的设计方案。

　　这个有点疯狂的想法是为了解决墨西哥城所面对的一系列难题：人口增长、建筑用地稀缺、历史建筑物保护以及建筑物限高问题。

　　综合上述分析，墨西哥城要在宪法广场这个地点建造摩地大楼，是基于这个项目的三个优势考虑的：节约土地资源、保护历史环境和增加城市容量。 

2.2 劣势分析

　　设计者为什么把摩地大楼设计成四边形倒三角椎体？需要对这个项目做劣势分析。

　　1979年临床心理学博士Hollon和Kendall与其他地下空间专家合作，研究了人们对地下空间环境的心理态度和偏见，结果表明，人们对在地下空间环境中感受的评价，主要是不安、不快、消沉、孤立、黑暗、缺乏吸引力、不开阔、缺乏刺激、紧张、气闷等。1981年Sterling出版了《掩土房屋：规范，区域规划和筹资问题》，书中提到，有些人一听到有关掩土建筑或部分地下的建筑，就持不赞成的态度，这些人会把地下空间与死亡和埋葬联系在一起；害怕坍塌和被陷入；把地下空间和设计通风不良的潮湿的地下室联系起来；有幽闭恐惧症。土木业内有这么句话：往上走，80层是景观，往下走，18层是地狱。为此，设计者用玻璃把宽大的基坑口罩起来，能保证自然光从地面直达尖窄的“楼底”，让地下的人们感受到自然的阳光，减缓甚至消除对地下空间幽闭的恐惧感。并设计在空间内部种植绿色植物，改善内部幽闭空间的感觉。另外，这样的设计也为在地下空间艺术景观装饰提供了条件。

　　墨西哥城位于四面环山的盆地之中，早先是一个大湖，后来由于周围火山喷发的火山灰沉积和湖水蒸发干沽而形成陆地。其地层性质与深度关系如表1所示。

   墨西哥城表土层以下直至33米都是深厚层的高压缩性软粘土，孔隙比高达7 - 10，天然含水最高达150 - 600%，由于抽取地下水不受控制，导致地面下沉问题十分严重，沉降速率为15厘米/年。过去将建筑桩基打在硬土层，结果城市地面区域性下沉而建筑物则由于桩基支撑不能随之下沉，逐步高出地面，如自由女神雕塑像在上世纪90年代就已高出地面5米。若做一般的箱基则会使建筑物沉降大于地表沉降，如艺术宫在上世纪90年代沉降了3米，造成底层窗台接近地面。为此，设计者用四边形倒三角椎体结构以减轻周围软土像豆腐一样坍塌的隐患，减轻地下水渗入的压力，减轻地下水可能造成的抗浮问题，减轻四周土、岩压力带来的基坑支护难题。

　　从经验看，目前地下3层构筑体的建造价格接近地面10层楼的建造价格，即地下地面建筑的建造价格比约为1: 0.3。越往深地下开发，建造价格比值就会相差越大。一般认为，地下空间提供了一个长期稳定的热储存器或热吸收放系统，是围岩介质的相互作用，因此围岩介质成为热冷负荷的主要承担者，具有明显的低能耗特点。比如地下粮库、地下冷库与地面同类设施相比，这个特点得到充分显示，因此使用成本相对低廉。但摩地大楼主要是人居空间，在使用过程中，地下环境的照明、通风、排水等问题都会使地下空间的低能耗特点并不明显，成为使用成本过高的原因之一。作为企业投资非科学实验的项目，无疑是要考虑收支平衡的，如果不计成本地开发，就会有两种结果，要么工程烂尾，半途而废；要么经营亏本，不可持续。为此，设计者用四边形倒三角椎体加玻璃罩台的结构，便于“楼底”往上各层建筑空间在人居活动时的照明等功耗产生的热量直达宽敞的“楼顶”，以减少在使用中由于地下照明、通风等要求带来的高能耗高花费的压力。

　　综合上述分析，宪法广场的摩地大楼要设计成四边形倒三角椎体，是基于这个项目的三个劣势考虑的：社会认可度差、地质水文复杂、综合成本过高。

2.3 机遇分析

　　设计者为什么能在这个时代设计前所未有的摩地大楼？需要对这个项目做机遇分析。

　　进入信息时代，人们的生活工作方式有了更多选择的可能，宅居者增多起来，不出门能知天下事，不出户能购全球货。同时大中城市地下空间居住的需求者也多起来，或者因近距城市中心、租金相对便宜，或者因地下环境安静恒温。

　　进入信息时代，也是能源时代成熟的时候。多种能量形式的普及，使得大深度大规模地下空间人居活动既可以利用外来电源，也可以利用地下水发电或太阳能发电、太阳能利用，满足大深度大规模地下空间人居生活工作休闲的各种需求，比如在自然光无法直接照及的地方，采用光纤系统导光实现满足人们对自然光的需求。

　　进入信息时代，人们对精准高效地使用物质设施有了更多的需求和可能的条件，这就为紧凑城市的改造和政策的推出创造了机会。

　　综合上述分析，设计者能在信息时代设计摩地大楼，抓住了这个项目的三个机遇：技术进步、需求迫切、城市改造。

2.4 威胁分析

　　设计者为什么停留在结构设计，难以进入建筑设计？需要对这个项目做威胁分析。

　　摩地大楼的四边要占到宪法广场的边界，而宪法广场的四周都是国家重要的建筑和机构，要在这样的场地上进行如此大体量的施工，需要周边有堆放大量材料和施工设施的场地，这会对国家机构的正常工作带来巨大干扰。

　　设计者预计建造摩地大楼的工期需要5年，这对于首都的中心来说，无论对政府还是老百姓，也是难以接受的时间。

　　在如此重要的地点用如此长的时间做没有经验过的施工，会带来一系列的困难。比如，在大深度基坑施工中，会遇到勘探挖掘、内衬支护、上下输送、悬壁作业等没有遇到过的有些是世界性的施工难题。

　　综合上述分析，在这个地点建造摩地大楼，这个项目遇到了三个威胁：超级场地、超长时间、超难施工。

3 可行性比较分析

　　如果不考虑建造摩地大楼遇到的威胁因素，摩地大楼的设计思想能给人们带来有益启发，下面通过三个案例进行可行性比较分析。

3.1 从东京地下城看未来：极深度设计构想，城大梦更大

　　日本建筑家们在探讨都市容量问题时提出了多种解决方案，其中之一令人惊奇的倡议来自鹿岛建筑株式会社。

　　鹿岛建筑株式会社施工了深度达500米的地下最大的神流川发电站。鹿岛由此展开梦幻般的东京地下城构想：在东京地下3000 - 4000米处，建直径500米，高度1000米地下空间的可能性。

　　考虑抗压能力，空间的形状应大致为圆筒形，以隧道连接。这类巨大地下空间纵向可容纳三个东京铁塔，容量可相当于160个东京巨蛋。施工方法为全自动无人开采，掘出岩石用来填海造陆。空间用途可作为能源生成，也可作为废物回收或者粮食生产。

　　尽管由安藤忠雄设计的、鹿岛株式会社施工的东京地下铁副都心线涩谷站于2008年6月开业，这是一个长约80米，宽24米，高12米的椭圆形胶囊状地下空间，设计理念是地下的宇宙船：地宙船，但是，极深度大规模的地下空间人居利用和技术难题的解决，还有很长的路要走。

　　从东京地下城设计构想看，人类开发地下空间的梦想永远不会熄灭！摩地大楼的设计将人类向大深度人居空间开发的梦想大大地向前推进了。

3.2 从深坑酒店看技术：大深度基坑施工，一步一瓶颈

　　“深坑酒店”位于上海佘山国家旅游度假区核心，由世茂集团邀请迪拜帆船酒店设计团队、英国阿特金斯设计。施工总承包方是中国建筑第八工程局有限公司，钢结构工程施工单位是浙江杭萧钢构股份有限公司。深坑酒店选址旧矿场形成的深坑，从坑顶到坑底高差达74米，依附深坑岩壁而建，整个项目投资巨大，创造了全球最深基坑五星级酒店记录。

　　“深坑酒店”2006年立项，因其大深度带来的建筑技术难题，尤其包括消防、防水、抗震等难度系数很高的问题，设计方案被反复调整，开工时间也多次推迟。2007年底，全球招标，仅设计费预算就达3000万元。2012年底，完成试桩2400根，2013年3月17日开工，同时，被美国国家地理频道入选为“伟大工程巡礼”项目，展现开发地下空间科技进步的最新成果。该项目计划2015年底建成并开业，也因为多种原因被推迟。

　　因为没有建设先例，“深坑酒店”在建设施工中每前进一步，都遇到了工程建设难题，有些甚至是世界性难题。

　　地质的难题。“深坑酒店”“挂在”坑壁上，地质勘测的重点集中在坑壁强度是否足够支撑整座酒店结构。

　　防震的难题。深坑酒店的周边是陡峭的岩石壁，抗震设计难度较大。

　　消防的难题。酒店建在地面下74米深坑壁上，消防车救火和住宿人员逃生方式没有可参照的案例，需要全新设计。

　　防积水的难题。在一个露天面积近万平方米的深坑里，如何防积水就成为一个突出问题。

　　施工的难题。由于坑壁具有弧度，酒店主体结构也被设计成沿坑壁的弧形。使用的是异形钢，它的结构不规则，且处于深坑边缘，运输和吊装难度都很高，有弧度的设计同时也对结构的整体强度增加了要求。

　　从深坑酒店建设过程看，大深度基坑施工需要不断创新技术。因此，摩地大楼即使其走出设计图纸，但在建设过程中，仍会遇到许多不可遇见的施工难题。

3.3 从矿井酒店看需求：大深度空间运营，愈深愈小众

　　瑞典萨拉银矿位于瑞典瓦德斯特曼兰德郡撒拉镇，距今已有500年的历史，曾是瑞典最大、最重要的金属银来源地，如今矿山停产后，这里已开发得更具冒险性和娱乐性，世界上最深的一座地下酒店——萨拉银矿酒店就位于这个矿井155米深的地方。

　　作为世界最深地下酒店，房间内没有浴室和卫生间，想上厕所要向上爬约50米，想沐浴，就必须回到地面上来。酒店用世界最深地下酒店的招牌，利用矿井内寂静、神秘环境提供新奇刺激的居住体验，吸引“洞穴人”小众人群。

　　从矿井酒店营销对象看，目前大深度人居环境主要针对小众人群。摩地大楼即使建成开业，未来能否吸引大众前来，其运营管理将是一大考验。

　　摩地大楼概念的引入产生了一个既相对独立又相互联系的问题综合体，需要各个不同的专业，例如建筑规划设计师、工程师、开发商、和立法者等致力于对此的研究。只有这样，才有可能实现一个科学的规划设计。物理、技术、经济、法律、环境、社会、文物、安全和心理学因素，构成了实现成功的地下空间设计概念的要素。

　　像任何其它的前卫理念一样，摩地大楼设计也有赖于时间来不断调整。随着城市的不断膨胀和技术的不断进步，人们就会越来越深刻地认识到它可能是对实际问题的富有远见的一种解决方案。

参考文献：

［1］吉迪恩·S·格兰尼，尾岛俊雄. 城市地下空间设计.北京：中国建筑工业出版社，2005,37.

［2］www.bunkerarquitectura.com 

［3］http://www.archdaily.com

［4］http://www.docin.com

［5］http://blog.sina.com.cn

［6］http://wenku.baidu.com

［7］https://sv.wikipedia.org