今年春節(jié)檔期，話題度最高的自然要屬《流浪地球》了。除了全人類眾志成城的拯救行動(dòng)，片中最激動(dòng)人心的，就要屬那10000臺(tái)行星發(fā)動(dòng)機(jī)了。
那么，假如未來(lái)的某一天，人類真的需要推動(dòng)地球前往新的家園，我們?cè)撛趺丛斐鲞@些高達(dá)11千米的龐然巨物、又該怎樣在其周圍建造一個(gè)個(gè)地下城呢？
今天，就讓我們將目光聚焦在建筑科技為首的一系列課題上，來(lái)看看推動(dòng)地球逃離太陽(yáng)系需要什么樣的建筑力量。


行星發(fā)動(dòng)機(jī)
建筑科技滲透全生命周期的縮影
如果有一天地球必須踏上尋找新家之路，而重聚變技術(shù)也使得行星發(fā)動(dòng)機(jī)成為現(xiàn)實(shí)?？梢钥隙ǖ氖牵瑩碛凶钬S富“超級(jí)工程”經(jīng)驗(yàn)的中國(guó)一定會(huì)在其中扮演重要的角色。

問(wèn)題是這些大家伙到底該怎么建造，造在哪里？為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題，我們首先要搞懂行星發(fā)動(dòng)機(jī)的“建筑設(shè)計(jì)概念”：
從電影的還原來(lái)看，行星發(fā)動(dòng)機(jī)是巨大的圓臺(tái)形鋼結(jié)構(gòu)建筑，點(diǎn)火口周圍有八根抬升通道連接底座，整體形狀類似車輪轂；
根據(jù)原著和影片介紹，行星發(fā)動(dòng)機(jī)是高達(dá)11千米的龐然大物，并且還要提供150億噸的推力；
在小說(shuō)和影片設(shè)定中，行星發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源是重元素聚變，涉及的元素將會(huì)是碳和硅，這也是絕大多數(shù)石塊的主要組成元素；
行星發(fā)動(dòng)機(jī)在推離地球離開太陽(yáng)系之前，還必須停止地球自轉(zhuǎn)，這會(huì)使得全球海面上升300米。
由以上四點(diǎn)可以得知，由于行星發(fā)動(dòng)機(jī)的自重以及啟動(dòng)后巨大的反作用力，行星發(fā)動(dòng)機(jī)的工程選址必須是平坦、堅(jiān)硬而穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，考慮到未來(lái)海平面將會(huì)上升，發(fā)動(dòng)機(jī)絕不能被腐蝕性強(qiáng)的海水浸沒(méi)。因而在初期的建設(shè)規(guī)劃時(shí)，必須選擇足夠高的堅(jiān)固山地。如果山地上的平地面積不夠，還必須考慮削山、填土等先行工程來(lái)保障建設(shè)用地。

接著，由于建筑單體過(guò)于巨大、復(fù)雜，設(shè)計(jì)師們必須借助建筑信息模型技術(shù)（即“BIM”）在三維模型上先模擬建造行星發(fā)動(dòng)機(jī)的全過(guò)程，由此為項(xiàng)目實(shí)施提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。這為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)參與方提供了巨大的便利。

其次，由于要在全球各地建造大量發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，裝配式技術(shù)將成為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的必選方案——根據(jù)前述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)拆分成臺(tái)座、通道、點(diǎn)火口三類模塊。各個(gè)模塊獨(dú)立建造，最后運(yùn)往選址地進(jìn)行組裝拼接。

需要注意的一點(diǎn)是，如此巨大的單體建筑必須在往后的2500年里持續(xù)提供動(dòng)力，其維護(hù)也會(huì)是一個(gè)大麻煩。考慮到這個(gè)問(wèn)題，所有的構(gòu)件都必須同智能信息技術(shù)結(jié)合，通過(guò)在每個(gè)建材單體上附加獨(dú)一無(wú)二的識(shí)別碼并上傳至項(xiàng)目信息平臺(tái)，每當(dāng)需要進(jìn)行日常保養(yǎng)、故障維護(hù)、損壞更換時(shí)，工人們通過(guò)移動(dòng)端便能夠輕松了解到具體信息。

最后，考慮到燃料運(yùn)輸?shù)某杀?，如果在?guī)劃行星發(fā)動(dòng)機(jī)的選址時(shí)，周邊有高山是最好的。如果沒(méi)有，那么發(fā)動(dòng)機(jī)周邊地區(qū)的交通技術(shù)設(shè)施也必須大力發(fā)展，利于建造行星發(fā)動(dòng)機(jī)的原材料和重型設(shè)備快速運(yùn)入，鐵路與公路建設(shè)將會(huì)成為配套工程得到大發(fā)展。
BUG
當(dāng)然，另一方面，行星發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)也仍然存在至少在當(dāng)下技術(shù)環(huán)境中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的“絕對(duì)弊病”。有建筑施工領(lǐng)域的人士指出，目前全球建成的最高建筑哈利法塔極限也不過(guò)800多米，最大的鋼結(jié)構(gòu)建筑北京新機(jī)場(chǎng)航站樓的用鋼量也只有5.2萬(wàn)噸。

相比之下，作為超大乃至超巨型建筑的行星發(fā)動(dòng)機(jī)，其單體建筑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在現(xiàn)有技術(shù)條件下無(wú)論如何都無(wú)法形成，再算上影片中足以蓋過(guò)巴黎鐵塔的抬升通道所面臨的跨度問(wèn)題，想要在全球范圍內(nèi)建造一萬(wàn)臺(tái)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，建筑技術(shù)恐怕還需要一走過(guò)段漫長(zhǎng)的“進(jìn)化”之路。

還有一個(gè)地球科學(xué)需要注意，地殼是“浮在”液態(tài)地幔上的一層很薄的，強(qiáng)度最多相當(dāng)于被壓縮過(guò)的灰塵，雞蛋殼都比她強(qiáng)。在這片破碎的灰塵上裝一萬(wàn)多米的發(fā)動(dòng)機(jī)將對(duì)脆弱的地球造成不可預(yù)估的破壞力。所以，這些運(yùn)用在這1萬(wàn)個(gè)“推進(jìn)器”上的建材必須具備輕而耐重的特點(diǎn)。據(jù)此，航天使用的納米材料將會(huì)是不錯(cuò)的選擇。

地表掘進(jìn)隊(duì)
建材器械對(duì)抗惡劣環(huán)境
除去燃料的挖掘與運(yùn)輸，影片中發(fā)動(dòng)“引力彈弓”時(shí)木星的引力引發(fā)大量發(fā)動(dòng)機(jī)故障停機(jī)，這些情況都需要工程人員前往地表開展相關(guān)工作。而在這個(gè)過(guò)程中，建筑科技又將提供怎么樣的助力？

在影片一開始主角兄妹開往濟(jì)寧時(shí)，出現(xiàn)了這樣一個(gè)鏡頭：一臺(tái)挖掘設(shè)備正在山上運(yùn)作，其前端錘頭型的多組刀盤正在高速旋轉(zhuǎn)。前文已經(jīng)提到，由于石頭是行星發(fā)動(dòng)機(jī)的主要燃料，因而需要大量硬巖挖掘機(jī)來(lái)剖開山體獲取巖石。因而這種強(qiáng)力的設(shè)備正是未來(lái)開展工程的重要推手。

同時(shí)還可以看到，在這些山體上的運(yùn)輸路徑是由高架橋組成的。換言之，當(dāng)人類移居地下城之后，地上世界的建筑主體仍然采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

需要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)?shù)厍蜻h(yuǎn)離太陽(yáng)之后，地表開始變冷，氣候變得極端惡劣。暴雪、凍土以及板塊碰撞形成全新的地表突起將成為地面作業(yè)的三大難題。參考青藏鐵路的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以橋代路、片石通風(fēng)路基、通風(fēng)管路基（主動(dòng)降溫）、碎石和片石護(hù)坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等建筑技術(shù)將得到全面推廣與升級(jí)。

同時(shí)，建筑材料也必須有進(jìn)一步提升——至少可以確定的是，一定會(huì)比現(xiàn)在的鋼筋混凝土選取更合適的粗骨料，其抗凍性、延展性與強(qiáng)度也將得到長(zhǎng)足發(fā)展。

除此之外，通往反應(yīng)堆核心的路也是類似高架橋的建筑物，在點(diǎn)燃木星的沖擊波抵達(dá)地表時(shí)，被震塌的路面中也露出了一大截鋼筋。這證明在未來(lái)，鋼筋混凝土仍然具有極高的性價(jià)比，同時(shí)針對(duì)地表作業(yè)的需求，快速鋪路的工程機(jī)械也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，讓快速、大量鋪設(shè)高架橋變成現(xiàn)實(shí)。

BUG
不過(guò)就現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，目前人類所能達(dá)到的建筑技術(shù)里，鋼筋混凝土樓房在不維護(hù)的情況下保質(zhì)期都不會(huì)高于一百年。

在地表如此嚴(yán)酷的作業(yè)環(huán)境中仍然采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高架橋其建筑材料也必須有進(jìn)一步提升——至少可以確定的是，影片中提示到人類開始抽簽入住地下城時(shí)，地上溫度已經(jīng)達(dá)到零下35度，往后所使用的建筑材料一定需要防止低溫情況下的脆性破壞。

按照目前超低溫環(huán)境下所使用的解決方案，未來(lái)一定會(huì)比現(xiàn)在的鋼筋混凝土選取更合適的粗骨料，甚至于在其中加入諸如鎳一類的材料以加強(qiáng)其抗凍性、延展性與低溫下的強(qiáng)度和韌性。


地下城建設(shè)
城市規(guī)劃探索新世界之道路
影片中全球的“地下城”可容納35億人口，在現(xiàn)實(shí)中確實(shí)存在實(shí)現(xiàn)的可能。如果地球真的需要“流浪”太空，地面漸漸不適合人類生存，那么溫度合適且安全性高的地下城一定會(huì)在“流浪地球”計(jì)劃中扮演非常重要的角色。

而在“流浪”之前，必須先設(shè)計(jì)并建設(shè)完數(shù)目不小的地下城。此時(shí)，專注地下研究的“人防工程師”將會(huì)發(fā)揮巨大的作用。

地下城該如何規(guī)劃，有什么講究？或許有些難以置信，但有趣的是，地上城市的功能分區(qū)將完全不適用于地下，反而是完全顛倒過(guò)來(lái)。

為什么會(huì)這樣？首先，由于地下城不存在太陽(yáng)這個(gè)天然的光源與熱源，因此農(nóng)作物的生長(zhǎng)與肉蛋奶的獲取都將變得十分困難，人類的衣食基礎(chǔ)也將因此受到巨大沖擊。為了保障生存必須，原本處于地上城市功能區(qū)最外圍的種植、畜牧區(qū)將成為地下城的核心，否則哪怕只吃蚯蚓也完全無(wú)法維持人類2500年的延續(xù)。

其次，從影片中可以看到，錢已經(jīng)被信用點(diǎn)所取代，這也從側(cè)面證明至少在地下城建設(shè)發(fā)展的特定時(shí)期，物資還沒(méi)有充足到為商業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)。并且由于前述的生存必需品變得稀缺、價(jià)值大幅提升，商業(yè)、金融業(yè)等地上城市的核心功能區(qū)已經(jīng)失去了原本的價(jià)值，在地下城中甚至將被徹底排除出去。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，隨著科技進(jìn)步，深層挖掘技術(shù)和裝備的逐步完善，淺層地下空間開發(fā)完善，深層挖掘已經(jīng)不是難題，假設(shè)深層挖掘到達(dá)影片中的程度，地下城的一種規(guī)劃方案是“反向摩天樓”。即建筑底座仍然依附于地表，但是建筑深度向地心延伸。而在開發(fā)深層化的同時(shí)，各空間分化趨勢(shì)越來(lái)越強(qiáng)，各個(gè)功能區(qū)間相互干擾，此時(shí)按功能分區(qū)就成為了必然。

根據(jù)電影截圖的詳細(xì)介紹，在影片中的地下城的構(gòu)造包括10個(gè)生活區(qū)，從G01到G10，由內(nèi)環(huán)到外環(huán)分別是:核心區(qū)（對(duì)應(yīng)正上方的發(fā)動(dòng)機(jī)，使光和熱直接產(chǎn)生作用）的農(nóng)作物種植基地與蚯蚓養(yǎng)殖基地；一環(huán)的地下水資源配合中心、污水處理廠、地下熱能轉(zhuǎn)化廠、行星發(fā)動(dòng)機(jī)組技術(shù)應(yīng)用與維護(hù)中心以及地下城建設(shè)發(fā)展管理處；二環(huán)的生活區(qū)、應(yīng)急管理部、G05運(yùn)載車修理廠以及空氣供給與循環(huán)基站，此外，電影中的地下城內(nèi)還有電梯17部，其中投入11部，未投入6部以及部分其他設(shè)施組成。這樣的構(gòu)造也完美地映證了上述地下城分區(qū)規(guī)劃的道理。

未來(lái)，隨著地面上各類設(shè)施移入地下，地下世界變得越來(lái)越豐富。各種功能區(qū)在空間上相互聯(lián)系，有機(jī)協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，“多樣化開發(fā)”將成為“地下綜合體”發(fā)展的大趨勢(shì)之一。另一方面，可以預(yù)見(jiàn)到，隨著科技進(jìn)步，大量先進(jìn)技術(shù)也將運(yùn)用到“地下城”中。信息化、數(shù)字化將會(huì)是未來(lái)“地下城”的發(fā)展方向。

BUG
不過(guò)，先不提往后地下鉆探技術(shù)可以發(fā)展到什么程度，往地心鉆探的過(guò)程一定會(huì)因?yàn)橹饾u接近地心而越來(lái)越熱。至少得讓地下城首先抵擋住高溫甚至于巖漿的侵襲，這之后才能夠開始對(duì)如何保障人們?cè)诘叵碌纳钸M(jìn)行城市規(guī)劃。

來(lái)源：建筑時(shí)報(bào)