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装配式技术强势助攻多地应急医院建设 | 五大设计要点解析装配式医院建筑!

装配式技术强势助攻多地应急医院建设 | 五大设计要点解析装配式医院建筑!

分类:
行业资讯
作者:
来源:
筑医台资讯
发布时间:
2020/02/13
       新冠疫情爆发后,装配式医院建筑成了业内热议的话题,应对突发重大传染病疫情,装配方式可满足快速建造临时性应急感染医院的需求,多地应急医院采用了装配式建筑技术。
       为此,筑医台资讯特别邀请了中国建筑标准设计研究院装配式建筑院副院长、医疗建筑设计研发中心主任杜志杰,总建筑师张建斌为大家全面介绍装配式建筑,并着重介绍了装配式医院建筑的五大设计要点。
目  录
一 装配式建筑的特征
二 装配式建筑的结构类型
三 装配式建筑的评定
四 装配式医院建筑的设计要点
五 总结
一装配式建筑的特征
 
       装配式建筑是指结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用工厂化生产的部品部件集成的建筑,通过四大系统的集成,以实现建筑的功能完整和性能优良。
       装配式建筑强调标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理和智能化应用。
       医院建筑需要大空间布局形式,以适应正常运行情况下的改扩建、医疗流程的实时更新、设备管线的维修更换,装配式建筑可以满足医院建筑的要求,在工厂生产部品部件,现场进行干法施工,现场的施工周期短,噪声小、污染少,可以将对正常医疗工作的影响降到最小。
 
       装配式医院建筑一般采用大空间布局、模块化组合、标准化设计,易于医疗功能的转变,同时工厂批量生产,可以降低造价。
       装配式建筑采用设备管线与主体结构分离的形式,管井集中布置,干式工法施工,便于检修和维护。
       装配式医院建筑相对与传统的现浇医院建筑,具有以下特征:
       1、标准设计 标准化、模块化、通用化、大空间设计、少规格多组合;
       2、工厂生产 通用化、规模化生产,质量好,部品部件接口标准化;
       3、现场装配 现场装配、干法施工、施工周期短、干扰小、污染小;
       4、管线分离 主体结构与设备管线分离、便于快速维修更换;
       5、工程管理 EPC一体化管理,合理控制质量、安全、进度、造价;
       6、智能应用 应用互联网、物联网技术,提升管理、服务品质。
二装配式建筑的结构类型
       装配式建筑按结构体系分类,主要有装配式钢筋混凝土建筑、装配式钢结构建筑、装配式木结构建筑等。
       装配式混凝土建筑的主要结构体系包括剪力墙结构、框架结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构等。现阶段主要应用的装配式混凝土结构为装配整体式混凝土结构,其主要的预制构件连接节点均采用和现浇结构性能接近的连接方式,此时可参照现浇混凝土结构的力学模型对其进行结构分析。
       承重预制构件采用干式连接等非等同现浇连接节点的装配式混凝土结构,安装简单方便,但对其在地震区,特别是在高烈度地震区的高层建筑中进行应用,还有待进一步开展研究工作。
       钢结构建筑广泛应用于工业建筑、公共建筑、商业建筑、住宅建筑等领域。钢结构具有轻质、高强、抗震性好、布局灵活、构件截面尺寸小、易装配、施工期短、使用面积高等优点,且有利于工业化生产、标准化制作,与之配套的墙体可以采用节能、环保的新型材料,因此成为我国建筑工业化和产业化的重点发展对象。
       装配式钢结构可分为如下几种结构体系:钢框架结构、钢框架-支撑结构(包括钢框架-中心支撑、钢框架-偏心支撑和钢框架-屈曲约束支撑结构)、钢框架-延性墙板结构、筒体结构、巨型结构、交错桁架结构、门式刚架结构、低层冷弯薄壁型钢结构、集成模块建筑等。
       木结构建筑主要应用在传统民居、住宅建筑、综合建筑、旅游休闲建筑、文体建筑、寺庙建筑等,主要为三层及三层以下的建筑。按结构形式划分,国内装配式木结构可分为:榫卯结构、井干式木结构、轻型木结构、胶合木结构、方木原木结构以及木混合结构、木组合结构等。
       在上述三种结构形式中,比较适合医院建筑的是装配式钢结构。钢结构跨度大、可改性强,能够提供可变大空间。钢材强度高,竖向构件截面小,可提高空间使用率。钢材延性好,耗能能力强,抗震性能好。钢构件的工业化程度高,运输距离约束小,施工现场环境影响小。钢材可循环利用,材料回收率高,符合可持续发展要求,因此成为我国建筑工业化和产业化的重点发展对象。
三装配式建筑的评定
       根据住建部2018年2月实施的《装配式建筑评价标准》GB/T51129-2017,对装配式建筑的评定有详细的规定:
       确定了装配式建筑的认定标准后,需要对装配式建筑的装配化程度进行评级,参照《绿色建筑评价标准》,将装配式建筑等级评价为A级、AA级、AAA级等三个等级。
       装配率在60%~75%时,评价为A级;装配率在76%~90%时,评价为AA级;装配率在91%以上时,评价为AAA级;
       从表中可以看出,主体结构最高是50分,对围护墙、内隔墙、设备管线及全装修的要求占50分,说明装配式建筑除了主体结构的预制要求外,其他系统也有相应的要求。
四装配式医院建筑的设计要点
       1结构系统
       钢结构是非常适合医院建筑的结构形式,因此本文主要论述的是适合医院建筑的钢结构技术要点。
       应根据建筑功能、建筑高度及抗震设防烈度选取结构体系。医院一般常见的是钢框架结构形式。纯钢结构体系一般情况下难以满足设计要求内的位移比,因此需要在钢框架内添加支撑,增加结构抗侧力体系的能力。在多层医院建筑中可采用钢框架结构,高层的病房楼可采用钢框架-支撑结构体系。
 
多高层装配式钢结构建筑适用最大高度(m)
       采用钢结构的建筑,其平面设计除了要满足建筑使用功能的要求外,还应采用标准化的设计方法,平面设计应采用合理的钢结构体系排布,尽量统一轴网和标准层高,为钢梁、钢柱等钢结构构件的标准化提供条件。
       平面几何形状宜规则,其凹凸变化及长宽比例应满足结构对质量、刚度均匀的要求,平面刚度中心与质心宜接近或重合;空间布局应有利于结构抗侧力体系的设置及优化;应充分兼顾钢框架结构的特点,房间分隔应有利于柱网设置。
       2外围护系统
       外围护系统是由建筑外墙、屋面、外门窗及其他部品部件等组合而成,用于分隔建筑室内外环境的部品部件的整体。
       外围护系统强调集成设计,倡导装饰与保温隔热材料一体化。系统化解决建筑需求,质量更加可控,保证建筑性能,提升建筑耐久性。 
 
 
       外墙系统应根据不同的建筑类型及结构形式选择适宜的系统类型;外墙系统中外墙板可采用内嵌式、外挂式、嵌挂结合等形式,并宜分层悬挂或承托。外墙系统可选用预制外墙、现场组装骨架外墙、建筑幕墙等类型。
       外围护系统应根据建筑所在地区的气候条件、使用功能等综合确定抗风性能、抗震性能、耐撞击性能、防火性能、水密性能、气密性能、隔声性能、热工性能和耐久性能要求,屋面系统尚应满足结构性能要求。
 
       3设备与管线系统
       设备与管线系统宜采用集成技术,采用标准化模块化设计的部品,通过综合设计及管线集成,提高设备与管线系统的集成度,以实现与建筑、结构、机电设计之间的协调。
       应将设备管线进行集中布置,减少与医疗功能区的交叉冲突。在设备管线检修时,减少对医疗活动和患者休息的干扰,并且功能空间更加完整独立,为今后的功能改造提供可能性。
       设备与管线与主体结构应该进行分离,方便维修更换,且在维修更换时不影响主体结构安全。优先选用绿色环保的设备、材料制品等,选用耐腐蚀、使用寿命长、降噪性能好、便于安装及更换的管材、管件等。
 
       ▲ 上图为谷城医院平面示意图,设备管井均布置在外侧,便于检修更换。
       4内装系统
       目前建筑装修中大量使用水泥、铝、陶瓷等高资源密度建材,每年约20%水泥被用作装修中的找平层、粘结剂和掩饰管线。改造翻新时,只能和饰面一起砸掉,形成不可降解的建筑垃圾。这种手工湿作业模式,建筑品质也难以提高。并且,施工过程中,产生大量噪声及灰尘,令人难以忍受。因此,应采用装配式内装、干法施工,以减少对环境资源的浪费。
       装配式医院建筑采用的内装系统包括:轻质隔墙、集成吊顶、架空地面、集成卫生间、集成家具、整体收纳、集成管线等。工厂生产的部品质量有保障,可以有效降低施工误差。工业化的内装部品具有一定的互换性和通用性,易于维护管理和检修更换。
 
 
       医院的隔墙应采用装配式轻质隔墙,既可利用轻质隔墙的空腔敷设管线,也有利于后期空间的灵活改造和使用维护。
       集成吊顶具有功能空间划分和装饰作用,可根据室内功能及装修整体风格进行设计和选用材料。吊顶内宜设置可敷设管线的吊顶空间,吊顶宜设检修口。
       地面建议采用架空地面,架空空间主要是敷设各类管线,满足主体结构与管线分离,减少对主体结构的破坏。由于其施工中无湿作业、灵活性较强,因此在装配式建筑中应用的比较广泛。
 
▲ 架空地面 
 
▲ 轻质隔墙
       集成式卫生间是由工厂生产的楼地面、墙面(板)吊顶和洁具设备及管线等进行集成设计,并主要采用干式工法装配而成的卫生间。其架空地板、吊顶及侧墙均与结构板和侧墙隔有空间,在架空地板内铺设排水管道,吊顶和隔墙空间内安装电气管线、设备及风道等。
 
▲ 集成卫生间
       5集成模块建筑
       为应对突发重大传染病疫情,应该以装配方式快速建造临时性的应急感染医院。应急感染医院可采用工厂生产的集成模块建筑,满足现场快速组装的建造要求。
       应急感染医院的设计要符合诊疗流程,重视医疗区内病患者诊疗活动区域与医务工作人员工作区域的相对独立。减少洁净与污染人流、物流的相互交叉与相互感染机率。
       快速建造的集成模块建筑是指采用工厂预制的集成模块,在施工现场组合而成的装配式建筑,该建筑单元在工厂预制完成,是由主体结构、楼板、墙板、吊顶、设备管线、内装部品组合而成的、具有集成功能的三维空间体,并满足各项建筑性能要求和吊装运输的性能要求。
       模块建筑的基本模块一般为3m*6m,以基本模块为组合的标准化单元,根据建设规模及场地,通过不同模块的拼接组合,形成不同的空间组合平面,满足医疗功能的需求。
 
▲ 标准模块示意图
       应急感染医院的医疗区宜采用E字型、王字型布局,可以利用工作人员通道作为中轴,进行模块组合。
▲ E字型总平面布局示意
▲ 王字型总平面布局示意
 
       病房、办公等规格统一、数量较多的房间应采用标准模块进行组合,特殊功能区域及连接部位可采用轻质板材根据进行现场拼接。
 
       病房卫生间可以选用整体卫浴,规程尺寸一般为1200*2000、1500*2000等。
 
▲ 整体卫浴布置图
▲ 病房区示意图
       建造过程中应根据需要采取相应措施,满足结构主体的防渗、防漏及密闭的要求,并符合卫生安全控制要求。机电设备与管线宜选用集成度高、安装快捷、便于检修的产品。
五 总    结
       装配式建筑遵循建筑全生命周期的可持续性原则,通过工业化生产的优势提升效率和质量,通过弹性化的设计满足需求变化,注重使用空间的可变性和持续更新的可能性,延长建筑寿命,从而避免资源浪费,减少对生态环境的破坏。
       装配式建筑是建造方式的改变,更是设计理念的升级。建立符合工业化要求的建筑体系和部品部件体系,建造长寿命高品质的绿色医院,是推动现代医院建筑迈向可持续发展之路。希望未来的医院建筑能够像汽车或者智能手机一样,成为一个完整的产品,品质优良、精准细致、绿色高效。
作者简介
杜志杰
中国建筑标准设计研究院有限公司装配式建筑院副院长,医疗建筑设计研发中心主任,国家一级注册建筑师,教授级高级建筑师。
 
 
张建斌
中国建筑标准设计研究院有限公司医疗建筑设计研发中心总建筑师,国家一级注册建筑师,注册城市规划师,LEED AP,WELL AP。
 
 

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张勇,男,汉族,1963年3月生,山东莱州人,1987年山东艺术学院设计学院壁画专业毕业,获艺术学士学位,2005-2007年中央美术学院建筑学院--建筑与环境艺术设计研究生主要课程班学习。
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住建部明确今后五年建筑业发展的八个方向!读懂此文便读懂了建筑业的未来!