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摘 要：我国是人口大国，有很高的粮食需求，粮食问题关系到我国的国家安全。由于地下为天然的准低温仓，地下粮仓具有绿色储粮和节约土地的优势。地下仓位于地下，具有大的仓容才能拥有一定的经济效益，因此地下仓应有较深的深度和较大的直径来解决仓容。若利用5～30m深度的地下空间进行粮食储备，地下1～5m的空间则可用于其他用途，例如车库、仓库、人民防空洞等;而地上土地由于拥有一定的敷土层，则可作为绿化景观、广场、运动设施、地上堆场，甚至可以结合建构筑物进行设计，以此充分利用地下地上空间和土地。
关键词：地下粮仓;节约土地;多层空间开发
一、研究背景
粮食安全问题是我国稳定发展的基础，我国是人口大国，每年消耗大量粮食，因此国家需要建设大量的粮库，来应对自然灾害或经济问题。虽然我国陆地面积约960万平方公里，但人均却很少，随着城镇化建设的不断深入，城市出现了人口的高度聚集，伴随着城市交通的拥堵，地下空间资源日益重要，扩大城市容量、提高城市品质、增强城市韧性，已经刻不容缓。因此，在我国，做任何建设都不能避开节约土地。
在我国主要储粮仓型有平房仓、浅圆仓、立筒仓等，而进行长期储粮的仓型为平房仓。平房仓为地上储粮，不仅使用大量的土地，而且平房仓仓内热环境极易受到室外热环境影响。在夏季，室外温度高达30℃以上，为保持粮食不生虫生菌，因此常常利用空调冷却系统进行降温，并利用药物进行熏蒸，但空调冷却降温需要消耗大量能量，而药物熏蒸不仅对粮食品质有损害，熏蒸后的药剂进入大气还会污染空气。这不符合我国提倡的绿色环保可持续发展理念。
地下温度因深度的不同和纬度的不同而不同，但基本常年温度保持在15℃～20℃之间，属于天然的准低温仓。在准低温状态下，粮食内的虫菌处于抑制状态，不会生长，从而不需要进行耗能冷却和药物熏蒸处理，可以进行长期储粮。地下粮仓使用的是地下土地面积，并且粮仓位于地下，可以将地上土地面积另作他用。尤其是对于用地紧张的城市来说，节约地上土地是非常有必要的。
因此，在研究地下粮仓仓型时，不仅要解决仓容问题，还要解决节约土地问题，从单仓到群仓，分别进行研究设计，结合工艺及结构，使所设计的仓型能够最大化地增加综合效益。
二、地下仓型分析
在1960年前后，我国为备战，研究建设了一些喇叭仓地下仓仓型，如图1所示。在此之后，对地下仓的研究从未停止过。在近些年，我国又建设了新的地下仓型，如图2所示，该仓型设计为地下筒仓，进出粮通过通向地面的孔洞进行操作。地下仓仓型要根据建筑、结构、工艺相互作用而设计，因此应从建筑、工艺和结构方面对仓型设计提出相应的要求，结合各个专业进行综合分析设计。
其中建筑专业对地下仓提出的要求如下：第一，节约土地面积。地下仓两个突出的优点就是绿色储粮和节约土地，节约土地应做到所节约的地上土地面积可以另作他用。在喇叭仓仓型和图2的某地下筒仓仓型中，进出粮通过预留在地面上的洞口，一个仓突出5个洞口，破坏了地面的完整性，并且由于需要进出粮操作，所以在进出粮洞口边需要操作场地和道路，导致地上面积无法使用。在仓型设计中要保证地面的完整性，使其可另作他用。第二，地下空间的综合利用。经研究表明，地下粮仓储粮，在位于地下4.5m以下，粮食温度能够保持不变，基本不受地上热环境影响，地下仓为增加仓容，深度会做得很深，可达地下30m。而地坪标高到地下4.5m处，易于和地上联系，并易使地上光环境进入地下，因此，該标高的地下空间可另作他用，如车库、仓库等，最大化地增加综合效益。第三，满足建筑设计规范和法律法规的要求。同其他建筑一样，地下仓也需要遵守法律法规和设计规范。
工业建筑设计中，工艺流程决定着建筑布局。工艺对地下仓的要求有如下：第一，满足进出粮工艺需求。粮仓建筑最基本的工艺为进出粮工艺，应简单方便地实现进出粮操作。第二，满足通风降温除湿、气调系统和熏蒸系统的需求，增加自动化控制与粮情检测系统。这些系统是现代化粮仓应具备的，在粮食品质发生变化时，可以及时发现并进行相应的处理。第三，减少固定设备的使用。地下仓作为储备仓，储存时间为3年至5年。因此在设计工艺流程时，由于设备的利用率较低，应尽量减少固定设备的数量，减少粮仓的投资成本。
结构方面，地下粮仓由于受力较为复杂，结构设计对仓型的影响也非常关键，仓壁和底板不仅受到粮食对仓壁的侧压力，还受到地下水和土层对仓壁、仓底的压力，仓顶受到敷土的压力和地面以上的活动荷载的压力和抗浮等。因此要选择合适的储粮仓型去解决仓容问题。如在一种矩形筒围成的地下粮仓设计中，通过对矩形筒组合，来保持仓壁具有良好的侧向刚度。在对地下仓结构的研究中，仓体多设计为筒状，也是因为圆筒仓壁具有良好侧向刚度的优点。地下粮仓中，仓壁和底板不仅受到粮食的压力，还受到地下水和土层的压力，仓顶受到敷土的压力和地面上的活动荷载的压力。在地下水位过高的地区建设地下仓，抗浮也同样是需要重点考虑的内容。因此，在仓型设计中，应充分考虑荷载计算及荷载效应组合、结构设计的有限元法、仓顶、仓壁以及仓底结构选型及优化、抗浮等一系列关键问题。
三、多层空间开发与利用
在城市化的过程中，土地不足问题尤为突出，因此可以结合地下仓，对其地上空间和地下空间进行综合设计，最大程度发挥综合效益。其优势有以下几点：
第一，气候优势。地下空间受到室外热环境影响小，温度稳定，且可应对外部恶劣天气。将粮食储存于地下，能够避免室外热环境对粮食的影响。
第二，节约土地。结合地下仓，将地下不同的深度分层使用，增加土地综合效益。
第三，环境保护。由于节约地上面积，地上可以用于绿化等，改善城市环境。且由于地下储粮能够减少药物熏蒸，避免药物进入空气中，减少空气污染。
第四，热工性能。地下温度较为稳定，将地下作为粮仓不仅可以储粮，还可以利用其地位环境作为冷库，储存其他需要储存的物资。 第五，环境安全。粮食是关系国家发展与安全的重要战略物资，在战争时期，会为敌国作为打击对象，地下仓位于地下，具有不宜发现且不易被打击的优点。
第六，城市景观保护。地上粮仓中，平房仓占地面积过大，筒仓过高，都会影响城市的景观建设。地下仓不仅建筑位于地下，节约的地上面积也能够种植绿化植物。
在进行仓型设计时，结合各专业对仓型所提出的要求，可将地下可以将垂直空间分为三个部分，即深层地下空间、浅层地下空间和地上空间（图3）。
在城市空间的开发中，人类活动密集的空间，深度开发较浅，人类活动少的空间，开发深度较深。深层地下空间温度稳定，适合储粮，也可更改工艺储存其他物资。研究表明，地下4.5m以下，温度基本不受室外热环境影响，能够保持15℃～20℃的准低温状态，因此，深层地下空间用于储粮，能够降低城市能耗。浅层地下空间为地面以下到深层储粮空间以上的空间。这个深度的空间比较容易把光线、空气等自然环境因素引入地下部分，比较容易使人们在生理上和心理上接受，由于地下深度不深，常常采用坡道或楼梯形式进入，比较容易和地上空间共同设计，常见的该深度的设计有停车、商业服务、公共步行交通集散等，可开展娱乐、文化、体育、音乐等活动。地上空间可以作为绿地景观、城市广场、公共体育设施使用，也可以结合厂房进行设计。
四、结语
地下仓作为准低温仓，能够减少能源消耗、减少化学药剂的熏蒸，实现绿色储粮。地下仓的设计应进行综合分析，结合储粮工艺，从单仓到群仓布置，首先要确保地下仓的储粮部分能够达到准低温储粮的效果，然后使浅层地下空间和地上部分能够节约出土地作为他用，做到真正地节约土地。根据上述分析可知：地下深层部分温度稳定，可解决仓容问题;与地上部分联系较大的浅层地下空间，可以供人们日常使用，作为城市的车库、物资储备空间等;地面以上的面积，可以作为广场、绿化、运动场地等他用，或结合厂房进行设计。
参考文献：
[1]郑培，王振清，于汉华.我国地下仓的简史及特点[J].粮油加工，2009（1）：90-94.
[2]熊晓莉，金利兵，师先银.地下粮仓结构设计研究现状及选型关键问题浅谈[J]粮食流通技术，2014（2）：10-14.
[3]仇国斌.地下仓安全储粮技术[J].西部粮油科技，2002（4）：56-58.
作者简介：
王薇，河南工業大学建筑学教授，硕士生导师。
闫泽文，河南工业大学研究生。研究方向：建筑设计及其理论。
关键词：地下粮仓;节约土地;多层空间开发
一、研究背景
粮食安全问题是我国稳定发展的基础，我国是人口大国，每年消耗大量粮食，因此国家需要建设大量的粮库，来应对自然灾害或经济问题。虽然我国陆地面积约960万平方公里，但人均却很少，随着城镇化建设的不断深入，城市出现了人口的高度聚集，伴随着城市交通的拥堵，地下空间资源日益重要，扩大城市容量、提高城市品质、增强城市韧性，已经刻不容缓。因此，在我国，做任何建设都不能避开节约土地。
在我国主要储粮仓型有平房仓、浅圆仓、立筒仓等，而进行长期储粮的仓型为平房仓。平房仓为地上储粮，不仅使用大量的土地，而且平房仓仓内热环境极易受到室外热环境影响。在夏季，室外温度高达30℃以上，为保持粮食不生虫生菌，因此常常利用空调冷却系统进行降温，并利用药物进行熏蒸，但空调冷却降温需要消耗大量能量，而药物熏蒸不仅对粮食品质有损害，熏蒸后的药剂进入大气还会污染空气。这不符合我国提倡的绿色环保可持续发展理念。
地下温度因深度的不同和纬度的不同而不同，但基本常年温度保持在15℃～20℃之间，属于天然的准低温仓。在准低温状态下，粮食内的虫菌处于抑制状态，不会生长，从而不需要进行耗能冷却和药物熏蒸处理，可以进行长期储粮。地下粮仓使用的是地下土地面积，并且粮仓位于地下，可以将地上土地面积另作他用。尤其是对于用地紧张的城市来说，节约地上土地是非常有必要的。
因此，在研究地下粮仓仓型时，不仅要解决仓容问题，还要解决节约土地问题，从单仓到群仓，分别进行研究设计，结合工艺及结构，使所设计的仓型能够最大化地增加综合效益。
二、地下仓型分析
在1960年前后，我国为备战，研究建设了一些喇叭仓地下仓仓型，如图1所示。在此之后，对地下仓的研究从未停止过。在近些年，我国又建设了新的地下仓型，如图2所示，该仓型设计为地下筒仓，进出粮通过通向地面的孔洞进行操作。地下仓仓型要根据建筑、结构、工艺相互作用而设计，因此应从建筑、工艺和结构方面对仓型设计提出相应的要求，结合各个专业进行综合分析设计。
其中建筑专业对地下仓提出的要求如下：第一，节约土地面积。地下仓两个突出的优点就是绿色储粮和节约土地，节约土地应做到所节约的地上土地面积可以另作他用。在喇叭仓仓型和图2的某地下筒仓仓型中，进出粮通过预留在地面上的洞口，一个仓突出5个洞口，破坏了地面的完整性，并且由于需要进出粮操作，所以在进出粮洞口边需要操作场地和道路，导致地上面积无法使用。在仓型设计中要保证地面的完整性，使其可另作他用。第二，地下空间的综合利用。经研究表明，地下粮仓储粮，在位于地下4.5m以下，粮食温度能够保持不变，基本不受地上热环境影响，地下仓为增加仓容，深度会做得很深，可达地下30m。而地坪标高到地下4.5m处，易于和地上联系，并易使地上光环境进入地下，因此，該标高的地下空间可另作他用，如车库、仓库等，最大化地增加综合效益。第三，满足建筑设计规范和法律法规的要求。同其他建筑一样，地下仓也需要遵守法律法规和设计规范。
工业建筑设计中，工艺流程决定着建筑布局。工艺对地下仓的要求有如下：第一，满足进出粮工艺需求。粮仓建筑最基本的工艺为进出粮工艺，应简单方便地实现进出粮操作。第二，满足通风降温除湿、气调系统和熏蒸系统的需求，增加自动化控制与粮情检测系统。这些系统是现代化粮仓应具备的，在粮食品质发生变化时，可以及时发现并进行相应的处理。第三，减少固定设备的使用。地下仓作为储备仓，储存时间为3年至5年。因此在设计工艺流程时，由于设备的利用率较低，应尽量减少固定设备的数量，减少粮仓的投资成本。
结构方面，地下粮仓由于受力较为复杂，结构设计对仓型的影响也非常关键，仓壁和底板不仅受到粮食对仓壁的侧压力，还受到地下水和土层对仓壁、仓底的压力，仓顶受到敷土的压力和地面以上的活动荷载的压力和抗浮等。因此要选择合适的储粮仓型去解决仓容问题。如在一种矩形筒围成的地下粮仓设计中，通过对矩形筒组合，来保持仓壁具有良好的侧向刚度。在对地下仓结构的研究中，仓体多设计为筒状，也是因为圆筒仓壁具有良好侧向刚度的优点。地下粮仓中，仓壁和底板不仅受到粮食的压力，还受到地下水和土层的压力，仓顶受到敷土的压力和地面上的活动荷载的压力。在地下水位过高的地区建设地下仓，抗浮也同样是需要重点考虑的内容。因此，在仓型设计中，应充分考虑荷载计算及荷载效应组合、结构设计的有限元法、仓顶、仓壁以及仓底结构选型及优化、抗浮等一系列关键问题。
三、多层空间开发与利用
在城市化的过程中，土地不足问题尤为突出，因此可以结合地下仓，对其地上空间和地下空间进行综合设计，最大程度发挥综合效益。其优势有以下几点：
第一，气候优势。地下空间受到室外热环境影响小，温度稳定，且可应对外部恶劣天气。将粮食储存于地下，能够避免室外热环境对粮食的影响。
第二，节约土地。结合地下仓，将地下不同的深度分层使用，增加土地综合效益。
第三，环境保护。由于节约地上面积，地上可以用于绿化等，改善城市环境。且由于地下储粮能够减少药物熏蒸，避免药物进入空气中，减少空气污染。
第四，热工性能。地下温度较为稳定，将地下作为粮仓不仅可以储粮，还可以利用其地位环境作为冷库，储存其他需要储存的物资。 第五，环境安全。粮食是关系国家发展与安全的重要战略物资，在战争时期，会为敌国作为打击对象，地下仓位于地下，具有不宜发现且不易被打击的优点。
第六，城市景观保护。地上粮仓中，平房仓占地面积过大，筒仓过高，都会影响城市的景观建设。地下仓不仅建筑位于地下，节约的地上面积也能够种植绿化植物。
在进行仓型设计时，结合各专业对仓型所提出的要求，可将地下可以将垂直空间分为三个部分，即深层地下空间、浅层地下空间和地上空间（图3）。
在城市空间的开发中，人类活动密集的空间，深度开发较浅，人类活动少的空间，开发深度较深。深层地下空间温度稳定，适合储粮，也可更改工艺储存其他物资。研究表明，地下4.5m以下，温度基本不受室外热环境影响，能够保持15℃～20℃的准低温状态，因此，深层地下空间用于储粮，能够降低城市能耗。浅层地下空间为地面以下到深层储粮空间以上的空间。这个深度的空间比较容易把光线、空气等自然环境因素引入地下部分，比较容易使人们在生理上和心理上接受，由于地下深度不深，常常采用坡道或楼梯形式进入，比较容易和地上空间共同设计，常见的该深度的设计有停车、商业服务、公共步行交通集散等，可开展娱乐、文化、体育、音乐等活动。地上空间可以作为绿地景观、城市广场、公共体育设施使用，也可以结合厂房进行设计。
四、结语
地下仓作为准低温仓，能够减少能源消耗、减少化学药剂的熏蒸，实现绿色储粮。地下仓的设计应进行综合分析，结合储粮工艺，从单仓到群仓布置，首先要确保地下仓的储粮部分能够达到准低温储粮的效果，然后使浅层地下空间和地上部分能够节约出土地作为他用，做到真正地节约土地。根据上述分析可知：地下深层部分温度稳定，可解决仓容问题;与地上部分联系较大的浅层地下空间，可以供人们日常使用，作为城市的车库、物资储备空间等;地面以上的面积，可以作为广场、绿化、运动场地等他用，或结合厂房进行设计。
参考文献：
[1]郑培，王振清，于汉华.我国地下仓的简史及特点[J].粮油加工，2009（1）：90-94.
[2]熊晓莉，金利兵，师先银.地下粮仓结构设计研究现状及选型关键问题浅谈[J]粮食流通技术，2014（2）：10-14.
[3]仇国斌.地下仓安全储粮技术[J].西部粮油科技，2002（4）：56-58.
作者简介：
王薇，河南工業大学建筑学教授，硕士生导师。
闫泽文，河南工业大学研究生。研究方向：建筑设计及其理论。