远古时期，人类就开始利用天然洞穴防寒暑、避风雨和野兽。周口店考古发现，50多万年前，北京猿人就居住在天然岩洞中。仰韶文化和龙山文化遗址的考古发现，距今7000到5000年前开始出现人工挖掘的居住洞穴，从简单的袋形竖穴发展到圆形或方形的半地穴，上面有简单的屋顶。后来，人类开始在地面建造住房，穴居逐渐不再是主要的居住方式。但古代陵墓仍然按照地上建筑方式在地下营建。有些粮仓也建在地下，如隋代洛阳的含嘉仓。中国西北、华北的黄土高原地区，由于黄土地层便于挖掘和气候干燥，穴居的传统一直延续至今。
1863年，英国伦敦建成世界上第一条城市地下铁道，成为又一种地下建筑类型。第二次世界大战期间，地下建筑在防护上的优越性受到重视，一些参战国把重要的军事设施和军火工厂、仓库等建在地下，并为居民修建防空洞。上世纪50年代末期以来，由于经济的发展和科学技术的进步，城市人口的迅速增加，环境污染日益严重，能源危机以及战争危险的存在等因素的影响，地下建筑在许多国家有了高速度和大规模的发展。世界上很多知名的建筑都属于地下建筑，比如美国哈佛大学和耶鲁大学的图书馆、法国巴黎卢浮宫、德国科隆美术馆与音乐厅、瑞典斯德哥尔摩塞格尔广场等。上海的博物馆新馆、人民广场、地铁也都是地下建筑。
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