新冠疫情爆發(fā)后，裝配式醫(yī)院建筑成了業(yè)內(nèi)熱議的話題，應對突發(fā)重大傳染病疫情，裝配方式可滿足快速建造臨時性應急感染醫(yī)院的需求，多地應急醫(yī)院采用了裝配式建筑技術。
為此，筑醫(yī)臺資訊特別邀請了中國建筑標準設計研究院裝配式建筑院副院長、醫(yī)療建筑設計研發(fā)中心主任杜志杰，總建筑師張建斌為大家全面介紹裝配式建筑，并著重介紹了裝配式醫(yī)院建筑的五大設計要點。
裝配式建筑的特征
裝配式建筑是指結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、設備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)的主要部分采用工廠化生產(chǎn)的部品部件集成的建筑，通過四大系統(tǒng)的集成，以實現(xiàn)建筑的功能完整和性能優(yōu)良。
裝配式建筑強調(diào)標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應用。
醫(yī)院建筑需要大空間布局形式，以適應正常運行情況下的改擴建、醫(yī)療流程的實時更新、設備管線的維修更換，裝配式建筑可以滿足醫(yī)院建筑的要求，在工廠生產(chǎn)部品部件，現(xiàn)場進行干法施工，現(xiàn)場的施工周期短，噪聲小、污染少，可以將對正常醫(yī)療工作的影響降到最小。
裝配式醫(yī)院建筑一般采用大空間布局、模塊化組合、標準化設計，易于醫(yī)療功能的轉(zhuǎn)變，同時工廠批量生產(chǎn)，可以降低造價。
裝配式建筑采用設備管線與主體結(jié)構(gòu)分離的形式，管井集中布置，干式工法施工，便于檢修和維護。
裝配式醫(yī)院建筑相對與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆醫(yī)院建筑，具有以下特征：
裝配式建筑的結(jié)構(gòu)類型
裝配式建筑按結(jié)構(gòu)體系分類，主要有裝配式鋼筋混凝土建筑、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑、裝配式木結(jié)構(gòu)建筑等。
裝配式混凝土建筑的主要結(jié)構(gòu)體系包括剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)等?，F(xiàn)階段主要應用的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)，其主要的預制構(gòu)件連接節(jié)點均采用和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)性能接近的連接方式，此時可參照現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的力學模型對其進行結(jié)構(gòu)分析。
承重預制構(gòu)件采用干式連接等非等同現(xiàn)澆連接節(jié)點的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，安裝簡單方便，但對其在地震區(qū)，特別是在高烈度地震區(qū)的高層建筑中進行應用，還有待進一步開展研究工作。
鋼結(jié)構(gòu)建筑廣泛應用于工業(yè)建筑、公共建筑、商業(yè)建筑、住宅建筑等領域。鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強、抗震性好、布局靈活、構(gòu)件截面尺寸小、易裝配、施工期短、使用面積高等優(yōu)點，且有利于工業(yè)化生產(chǎn)、標準化制作，與之配套的墻體可以采用節(jié)能、環(huán)保的新型材料，因此成為我國建筑工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的重點發(fā)展對象。
裝配式鋼結(jié)構(gòu)可分為如下幾種結(jié)構(gòu)體系：鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)（包括鋼框架-中心支撐、鋼框架-偏心支撐和鋼框架-屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)）、鋼框架-延性墻板結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)、交錯桁架結(jié)構(gòu)、門式剛架結(jié)構(gòu)、低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、集成模塊建筑等。
木結(jié)構(gòu)建筑主要應用在傳統(tǒng)民居、住宅建筑、綜合建筑、旅游休閑建筑、文體建筑、寺廟建筑等，主要為三層及三層以下的建筑。按結(jié)構(gòu)形式劃分，國內(nèi)裝配式木結(jié)構(gòu)可分為：榫卯結(jié)構(gòu)、井干式木結(jié)構(gòu)、輕型木結(jié)構(gòu)、膠合木結(jié)構(gòu)、方木原木結(jié)構(gòu)以及木混合結(jié)構(gòu)、木組合結(jié)構(gòu)等。
在上述三種結(jié)構(gòu)形式中，比較適合醫(yī)院建筑的是裝配式鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)跨度大、可改性強，能夠提供可變大空間。鋼材強度高，豎向構(gòu)件截面小，可提高空間使用率。鋼材延性好，耗能能力強，抗震性能好。鋼構(gòu)件的工業(yè)化程度高，運輸距離約束小，施工現(xiàn)場環(huán)境影響小。鋼材可循環(huán)利用，材料回收率高，符合可持續(xù)發(fā)展要求，因此成為我國建筑工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的重點發(fā)展對象。
裝配式建筑的評定
根據(jù)住建部2018年2月實施的《裝配式建筑評價標準》GB/T51129-2017，對裝配式建筑的評定有詳細的規(guī)定：
確定了裝配式建筑的認定標準后，需要對裝配式建筑的裝配化程度進行評級，參照《綠色建筑評價標準》，將裝配式建筑等級評價為A級、AA級、AAA級等三個等級。
裝配率在60%~75%時，評價為A級；裝配率在76%~90%時，評價為AA級；裝配率在91%以上時，評價為AAA級；
從表中可以看出，主體結(jié)構(gòu)最高是50分，對圍護墻、內(nèi)隔墻、設備管線及全裝修的要求占50分，說明裝配式建筑除了主體結(jié)構(gòu)的預制要求外，其他系統(tǒng)也有相應的要求。
裝配式醫(yī)院建筑的設計要點
01 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
鋼結(jié)構(gòu)是非常適合醫(yī)院建筑的結(jié)構(gòu)形式，因此本文主要論述的是適合醫(yī)院建筑的鋼結(jié)構(gòu)技術要點。
應根據(jù)建筑功能、建筑高度及抗震設防烈度選取結(jié)構(gòu)體系。醫(yī)院一般常見的是鋼框架結(jié)構(gòu)形式。純鋼結(jié)構(gòu)體系一般情況下難以滿足設計要求內(nèi)的位移比，因此需要在鋼框架內(nèi)添加支撐，增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的能力。在多層醫(yī)院建筑中可采用鋼框架結(jié)構(gòu)，高層的病房樓可采用鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系。
多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑適用最大高度（m）
采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑，其平面設計除了要滿足建筑使用功能的要求外，還應采用標準化的設計方法，平面設計應采用合理的鋼結(jié)構(gòu)體系排布，盡量統(tǒng)一軸網(wǎng)和標準層高，為鋼梁、鋼柱等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標準化提供條件。
平面幾何形狀宜規(guī)則，其凹凸變化及長寬比例應滿足結(jié)構(gòu)對質(zhì)量、剛度均勻的要求，平面剛度中心與質(zhì)心宜接近或重合；空間布局應有利于結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的設置及優(yōu)化；應充分兼顧鋼框架結(jié)構(gòu)的特點，房間分隔應有利于柱網(wǎng)設置。
02 外圍護系統(tǒng)
外圍護系統(tǒng)是由建筑外墻、屋面、外門窗及其他部品部件等組合而成，用于分隔建筑室內(nèi)外環(huán)境的部品部件的整體。
外圍護系統(tǒng)強調(diào)集成設計，倡導裝飾與保溫隔熱材料一體化。系統(tǒng)化解決建筑需求，質(zhì)量更加可控，保證建筑性能，提升建筑耐久性。
外墻系統(tǒng)應根據(jù)不同的建筑類型及結(jié)構(gòu)形式選擇適宜的系統(tǒng)類型；外墻系統(tǒng)中外墻板可采用內(nèi)嵌式、外掛式、嵌掛結(jié)合等形式，并宜分層懸掛或承托。外墻系統(tǒng)可選用預制外墻、現(xiàn)場組裝骨架外墻、建筑幕墻等類型。
外圍護系統(tǒng)應根據(jù)建筑所在地區(qū)的氣候條件、使用功能等綜合確定抗風性能、抗震性能、耐撞擊性能、防火性能、水密性能、氣密性能、隔聲性能、熱工性能和耐久性能要求，屋面系統(tǒng)尚應滿足結(jié)構(gòu)性能要求。
03 設備與管線系統(tǒng)
設備與管線系統(tǒng)宜采用集成技術，采用標準化模塊化設計的部品，通過綜合設計及管線集成，提高設備與管線系統(tǒng)的集成度，以實現(xiàn)與建筑、結(jié)構(gòu)、機電設計之間的協(xié)調(diào)。
應將設備管線進行集中布置，減少與醫(yī)療功能區(qū)的交叉沖突。在設備管線檢修時，減少對醫(yī)療活動和患者休息的干擾，并且功能空間更加完整獨立，為今后的功能改造提供可能性。
設備與管線與主體結(jié)構(gòu)應該進行分離，方便維修更換，且在維修更換時不影響主體結(jié)構(gòu)安全。優(yōu)先選用綠色環(huán)保的設備、材料制品等，選用耐腐蝕、使用壽命長、降噪性能好、便于安裝及更換的管材、管件等。
04 內(nèi)裝系統(tǒng)
目前建筑裝修中大量使用水泥、鋁、陶瓷等高資源密度建材，每年約20％水泥被用作裝修中的找平層、粘結(jié)劑和掩飾管線。改造翻新時，只能和飾面一起砸掉，形成不可降解的建筑垃圾。這種手工濕作業(yè)模式，建筑品質(zhì)也難以提高。并且，施工過程中，產(chǎn)生大量噪聲及灰塵，令人難以忍受。因此，應采用裝配式內(nèi)裝、干法施工，以減少對環(huán)境資源的浪費。
裝配式醫(yī)院建筑采用的內(nèi)裝系統(tǒng)包括：輕質(zhì)隔墻、集成吊頂、架空地面、集成衛(wèi)生間、集成家具、整體收納、集成管線等。工廠生產(chǎn)的部品質(zhì)量有保障，可以有效降低施工誤差。工業(yè)化的內(nèi)裝部品具有一定的互換性和通用性，易于維護管理和檢修更換。
醫(yī)院的隔墻應采用裝配式輕質(zhì)隔墻，既可利用輕質(zhì)隔墻的空腔敷設管線，也有利于后期空間的靈活改造和使用維護。
集成吊頂具有功能空間劃分和裝飾作用，可根據(jù)室內(nèi)功能及裝修整體風格進行設計和選用材料。吊頂內(nèi)宜設置可敷設管線的吊頂空間，吊頂宜設檢修口。
地面建議采用架空地面，架空空間主要是敷設各類管線，滿足主體結(jié)構(gòu)與管線分離，減少對主體結(jié)構(gòu)的破壞。由于其施工中無濕作業(yè)、靈活性較強，因此在裝配式建筑中應用的比較廣泛。
▲ 架空地面
▲ 輕質(zhì)隔墻
集成式衛(wèi)生間是由工廠生產(chǎn)的樓地面、墻面（板）吊頂和潔具設備及管線等進行集成設計，并主要采用干式工法裝配而成的衛(wèi)生間。其架空地板、吊頂及側(cè)墻均與結(jié)構(gòu)板和側(cè)墻隔有空間，在架空地板內(nèi)鋪設排水管道，吊頂和隔墻空間內(nèi)安裝電氣管線、設備及風道等。
▲ 集成衛(wèi)生間
05 集成模塊建筑
為應對突發(fā)重大傳染病疫情，應該以裝配方式快速建造臨時性的應急感染醫(yī)院。應急感染醫(yī)院可采用工廠生產(chǎn)的集成模塊建筑，滿足現(xiàn)場快速組裝的建造要求。
應急感染醫(yī)院的設計要符合診療流程，重視醫(yī)療區(qū)內(nèi)病患者診療活動區(qū)域與醫(yī)務工作人員工作區(qū)域的相對獨立。減少潔凈與污染人流、物流的相互交叉與相互感染機率。
快速建造的集成模塊建筑是指采用工廠預制的集成模塊，在施工現(xiàn)場組合而成的裝配式建筑，該建筑單元在工廠預制完成，是由主體結(jié)構(gòu)、樓板、墻板、吊頂、設備管線、內(nèi)裝部品組合而成的、具有集成功能的三維空間體，并滿足各項建筑性能要求和吊裝運輸?shù)男阅芤蟆?/p>
模塊建筑的基本模塊一般為3m*6m，以基本模塊為組合的標準化單元，根據(jù)建設規(guī)模及場地，通過不同模塊的拼接組合，形成不同的空間組合平面，滿足醫(yī)療功能的需求。
▲ 標準模塊示意圖
▲ 標準模塊軸側(cè)圖
▲ 標準模塊拆分示意圖
應急感染醫(yī)院的醫(yī)療區(qū)宜采用E字型、王字型布局，可以利用工作人員通道作為中軸，進行模塊組合。
▲ E字型總平面布局區(qū)示意
▲ 王字型總平面布局區(qū)示意
病房、辦公等規(guī)格統(tǒng)一、數(shù)量較多的房間應采用標準模塊進行組合，特殊功能區(qū)域及連接部位可采用輕質(zhì)板材根據(jù)進行現(xiàn)場拼接。
病房衛(wèi)生間可以選用整體衛(wèi)浴，規(guī)程尺寸一般為1200*2000、1500*2000等。
▲ 整體衛(wèi)浴布置圖
▲ 病房區(qū)示意圖
建造過程中應根據(jù)需要采取相應措施，滿足結(jié)構(gòu)主體的防滲、防漏及密閉的要求，并符合衛(wèi)生安全控制要求。機電設備與管線宜選用集成度高、安裝快捷、便于檢修的產(chǎn)品。
總結(jié)
裝配式建筑是建造方式的改變，更是設計理念的升級。建立符合工業(yè)化要求的建筑體系和部品部件體系，建造長壽命高品質(zhì)的綠色醫(yī)院，是推動現(xiàn)代醫(yī)院建筑邁向可持續(xù)發(fā)展之路。希望未來的醫(yī)院建筑能夠像汽車或者智能手機一樣，成為一個完整的產(chǎn)品，品質(zhì)優(yōu)良、精準細致、綠色高效。
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