高校实验室建设过程中的设计管理

曹海勇, 董洪艳

(首都医科大学 后勤与基建管理处,北京 100069)

高校实验室建设过程中的设计管理

曹海勇, 董洪艳

(首都医科大学 后勤与基建管理处,北京 100069)

从建设单位的角度,分析了实验室建设过程中设计管理的重要性和必要性; 结合具体案例,详细论述了加强实验室设计管理的思路,提出了实验室设计管理的有效手段,以及具体措施。通过加强实验室建设过程中的设计管理,进一步提升高校实验室建设的效益。

实验室建设； 设计管理； 管理措施

实验室建设是高校基本建设的一项重要内容。从建设和设计角度讲,实验室建筑功能复杂、工艺特殊、专业性强、设计难度大。设计是建设项目龙头,设计质量直接决定了工程最终达到的质量水准、实施的秩序和费用水平。设计中的任何失误都会在项目实施过程中扩展、放大，引起更大的失误。所以建设单位要从加强设计管理入手,在设计阶段采取必要的措施,提高设计质量。本文通过具体案例,详细论述了提高设计质量的具体措施。

1 实验室设计管理的重要性

与其他教学用房相比,实验室设计专业性强、难度大。建设单位加强设计管理非常重要,其重要性体现在以下几个方面。

1.1 设计管理是实验室项目顺利实施的根本保障

建设项目从策划到建成一般要经历4个阶段:决策审批、设计、实施、竣工验收,每个阶段工作都是由设计牵头和引领。高质量设计不仅能够引领本阶段工作顺利进行,还可以为下一阶段的工作打下良好基础。相反,设计粗糙必然导致后期工作不顺畅,工期延长、成本上升、质量下降,甚至返工。实践证明,做好设计管理是项目顺利实施的根本保障[1]。

1.2 设计管理是控制工程造价的有效手段

设计阶段是建设项目合理确定造价、有效控制投资的重要阶段。据统计,设计阶段决定了建设项目80%的费用；初步设计阶段决定了80%的投资[2]。近期调研了某高校几个超概算项目,分析发现导致超概算的主要原因之一是设计阶段工作粗糙、缺项、漏项。所以,建设单位需加强设计管理,做到主动控制、事前控制,以便合理地控制工程造价。

1.3 设计管理是保证工程质量的有效措施。

据统计,因设计原因引起质量事故占40%[2]。如某高校阶梯教室楼梯休息平台处的横梁距地面高度仅1.8 m,施工后无法更改,身材高大的人需要低头穿行,留下永久的遗憾。又如某动物实验室设计流程不合理,交工后无法使用；在改造过程中,为增加竖向通风管道,不得不在楼板上打洞加固。以上案例证明,设计缺陷对项目投入使用后造成的负面影响较大,有些甚至会延续整个建筑的生命周期。因此,必须提高设计质量,杜绝或避免因设计缺陷引起的质量问题。

1.4 设计管理是实验室专业系统设计集成的需要

实验类用房在设计方面具有的特殊性,工艺复杂、专业及专项系统繁多,设计集成的难度远高于一般建筑。通常负责主体工程的设计院都是综合性设计院,精于建筑设计,但不太擅长专业实验室设计,且有些设计院从自身利益的角度出发,疏于专业系统集成。但专业系统集成不好,会造成某些专业设计被疏落或工程进度滞后,影响工期。所以,建设单位要采取有效的措施,主动协调，提醒设计单位,共同做好专业系统梳理,并高效集成[3],保证设计横向到边、竖向到底,全面覆盖没有漏项。

2 建设单位加强实验室设计管理的措施

2.1 扎实做好设计准备

设计前,无论建设单位还是设计单位,都要做好充分的准备工作,不能草率仓促行之。其中,建设单位确定的设计原则是纲领性文件,必须及早明确；需求调研工作,不能流于形式,要目标明确、保证保量。

2.2 明确设计原则

策划实验室建设时,应该明确实验室规划建设的原则,用以指导设计工作。通常高校实验室设计基本原则是:安全可靠、经济适用、节能环保、高校智能,预留发展。安全可靠是第一位的,尤其是医学实验室,无论从实验环境还是工艺流程,以及人流、物流走向都要保证安全可靠。节能环保指优化实验室工程设计,妥善处理3废,尽可能做到节能、节水、低碳环保。经济适用是高校实验室最基本的要求,既要满足实验功能，还要与高校内涵、特色、校园文化相符合。高效智能是指通过优化设计等手段,提升实验室工作效率,实现集成和智能化。预留发展包含3个层面,即预留实验室发展空间，预留功能改造、设备更新空间，预留25%系统设计为适应未来发展[4]。

2.3 强化功能调研

在设计前,设计人员要进行充分的功能需求调研。鉴于实验室设计的特殊性,调研的最佳形式是面对面的讨论交流。因为,在直接的沟通过程中,设计人员从专业的角度出发,以探讨问题的方式引导使用者说出功能需求和条件要求,制定切实可行的设计方案,这样就可避免设计完成或项目建成后发现功能不全或不能满足要求而返工的情况。调研的内容除一般实验功能要求外,重点调研特殊功能要求[5]。

以某医学实验室为例,列举主要调研内容。

(1) 基本功能要求包括实验室的工艺布局、工艺流程和环境、实验区域、辅助功能区域、公共设施区域总体布局，实验室面积分配、实验室单元、层高净高、开间、进深，管道的布置要求，灵活隔断、吊顶、地面的要求；主要仪器设备的布置方式以及实验台、实验家具的位置；基本实验条件的要求,如电容量、网络容量、通风采光要求、安防技防要求；上下水的要求等。

(2) 特殊功能要求包括生物医学工程实验室对楼板承载要求、对空间高度特殊要求；动物房的环境屏障要求、区域净化要求、实验环境的特殊要求,恒温恒湿等；生化实验室对排水、废弃物堆放、处理要求,医疗垃圾、医疗废液；药学实验室对换气和排风的要求，大型仪器平台如核磁对震动的要求、专用接地要求等。

2.4 建立设计管理团队

当前,包括实验室建设在内的高校基建工作多是由基建处负责。基建管理人员有丰富的管理经验,对学校的设计理念、标准、要求等有较为深刻的认识。但是实验类用房设计具有其自身的特殊性,在设计的难度及专业性方面都有别于普通建筑,是一个复杂的系统性工程。基建管理人员缺乏实验室领域的专业知识,仅依靠自身力量进行实验类用房的专业设计管理,难以保障其设计质量及效果。这就需要改变现有的管理模式,补充专业人员加入到设计管理团队。具体做法是,组建新型管理团队,新型团队包括4个方面人员:基建管理者、实验室使用者、实验室管理者、项目管理公司。其中基建管理者、实验室使用者、实验室管理者属高校3个职能部门,3个单位之间取长补短,共同协作推进设计管理工作[6]。在这一过程中,使用单位和实验室管理部门依靠其专业背景,明确提出使用及管理的专业性需求,并在工艺设计过程中直接指导设计单位进行实验室工艺设计,从而提高了实验室设计的实用性。

2.5 切实落实限额设计

限额设计是设计阶段对建设项目进行投资控制的重要手段。限额设计必须贯穿于各个设计阶段,针对实验室的限额设计主要有3个阶段:一是在批准的投资估算控制下开展初步设计；二是在批准的初步设计概算控制内开展施工图设计；三是在分配的投资数额内开展专项设计和专业设计,如实验室净化设计、室内精装修设计、智能弱点设计等。在限额设计过程中,通过采取合理确定和分配投资数额、优化设计方案、加强审查等措施,达到提高设计质量的目的。

2.6 合理确定和分配投资金额

从投资的角度讲,限额设计的第一步是确定科学合理的总投资额度。建设项目总投资的形成一般经历可行性研究阶段的投资估算和初步设计阶段的投资概算2个阶段。与之同步的设计阶段分别是方案设计和初步设计。初步设计概算一经批准,是建设项目总投资的最高额度,必须严格执行不能突破。这就要求设计方案尽可能考虑周全,充分考虑各种因素的影响。尤其是初步设计必须全面、真实、准确,不能有漏项，以确保投资总额科学合理。

限额设计的第二步是合理分配投资额度。实事求是地将投资总额分配到建筑、结构、水暖电、通风、装饰等专业,合理确定各专业限额,还要通过发动设计人员研究限额目标的可行性,调整限额目标,使之更完善更准确。考虑到实验室工艺的复杂性和特殊性,细部设计和专业设计因设备选定、购置等原因,启动得比较晚,容易被疏忽导致分配的资金额度不足。所以,力争提早插入专业设计或预留充足的资金额度。

2.7 督促设计单位多方案比较

通过多方案比较,优选出性价比高的方案是优化设计的常规做法。现实中,设计人员大多从自身利益出发,不愿意反复推敲的做几套方案。为此,建设单位要在合同文件或设计任务书中明确优化设计的方法,并在过程中督促设计人员在限额控制下多做几套设计方案,要求每一套方案要有对应的投资估算。多方案比较不仅能帮助确定优秀方案,通过比较还可以检验投资额分配的合理性,便于及时修正不合理的投资限额。鉴于实验室功能复杂、工艺特殊的特性,设计院要以工艺设计为主导开展方案设计工作；实验室工艺流程和平面布局完成后,建筑专业以此做建筑方案[7-8]。

2.8 加强设计审查

设计图纸审查,是一项技术性很强的工作,但非常重要。因为设计阶段发现错误进行纠正最省事、最方便、最省钱、影响也最小。建设单位通常没有足够专业人员审查图纸,可以委托专业管理公司或聘请专家进行审查。对照设计任务书重点审查,投资限额是否突破；各项规划指标是否满足要求；实验室工艺要求,特殊实验室工艺、流程、环境条件是否合理；建筑设备和实验设备在未来使用中维修、更换、保养是否方便等；主体设计、细部设计、专业设计之间是否无缝连接、界面清晰等。

3 专项设计及专业设计管理

实验室建筑功能复杂,专业系统繁多。详细规划专业设计、统筹好专业系统之间的界面，及时合理的插入专项或专业设计是设计管理中一项重要内容。对设计专业和划分和界面要分别编写相应的设计任务书[9-10]。

以下是以某校科研楼为例,梳理了17项设计管理内容。该科研楼的建筑面积为42 000 m2,地上14层,地下2层,主要功能是作为医学科学实验。

(1) 主体建筑安装设计。一般包含了建筑、结构、给排水、暖通、强电、消防等。

(2) 基坑围护。该项目地下2层,需要深基坑围护专项设计,应与主体施工图同步完成。

(3) 人防设计。提前和人防部门沟通,按照人防部门批准人防等级和类别,纳入主体建安设计或分包给专业的人防设计院完成。

(4) 顶管设计。该项目与另一栋正在使用的实验楼通过地下连廊连接,因场地狭小需采用顶管施工。顶管属于特殊行业,需提前委托专业设计院设计。

(5) 室内精装修。主体建安设计和室内精装饰设计的界面应该引起足够重视,这是最容易导致施工阶段返工的环节。首先要确定精装饰的范围、档次和空间,精装饰设计时,必须将吊顶内的空调出风口、回风口、喷淋、烟感、灯具、监控、通风柜、通风橱、通风柜、生物安全柜及其他仪器设备排烟罩、窗帘轨道等位置进行统筹布置。暖通、电气、消防的施工图必须根据装饰设计单位提供的吊顶排版图,进行调整和完善,调整后的安装施工图才能作为现场安装单位预埋和施工的依据。

(6) 智能化弱电。主要包含网络、通信、安防技防、楼宇自控门禁、多媒体会议系统、楼宇自控、音乐背景、门禁、泛光照明控制、LED等。应与精装修设计同步进行。

(7) 室外管线。在供电、供水、通信、排污、燃气等配套部门完成各专业配套图纸后,设计单位负责各专业配套图纸的综合与协调。

(8) 室外景观设计。包括用地红线范围的室外空间的景观绿化、道路、停车场、雕塑小品、泛光照明、夜间亮化设计等。

(9) 通风系统设计。该系统是实验室设计一项重要内容,包括机械部分和控制部分。在通风橱柜等排风设备厂家配合下,由主体建筑安装设计院负责设计。

(10) 设备配套设计。实验室有2大类机电设备,即建筑设备和实验设备,其安装前应该按照订货尺寸,细化设计,避免结构返工。

(11) 实验室净化设计。动物实验室和细胞间需要洁净设计,包括洁净空调、洁净装修、强电、弱电等。此部分专业性很强,需要委托专业设计院设计；最好与主体工程施工图同步进行,因为需要在楼板上开洞。

(12) 安全评价中心设计。此部分专业性很强,需要委托专业设计院设计；最好与主体工程施工图同步进行。

(13) 纯水设计。该项目采用中央集中制纯水系统,通过管道送到实验台。所以，应委托专业纯水公司设计。

(14) 污水处理设计。明确技术规格委托污水处理厂家进行工艺设计。

(15) 实验台布置设计。实验台布置涉及到给排水、插座等预留位置。应委托实验台厂家进行配套设计,最好与实验室精装修设计同步进行。

(16) 标志设计。实验室标志系统的设计装修工程应充分融合。内容包含建筑单体标志、出入口标志、道路指引、总平面、各单体功能单元、房间标牌等。

(17) 通风柜、生物安全柜系统设计。由厂家负责设计,重点是和主体管道和控制系统的连接。

以上1至11项属于专项设计,以主体建筑安装设计院为主进行细化,12至17项属于专业设计,需要甲方单独委托或由主体建筑安装设计院委托专业设计单位进行。

4 结语

实验室建设是高校建设发展的重要基础保障之一。加快推进实验室建设是基建工作者的责任,建设高质量实验室是基建工作者的义务。经验证明,提高实验室建设质量的关键环节是设计管理。所以,从建设单位角度讲,要切实采取有力措施,需从龙头抓起,加强设计管理。

References)

[1] 程虎, 丛培经.工程项目管理(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2] 乐嘉栋,彭胜利.建设项目投资管理[M].上海:同济大学出版社,2004.

[3] 贾广社.项目总控:建筑工程的新型管理模式[M].上海:同济大学出版社,2003.

[4] 张桂玲. 现代检测实验室设计指南:搭建需求与设计之间的桥梁[M].北京:中国质检出版社,2015.

[5] 李云峰.实验室建筑设计研究[J]. 实验技术与管理,2012,29(3):331-333.

[6] 任莹,李一,李少娟,等.高校生物医学类实验用房设计风险研究[J].实验技术与管理,2015,32(9):243-246.

[7] 孙曦. 实验空间单元的灵活组合:浅谈科研实验建筑设计[J]. 江苏建筑, 2003(1):14-17.

[8] 李振翔. 实验建筑设计初探:上海环境监测中心新址中标方案设计[J]. 中外建筑,2014(7):121-122.

[9] 秦美.关于实验室设计的几点思考[J].建筑设计研究,2012(1):41-43.

[10] 杨志远.实验室建筑的设计与布置[J].规划设计,2015(35):138-139.

Design management in process of university laboratory construction

Cao Haiyong, Dong Hongyan

(Department of Logistics and Infrastructure,Capital Medical University,Beijing 100069,China)

From the perspective of the construction project owner, the importance and necessity of design management in the process of laboratory construction are analyzed. Combined with the specific case, the ideas for enhancing the laboratory design management are described in detail, and effective means and specific measures for the laboratory design management are proposed. By strengthening the design management in the process of laboratory construction, the efficiency of the university laboratory construction is further improved.

laboratory construction; design management；management measures

10.16791/j.cnki.sjg.2017.03.058

2016-10-20

曹海勇(1976—),男,河北衡水,硕士,副研究员,主要从事实验室建设项目管理

E-mail：chy096@ccmu.edu.cn

董洪艳(1966—),女,北京,硕士,高级工程师,主要从事实验室建设项目管理.

E-mail：donghy@ccmu.edu.cn

G482

A

1002-4956(2017)3-0224-03