一、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(hù)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(shí)現(xiàn)建筑的功能完整和性能優(yōu)良。
裝配式建筑強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、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。
醫(yī)院建筑需要大空間布局形式,以適應(yīng)正常運(yùn)行情況下的改擴(kuò)建、醫(yī)療流程的實(shí)時(shí)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(jìn)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(jì),易于醫(yī)療功能的轉(zhuǎn)變,同時(shí)工廠批量生產(chǎn),可以降低造價(jià)。
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(hù)。
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(jì) 標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化、大空間設(shè)計(jì)、少規(guī)格多組合;
2工廠生產(chǎn) 通用化、規(guī)?;a(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??;
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(jìn)度、造價(jià);
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)。
二、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(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(diǎn)均采用和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)性能接近的連接方式,此時(shí)可參照現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型對其進(jìn)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(diǎn)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(jìn)行應(yīng)用,還有待進(jìn)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(qiáng)、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(diǎn),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(diǎn)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(cuò)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(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(qiáng),能夠提供可變大空間。鋼材強(qiáng)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(qiáng),抗震性能好。鋼構(gòu)件的工業(yè)化程度高,運(yùn)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(diǎn)發(fā)展對象。
三、裝配式建筑的評定
根據(jù)住建部2018年2月實(shí)施的《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51129-2017,對裝配式建筑的評定有詳細(xì)的規(guī)定:
確定了裝配式建筑的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)后,需要對裝配式建筑的裝配化程度進(jìn)行評級,參照《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》,將裝配式建筑等級評價(jià)為A級、AA級、AAA級等三個(gè)等級。
裝配率在60%~75%時(shí),評價(jià)為A級;裝配率在76%~90%時(shí),評價(jià)為AA級;裝配率在91%以上時(shí),評價(jià)為AAA級;
從表中可以看出,主體結(jié)構(gòu)極限高是50分,對圍護(hù)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。
四、裝配式醫(yī)院建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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(diǎn)。
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(jì)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。
采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑,其平面設(shè)計(jì)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(jì)方法,平面設(shè)計(jì)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(diǎn),房間分隔應(yīng)有利于柱網(wǎng)設(shè)置。
2外圍護(hù)系統(tǒng)
外圍護(hù)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(hù)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)集成設(shè)計(jì),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。
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(hù)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。
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(jì)的部品,通過綜合設(shè)計(jì)及管線集成,提高設(shè)備與管線系統(tǒng)的集成度,以實(shí)現(xiàn)與建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)。
應(yīng)將設(shè)備管線進(jìn)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(shí),減少對醫(yī)療活動(dòng)和患者休息的干擾,并且功能空間更加完整獨(dú)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(jìn)行分離,方便維修更換,且在維修更換時(shí)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。
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(shí),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(fèi)。
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(hù)管理和檢修更換。
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(hù)。
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(jìn)行設(shè)計(jì)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(qiáng),因此在裝配式建筑中應(yīng)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(shè)備及管線等進(jìn)行集成設(shè)計(jì),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。
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(shí)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(jì)要符合診療流程,重視醫(yī)療區(qū)內(nèi)病患者診療活動(dòng)區(qū)域與醫(yī)務(wù)工作人員工作區(qū)域的相對獨(dú)立。減少潔凈與污染人流、物流的相互交叉與相互感染機(jī)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(xiàng)建筑性能要求和吊裝運(yùn)輸?shù)男阅芤蟆?/span>
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。
標(biāo)準(zhǔn)模塊示意圖
標(biāo)準(zhǔn)模塊軸側(cè)圖
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(jìn)行模塊組合。
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(jìn)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(jìn)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(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(jī)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。
五、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(jì)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(fèi),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(jì)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(dòng)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(jī)一樣,成為一個(gè)完整的產(chǎn)品,品質(zhì)優(yōu)良、精準(zhǔn)細(xì)致、綠色高效。
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