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行業(yè)資訊丨基于裝配式技術(shù)的應(yīng)急醫(yī)院建設(shè)五大設(shè)計要點解析

廣東裝配式建筑分會     2022-04-15     1976

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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(yīng)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(yīng)急感染醫(yī)院的需求,多地應(yīng)急醫(yī)院采用了裝配式建筑技術(shù)。


為此,筑醫(yī)臺資訊特別邀請了中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院裝配式建筑院副院長、醫(yī)療建筑設(shè)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(shè)計要點。


目  錄

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裝配式建筑的特征

裝配式建筑的結(jié)構(gòu)類型

裝配式建筑的評定

裝配式醫(yī)院建筑的設(shè)計要點

總結(jié)


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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(shè)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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(yīng)用。


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醫(yī)院建筑需要大空間布局形式,以適應(yīng)正常運行情況下的改擴建、醫(yī)療流程的實時更新、設(shè)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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。


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裝配式建筑采用設(shè)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


1

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化、大空間設(shè)計、少規(guī)格多組合;

2

工廠生產(chǎn) 通用化、規(guī)模化生產(chǎn),質(zhì)量好,部品部件接口標(biāo)準(zhǔn)化;

3

現(xiàn)場裝配 現(xiàn)場裝配、干法施工、施工周期短、干擾小、污染小;

4

管線分離 主體結(jié)構(gòu)與設(shè)備管線分離、便于快速維修更換;

5

工程管理 EPC一體化管理,合理控制質(zhì)量、安全、進度、造價;

6

智能應(yīng)用 應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),提升管理、服務(wù)品質(zhì)。


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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。現(xiàn)階段主要應(yīng)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(yù)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(xué)模型對其進行結(jié)構(gòu)分析。


承重預(yù)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(yīng)用,還有待進一步開展研究工作。


鋼結(jié)構(gòu)建筑廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑、公共建筑、商業(yè)建筑、住宅建筑等領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)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。

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木結(jié)構(gòu)建筑主要應(yīng)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。


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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(biāo)準(zhǔn)》GB/T51129-2017,對裝配式建筑的評定有詳細的規(guī)定:


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確定了裝配式建筑的認定標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)》,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(shè)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(yù)制要求外,其他系統(tǒng)也有相應(yīng)的要求。


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裝配式醫(yī)院建筑的設(shè)計要點


1

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(shù)要點


應(yīng)根據(jù)建筑功能、建筑高度及抗震設(shè)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(shè)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)

結(jié)構(gòu)體系

6度

0.05g

7度

8度

9度

0.40g

0.10g

0.15g

0.20g

0.30g

鋼框架結(jié)構(gòu)

110

110

90

90

70

70

鋼框架—中心支撐

220

220

200

180

150

120

鋼框架—偏心支撐、鋼框架—屈曲約束支撐、鋼框架—延性墻板

240

240

220

200

180

160

筒體(框筒、筒中筒、桁架筒、束筒)、巨型框架

300

300

280

260

240

180

交錯桁架結(jié)構(gòu)

90

60

60

40

40

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采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑,其平面設(shè)計除了要滿足建筑使用功能的要求外,還應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方法,平面設(shè)計應(yīng)采用合理的鋼結(jié)構(gòu)體系排布,盡量統(tǒng)一軸網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)層高,為鋼梁、鋼柱等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)有利于結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的設(shè)置及優(yōu)化;應(yīng)充分兼顧鋼框架結(jié)構(gòu)的特點,房間分隔應(yīng)有利于柱網(wǎng)設(shè)置。


2

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(shè)計,倡導(dǎo)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。 


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外墻系統(tǒng)應(yīng)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(yù)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(yīng)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(fēng)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(yīng)滿足結(jié)構(gòu)性能要求。


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3

設(shè)備與管線系統(tǒng)


設(shè)備與管線系統(tǒng)宜采用集成技術(shù),采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計的部品,通過綜合設(shè)計及管線集成,提高設(shè)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(shè)計之間的協(xié)調(diào)。


應(yīng)將設(shè)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(shè)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(shè)備與管線與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)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(shè)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。


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▲ 上圖為谷城醫(yī)院平面示意圖,設(shè)備管井均布置在外側(cè),便于檢修更換。


4

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(yīng)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。


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醫(yī)院的隔墻應(yīng)采用裝配式輕質(zhì)隔墻,既可利用輕質(zhì)隔墻的空腔敷設(shè)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(fēng)格進行設(shè)計和選用材料。吊頂內(nèi)宜設(shè)置可敷設(shè)管線的吊頂空間,吊頂宜設(shè)檢修口。


地面建議采用架空地面,架空空間主要是敷設(shè)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(yīng)用的比較廣泛。


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▲ 架空地面 


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▲ 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(shè)備及管線等進行集成設(shè)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(shè)排水管道,吊頂和隔墻空間內(nèi)安裝電氣管線、設(shè)備及風(fēng)道等。


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▲ 集成衛(wèi)生間


5

集成模塊建筑


為應(yīng)對突發(fā)重大傳染病疫情,應(yīng)該以裝配方式快速建造臨時性的應(yīng)急感染醫(yī)院。應(yīng)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(yīng)急感染醫(yī)院的設(shè)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(wù)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(yù)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(yù)制完成,是由主體結(jié)構(gòu)、樓板、墻板、吊頂、設(shè)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(biāo)準(zhǔn)化單元,根據(jù)建設(shè)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。


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▲ 標(biāo)準(zhǔn)模塊示意圖


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▲ 標(biāo)準(zhǔn)模塊軸側(cè)圖


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▲ 標(biāo)準(zhǔn)模塊拆分示意圖


應(yīng)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。


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▲ E字型總平面布

區(qū)示意

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▲ 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(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)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。


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▲ 整體衛(wèi)浴布置圖


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▲ 病房區(qū)示意圖


建造過程中應(yīng)根據(jù)需要采取相應(yīng)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(shè)備與管線宜選用集成度高、安裝快捷、便于檢修的產(chǎn)品。


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總    結(jié)


裝配式建筑遵循建筑全生命周期的可持續(xù)性原則,通過工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢提升效率和質(zhì)量,通過彈性化的設(shè)計滿足需求變化,注重使用空間的可變性和持續(xù)更新的可能性,延長建筑壽命,從而避免資源浪費,減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。


裝配式建筑是建造方式的改變,更是設(shè)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(zhǔn)細致、綠色高效。


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作者簡介

 About the Author 


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杜志杰

中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院有限公司裝配式建筑院副院長,醫(yī)療建筑設(shè)計研發(fā)中心主任,國家一級注冊建筑師,教授級高級建筑師。


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張建斌

中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院有限公司醫(yī)療建筑設(shè)計研發(fā)中心總建筑師,國家一級注冊建筑師,注冊城市規(guī)劃師,LEED AP,WELL AP。


020-2209 3641 1602970120@qq.com 留言咨詢 在線咨詢
 

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