注冊一級建筑師|裝配式技術(shù)運用到醫(yī)院建筑的設計要點
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裝配式技術(shù)在醫(yī)療建筑中的實踐
上海市寶山區(qū)精神衛(wèi)生中心遷建項目
醫(yī)院建筑雖然功能復雜，但謹遵模數(shù)，同時單元重復率高，精度要求高，若為特殊用途醫(yī)院還會對工期要求嚴格。而裝配式建筑大部分構(gòu)件為工廠預制、現(xiàn)場拼裝，具有精度高、速度快的特點，尤其適用于單元重復率高的構(gòu)件和單元模塊。二者尤為投契，可謂一拍即合。以下為以上海市寶山區(qū)精神衛(wèi)生中心遷建項目為例，介紹我院裝配式技術(shù)在醫(yī)療建筑中的應用和設計過程。
一、項目概況
圖2.1鳥瞰圖
建設地點：上海寶山區(qū)顧村鎮(zhèn)
建筑規(guī)模：建設用地面積20096㎡(約30畝)，擬建建筑面積約60254.6㎡，其中地上44349.4㎡、地下15905.2㎡。共設床位700張。
建筑高度：45.3m
結(jié)構(gòu)類型：裝配整體式混凝土框架—裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)
預制構(gòu)件類型：預制柱、預制梁、預制疊合板、預制樓梯。
預制率：40%以上
二、建筑概念
在立面設計時更加注重醫(yī)患的精神需求，希望能用物理空間療愈心靈空間。旨在打造一個親切溫暖，賓至如歸，高效合理的如美麗家園般的醫(yī)院。因而在做立面設計時借鑒白色絲綢的意向，形成流線型的橫向立面線條。
圖2.2 立面概念
圖2.3立面效果圖
三、裝配式技術(shù)難點與突破
基于設計理念與空間限定，本項目存在如下技術(shù)難點：
(1)調(diào)整立面開洞，外墻拆分多方案對比，打造非線性預制外墻。建筑立面造型豐富且靈動，建筑墻身有不規(guī)則線腳。流線型元素對施工精度要求極高，若采用傳統(tǒng)建造方式將花費高昂的人力物力。為解決這一問題，同時滿足預制率，南、北住院樓需做預制外掛墻板。為滿足建筑立面效果，同時減少墻板的模具類型，預制范圍避開轉(zhuǎn)角弧形等不規(guī)則區(qū)域，其余建筑立面設計時考慮外墻拆分，并對比不同外墻板拆分方案，建筑調(diào)整窗戶尺寸及布置，最終得到較滿意的方案。不同樓層之間墻身線腳建筑通過GRC等二次施工方式來實現(xiàn)，保證了不同樓層之間外墻板共模。
圖2.5 立面方案調(diào)整過程
(2)內(nèi)裝機電一體化設計，減少預制構(gòu)件開槽預留。建筑使用功能復雜，儀器設備種類較多，布置不規(guī)則，導致電氣點位且無規(guī)律。醫(yī)用設備、消防設備等強弱電點位紛繁錯雜，為保證裝配式構(gòu)件生產(chǎn)效率，現(xiàn)場施工的準確性及速度，設計時電氣管線均走在建筑吊頂內(nèi)(地插等鋪設在建筑面層中)，預制構(gòu)件不預埋電氣線盒，大大歸并了預制構(gòu)件的類型，同時方便后期檢修更換。
圖2.6 內(nèi)裝吊頂與燈槽，與主體結(jié)構(gòu)脫離，方便維護更換
圖2.7 機電管線在吊頂內(nèi)敷設，與主體結(jié)構(gòu)分離，方便檢修維護，減少構(gòu)件開槽
(3)歸并集中降板區(qū)域，減少預制構(gòu)件種類。建筑使用功能要求，各樓層處有不規(guī)則降板區(qū)域，樓板有較多不規(guī)則洞口。若預制降板處樓蓋，導致預制梁、板均為非標準構(gòu)件，增加預制構(gòu)件模具數(shù)量，且現(xiàn)場需在降板處二次支模，增加施工難度。為解決這一問題，建筑專業(yè)盡量將降板區(qū)集中于某一跨柱網(wǎng)內(nèi)，若有大量房間需降板，則要保證降板形式與范圍均標準，裝配式設計時預制樓蓋范圍首先避開降板區(qū)域，復核預制率不滿足時從標準化的降板房間選擇預制。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計時樓板洞口邊加封邊次梁，裝配式建議結(jié)構(gòu)設計時洞口加構(gòu)造暗梁，保證預制梁種類較少。
圖2.8 南北樓預制構(gòu)件對比
(4)地塊內(nèi)平衡，協(xié)調(diào)建筑功能與預制率。南、北住院樓建筑功能相對簡單，房間布置重復率較高;裙房僅二層，后勤樓為四層，建筑柱網(wǎng)與結(jié)構(gòu)樓蓋布置均不標準。因此在裝配式設計時，預制率計算采用整個項目計算，提高南、北住院樓預制率，而裙房及后勤樓及預制樓板及樓梯，這樣既保證預制率滿足要求，提高了預制構(gòu)件的重復率，降低了裝配式設計及生產(chǎn)的難度。
圖2.9 南北樓預制構(gòu)件對比
裝配式醫(yī)療建筑設計要點
裝配式技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應用已具備一定技術(shù)條件，且由于醫(yī)院建筑自身特點，尤其適合裝配式設計，工業(yè)化施工。但在設計與施工過程中仍需注意以下幾點：
01、內(nèi)裝設計一體化
醫(yī)院的建筑設計與室內(nèi)設計并沒有明確的界限。無障礙設計、防撞設計、圓弧倒角乃至鑲嵌醫(yī)療設備后的預留緩沖空間等都需要建筑與室內(nèi)通力配合。謹遵設計規(guī)范，增加安全系數(shù)，將室內(nèi)設計落實到每個建筑細部大樣中。
02、公共區(qū)域開敞化
醫(yī)院為公共建筑，為解決交通和采光問題往往會設置中庭及醫(yī)療街。二者均跨度較大，建筑師在設計方案時需要考慮到二者相對位置，避免造成結(jié)構(gòu)不對稱，觸發(fā)超限條件，影響預制率。
03、設備設計智能化
在現(xiàn)代醫(yī)療體系中，大量用到智能化電子設備，因而設備點位和預留預埋數(shù)量龐大且精度要求高，造成設計工作量巨大，因而需要借助BIM等三維設計工具。同時也要考慮避免在固定結(jié)構(gòu)部件開槽預留，而將設備管線與內(nèi)裝墻體結(jié)合，既可提高構(gòu)件重復率，也為設備維修和更換提供便利。
04、空間分隔靈活化
隨著社會科技與醫(yī)療技術(shù)的進步，醫(yī)療器械與空間分隔更新周期越來越短。因而內(nèi)隔墻應采用方便拆卸再組裝的材料?；谶@一考慮，在合適區(qū)域可采用經(jīng)過符合標準的輕質(zhì)隔墻、輕鋼龍骨隔墻等裝配式內(nèi)隔墻。選用新技術(shù)、新材料為醫(yī)院降低能耗。
05、節(jié)點設計標準化
選用標準圖集，使細部設計高效精準。原國家建設部2008年已出版《國家醫(yī)院裝飾標準圖集》，它是根據(jù)國家各個地區(qū)的經(jīng)濟差異、使用差異統(tǒng)一歸納作出的各部位的標準設計，作為對國內(nèi)醫(yī)院建筑室內(nèi)設計的指導參考。圖集中每個部位有不同的選擇，利于醫(yī)院在室內(nèi)環(huán)境建設中相互接軌，甚至與國際的接軌，消除在環(huán)境、設施上的巨大差別。
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