王薇　閆澤文

摘 要：我國是人口大國，有很高的糧食需求，糧食問題關(guān)系到我國的國家安全。由于地下為天然的準低溫倉，地下糧倉具有綠色儲糧和節(jié)約土地的優(yōu)勢。地下倉位于地下，具有大的倉容才能擁有一定的經(jīng)濟效益，因此地下倉應(yīng)有較深的深度和較大的直徑來解決倉容。若利用5～30m深度的地下空間進行糧食儲備，地下1～5m的空間則可用于其他用途，例如車庫、倉庫、人民防空洞等;而地上土地由于擁有一定的敷土層，則可作為綠化景觀、廣場、運動設(shè)施、地上堆場，甚至可以結(jié)合建構(gòu)筑物進行設(shè)計，以此充分利用地下地上空間和土地。

關(guān)鍵詞：地下糧倉;節(jié)約土地;多層空間開發(fā)

一、研究背景

糧食安全問題是我國穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，我國是人口大國，每年消耗大量糧食，因此國家需要建設(shè)大量的糧庫，來應(yīng)對自然災(zāi)害或經(jīng)濟問題。雖然我國陸地面積約960萬平方公里，但人均卻很少，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷深入，城市出現(xiàn)了人口的高度聚集，伴隨著城市交通的擁堵，地下空間資源日益重要，擴大城市容量、提高城市品質(zhì)、增強城市韌性，已經(jīng)刻不容緩。因此，在我國，做任何建設(shè)都不能避開節(jié)約土地。

在我國主要儲糧倉型有平房倉、淺圓倉、立筒倉等，而進行長期儲糧的倉型為平房倉。平房倉為地上儲糧，不僅使用大量的土地，而且平房倉倉內(nèi)熱環(huán)境極易受到室外熱環(huán)境影響。在夏季，室外溫度高達30℃以上，為保持糧食不生蟲生菌，因此常常利用空調(diào)冷卻系統(tǒng)進行降溫，并利用藥物進行熏蒸，但空調(diào)冷卻降溫需要消耗大量能量，而藥物熏蒸不僅對糧食品質(zhì)有損害，熏蒸后的藥劑進入大氣還會污染空氣。這不符合我國提倡的綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展理念。

地下溫度因深度的不同和緯度的不同而不同，但基本常年溫度保持在15℃～20℃之間，屬于天然的準低溫倉。在準低溫狀態(tài)下，糧食內(nèi)的蟲菌處于抑制狀態(tài)，不會生長，從而不需要進行耗能冷卻和藥物熏蒸處理，可以進行長期儲糧。地下糧倉使用的是地下土地面積，并且糧倉位于地下，可以將地上土地面積另作他用。尤其是對于用地緊張的城市來說，節(jié)約地上土地是非常有必要的。

因此，在研究地下糧倉倉型時，不僅要解決倉容問題，還要解決節(jié)約土地問題，從單倉到群倉，分別進行研究設(shè)計，結(jié)合工藝及結(jié)構(gòu)，使所設(shè)計的倉型能夠最大化地增加綜合效益。

二、地下倉型分析

在1960年前后，我國為備戰(zhàn)，研究建設(shè)了一些喇叭倉地下倉倉型，如圖1所示。在此之后，對地下倉的研究從未停止過。在近些年，我國又建設(shè)了新的地下倉型，如圖2所示，該倉型設(shè)計為地下筒倉，進出糧通過通向地面的孔洞進行操作。地下倉倉型要根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、工藝相互作用而設(shè)計，因此應(yīng)從建筑、工藝和結(jié)構(gòu)方面對倉型設(shè)計提出相應(yīng)的要求，結(jié)合各個專業(yè)進行綜合分析設(shè)計。

其中建筑專業(yè)對地下倉提出的要求如下：第一，節(jié)約土地面積。地下倉兩個突出的優(yōu)點就是綠色儲糧和節(jié)約土地，節(jié)約土地應(yīng)做到所節(jié)約的地上土地面積可以另作他用。在喇叭倉倉型和圖2的某地下筒倉倉型中，進出糧通過預(yù)留在地面上的洞口，一個倉突出5個洞口，破壞了地面的完整性，并且由于需要進出糧操作，所以在進出糧洞口邊需要操作場地和道路，導致地上面積無法使用。在倉型設(shè)計中要保證地面的完整性，使其可另作他用。第二，地下空間的綜合利用。經(jīng)研究表明，地下糧倉儲糧，在位于地下4.5m以下，糧食溫度能夠保持不變，基本不受地上熱環(huán)境影響，地下倉為增加倉容，深度會做得很深，可達地下30m。而地坪標高到地下4.5m處，易于和地上聯(lián)系，并易使地上光環(huán)境進入地下，因此，該標高的地下空間可另作他用，如車庫、倉庫等，最大化地增加綜合效益。第三，滿足建筑設(shè)計規(guī)范和法律法規(guī)的要求。同其他建筑一樣，地下倉也需要遵守法律法規(guī)和設(shè)計規(guī)范。

工業(yè)建筑設(shè)計中，工藝流程決定著建筑布局。工藝對地下倉的要求有如下：第一，滿足進出糧工藝需求。糧倉建筑最基本的工藝為進出糧工藝，應(yīng)簡單方便地實現(xiàn)進出糧操作。第二，滿足通風降溫除濕、氣調(diào)系統(tǒng)和熏蒸系統(tǒng)的需求，增加自動化控制與糧情檢測系統(tǒng)。這些系統(tǒng)是現(xiàn)代化糧倉應(yīng)具備的，在糧食品質(zhì)發(fā)生變化時，可以及時發(fā)現(xiàn)并進行相應(yīng)的處理。第三，減少固定設(shè)備的使用。地下倉作為儲備倉，儲存時間為3年至5年。因此在設(shè)計工藝流程時，由于設(shè)備的利用率較低，應(yīng)盡量減少固定設(shè)備的數(shù)量，減少糧倉的投資成本。

結(jié)構(gòu)方面，地下糧倉由于受力較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計對倉型的影響也非常關(guān)鍵，倉壁和底板不僅受到糧食對倉壁的側(cè)壓力，還受到地下水和土層對倉壁、倉底的壓力，倉頂受到敷土的壓力和地面以上的活動荷載的壓力和抗浮等。因此要選擇合適的儲糧倉型去解決倉容問題。如在一種矩形筒圍成的地下糧倉設(shè)計中，通過對矩形筒組合，來保持倉壁具有良好的側(cè)向剛度。在對地下倉結(jié)構(gòu)的研究中，倉體多設(shè)計為筒狀，也是因為圓筒倉壁具有良好側(cè)向剛度的優(yōu)點。地下糧倉中，倉壁和底板不僅受到糧食的壓力，還受到地下水和土層的壓力，倉頂受到敷土的壓力和地面上的活動荷載的壓力。在地下水位過高的地區(qū)建設(shè)地下倉，抗浮也同樣是需要重點考慮的內(nèi)容。因此，在倉型設(shè)計中，應(yīng)充分考慮荷載計算及荷載效應(yīng)組合、結(jié)構(gòu)設(shè)計的有限元法、倉頂、倉壁以及倉底結(jié)構(gòu)選型及優(yōu)化、抗浮等一系列關(guān)鍵問題。

三、多層空間開發(fā)與利用

在城市化的過程中，土地不足問題尤為突出，因此可以結(jié)合地下倉，對其地上空間和地下空間進行綜合設(shè)計，最大程度發(fā)揮綜合效益。其優(yōu)勢有以下幾點：

第一，氣候優(yōu)勢。地下空間受到室外熱環(huán)境影響小，溫度穩(wěn)定，且可應(yīng)對外部惡劣天氣。將糧食儲存于地下，能夠避免室外熱環(huán)境對糧食的影響。

第二，節(jié)約土地。結(jié)合地下倉，將地下不同的深度分層使用，增加土地綜合效益。

第三，環(huán)境保護。由于節(jié)約地上面積，地上可以用于綠化等，改善城市環(huán)境。且由于地下儲糧能夠減少藥物熏蒸，避免藥物進入空氣中，減少空氣污染。

第四，熱工性能。地下溫度較為穩(wěn)定，將地下作為糧倉不僅可以儲糧，還可以利用其地位環(huán)境作為冷庫，儲存其他需要儲存的物資。

第五，環(huán)境安全。糧食是關(guān)系國家發(fā)展與安全的重要戰(zhàn)略物資，在戰(zhàn)爭時期，會為敵國作為打擊對象，地下倉位于地下，具有不宜發(fā)現(xiàn)且不易被打擊的優(yōu)點。

第六，城市景觀保護。地上糧倉中，平房倉占地面積過大，筒倉過高，都會影響城市的景觀建設(shè)。地下倉不僅建筑位于地下，節(jié)約的地上面積也能夠種植綠化植物。

在進行倉型設(shè)計時，結(jié)合各專業(yè)對倉型所提出的要求，可將地下可以將垂直空間分為三個部分，即深層地下空間、淺層地下空間和地上空間（圖3）。

在城市空間的開發(fā)中，人類活動密集的空間，深度開發(fā)較淺，人類活動少的空間，開發(fā)深度較深。深層地下空間溫度穩(wěn)定，適合儲糧，也可更改工藝儲存其他物資。研究表明，地下4.5m以下，溫度基本不受室外熱環(huán)境影響，能夠保持15℃～20℃的準低溫狀態(tài)，因此，深層地下空間用于儲糧，能夠降低城市能耗。淺層地下空間為地面以下到深層儲糧空間以上的空間。這個深度的空間比較容易把光線、空氣等自然環(huán)境因素引入地下部分，比較容易使人們在生理上和心理上接受，由于地下深度不深，常常采用坡道或樓梯形式進入，比較容易和地上空間共同設(shè)計，常見的該深度的設(shè)計有停車、商業(yè)服務(wù)、公共步行交通集散等，可開展娛樂、文化、體育、音樂等活動。地上空間可以作為綠地景觀、城市廣場、公共體育設(shè)施使用，也可以結(jié)合廠房進行設(shè)計。

四、結(jié)語

地下倉作為準低溫倉，能夠減少能源消耗、減少化學藥劑的熏蒸，實現(xiàn)綠色儲糧。地下倉的設(shè)計應(yīng)進行綜合分析，結(jié)合儲糧工藝，從單倉到群倉布置，首先要確保地下倉的儲糧部分能夠達到準低溫儲糧的效果，然后使淺層地下空間和地上部分能夠節(jié)約出土地作為他用，做到真正地節(jié)約土地。根據(jù)上述分析可知：地下深層部分溫度穩(wěn)定，可解決倉容問題;與地上部分聯(lián)系較大的淺層地下空間，可以供人們?nèi)粘Ｊ褂茫鳛槌鞘械能噹?、物資儲備空間等;地面以上的面積，可以作為廣場、綠化、運動場地等他用，或結(jié)合廠房進行設(shè)計。

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作者簡介：

王薇，河南工業(yè)大學建筑學教授，碩士生導師。

閆澤文，河南工業(yè)大學研究生。研究方向：建筑設(shè)計及其理論。