绿色装配式医院设计探讨
——以邯郸市第四医院扩建项目为例
2019-12-13陈沫张建斌
陈沫 张建斌
中国建筑标准设计研究院有限公司
1 项目区位及概况
邯郸市第四医院扩建项目位于邯郸市峰峰矿区政府西南侧,西临滏临南大街,南临原有院区,北临东滨河路,基地周边交通便利。项目用地面积约10 296m2,南北与东西长度均约为90m,呈不规则多边形。
项目属于邯郸市第四医院改扩建项目的一期建设部分,总建筑面积约43 000m2,床位数总计450个,作为外科综合楼使用,涵盖急诊部、门诊部、医技部、中心手术部、住院部等主要功能。总平面布局为集中式,主体建筑位于用地的中间位置,包括4层的裙房和16层的塔楼两部分,地下2层。
2 “安全高效”是绿色医院的前提
安全是保证医院功能正常运行的基本前提。医院的安全性主要包含以下两方面:
(1)医院建筑的安全性。众所周知,医院作为治病救命的重要场所,保证建筑的安全可靠、功能不间断至关重要。
(2)医院环境的安全性。相比普通建筑,医院建筑对周边环境的影响更为突出。医院人流物流复杂,如何处理好洁污流线、医患流线,有效隔离产生污染的建筑设备及建筑构造,是设计一个安全医院的关键问题。
因此,在邯郸市第四医院扩建项目的设计过程中,我们通过总体建设时序、交通流线组织以及结构体系选型等措施来解决上述问题。
2.1 总体建设时序
本项目采用的是一次规划、分期建设的模式。从规划层面的设计开始,我们就将院区整体的运行效率考虑在内,在保证全院区医疗功能不间断的同时,平稳、可靠地推进项目建设。具体分为如下三个步骤:1)一期用地为通安路北侧新建用地,用以进行外科综合楼的建设;2)待一期工程完工后,拆除通安路南侧的门诊楼,进行二期综合楼的建设,并保留东侧部分设备用房,以维持南侧老院区的功能;3)待二期工程完工后,将设备用房进行功能腾挪,拆除东侧部分,并对保留建筑进行改造,完成后在院区西侧架设空中连廊,将一、二期以及改造后的医院建筑进行连接,从而加强南北院区的横向交通联系。
2.2 交通流线组织
2.2.1 外部交通流线
依据医疗建筑的功能特点,打造人车分流的交通流线系统,合理进行外部交通流线的设计和出入口布置,做到各种流线导向明确、组织有序。
通安路四院区段规划为院区内部空间,是扩建项目的南侧入口广场。医院主要人流、车流通过滏临南大街和通安路交叉口处进入院区。在入口广场正南侧设置主要人行出入口,患者可通过门诊入口进入建筑。
机动车主入口设置在一期用地红线的东南角。车辆进入场地后经快速分流,可直接进入地下停车场,通过落客区直达门诊、住院部等功能部门,大大减少了病患及家属的行走距离;也可沿院内车行道路到达建筑各入口。
1 鸟瞰效果图
2 项目区位图
3 一期总平面图
业主:邯郸市第四医院(峰峰矿区中心医院)
建设地点:河北省邯郸市
建筑设计:中国建筑标准设计研究院有限公司装配式建筑设计研发中心
项目负责人:张建斌、林琳
设计团队:顾均、杜志杰、陈沫、卓石峰、周晖、贾璐、刘建飞、蒋航军、许晶、刘国友、
李梦媛、李立民、古晏、师前进、杨帆、葛瑞玲、渠谦、何晓微、郑阔、王书阁、王梦圆、
梁琳、宋晓梅、黄凌洁、王强、刘银玲、李立晓
总建筑面积:43 000m2
设计时间:2017.08~2018.07
项目状态:施工中
4 西侧人视效果图
5 建设时序图
6 交通流线分析图
7 屈曲约束支撑模型示意图
用地西侧临滏临南大街处设急诊急救的独立人行出入口和停车场地,以保证急诊就医的迅速便捷;用地东北角设污物后勤独立出入口,与医疗区分离,流线互不交叉。
2.2.2 内部人流系统
采用垂直交通—医疗主街—医疗单元的就诊流程,根据适用人群分别设置功能单元,体现了合理、高效、人性化的设计理念。
(1)门急诊流线:门诊人流从南侧门诊主入口经裙房电梯和扶梯可到达各诊疗区,急诊急救人流从西侧急诊出入口直达急诊部。
(2)病房楼流线:普通住院及探视流线经北侧住院部入口,经首层住院大厅通过西侧主交通核通往各护理单元。
(3)医生流线:经医生专用电梯进入各功能区。
(4)供应系统:中心供应室设在裙房三层,楼外的清洁物品及一次性物品通过地下车库经西侧主交通核到达中心供应室,通过中心供应室内部洁梯将洁净物品送往中心手术部,或通过西侧主交通核电梯送往各护理单元。
(5)物流传输系统:在医院设置轨道小车物流传输系统,将药房、供应室、手术室、血库、中心检验、护理单元等部分全面充分地联接起来,实现药品、样检品、处方、病历等物品在各部门之间的及时传递,充分调动医院各部门的医疗物资,有效节省和利用现有的人力、物力、财力以及时间、空间,极大提高了工作效率。
(6)污物系统:设专用污梯和污物出口,污物通道直接通往室外。
2.3 结构体系选型
钢结构是非常适合医院的结构体系,采用钢结构支撑体系是建设绿色装配式医院的必要条件之一。原因如下:
(1)钢结构跨度大。这一特性能够很好地适应医院的远期发展需要,缓解医疗设备的更新换代给紧张的医疗空间带来的压力。同时钢结构截面尺寸较小,能够提高空间利用率。
(2)钢材延展性与抗震性能好。本项目的结构设计中采用了建筑减震措施——屈曲约束支撑,与传统的支撑结构相比,该减震构件能够表现出良好的耗能能力,大大提高了医院的安全性能。
(3)钢结构构件工业化程度高,运输距离约束较小,对于施工现场环境影响小。
(4)钢材可循环利用,材料回收率高,符合可持续发展的需求。
3 “弹性灵活”是绿色医院的核心
弹性设计是指建筑的功能布局可以根据使用者的需求,在建筑不断发展的过程中进行调整,弹性地适应不同的使用空间。随着时代的发展,医疗设备、功能及需求都在发生着变化,对于医院建筑来说,能够弹性、灵活地适应医疗需求,减少自身拆改,提高建筑寿命,是体现绿色医院设计的核心问题。
3.1 平面模块化设计
平面模块化设计包含两个部分,门诊医技模块化设计和护理单元模块化设计。
(1)门诊医技模块化设计。将门诊功能和医技区功能各自成区。门诊区基本做到自然采光,可分可合,能够满足科室的预留及调换需求。为满足医疗设备对于空间的需求,医技区进深较大并且位于医院的后部,尽量减少对前区流线的影响。
(2)护理单元模块化设计。护理单元为一个标准层,其中医生办公区与病房区分开设置。病房单元也采用模块化设计,尽量减少房间的大小变化。医护人员、患者、洁物、污物设专用电梯,实现医患、洁污分流,互不干扰。
3.2 设备管线集成设计
8 护理单元平面及病房平面图
9 护理单元平面流线分析图
对设备管线进行统筹考虑,将其集中布置于交通核、公共卫生间附近,以便集中维护、更新和管理,并减少管井对其他功能空间的影响,也将科室调换对设备管井的影响降到最低,以利于医院的后期发展。
3.3 装配式内装设计
内装系统采用工厂生产的集成化部品,如集成隔墙、集成地面、集成卫浴、集成医疗家具、整体收纳等。这些部品在工厂生产,现场组装,缩短了施工工期,材料和构造能够满足洁净卫生的要求。此外,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、更新和检修。限于篇幅,这里仅对项目中使用的装配式内隔墙系统和整体卫浴系统进行介绍。
(1)装配式内隔墙系统。项目采用了轻质条板类、轻钢龙骨类等装配内隔墙系统。该隔墙系统可以现场快速安装,改造便捷,满足医疗建筑功能的可变性要求。同时可以利用隔墙系统的空腔,集成布置设备管线,提高空间效率,便于检修和维护。
(2)整体卫浴系统。医院病房的卫生间选用集成式卫生间,配备整体式防水底盘,杜绝卫生间漏水问题。采用模块化的整体卫浴系统提高了设计模数精度,有效节约了墙面空间面积。同时,通过预留检修口等部品,保证了后期维护的便捷。
4 “低碳可持续”是绿色医院的目的
在保证医院建筑安全高效运行的前提下,在弹性灵活发展的全生命周期内,尽可能采用绿色设计手段,将被动与主动技术相互结合,减少建筑对环境的污染,节约资源,保护环境,实现医院建筑的低碳可持续发展。
4.1 绿色技术的运用
4.1.1 被动式生态设计
(1)生态庭院——自然采光通风。根据建筑气候区划分,邯郸市属于夏热冬冷的温带大陆性气候,建筑设计需要兼顾夏季通风和冬季防风两方面。本项目在夏季通风方面,采用生态中庭的设计手法,利用热压通风作用,增强建筑自然通风的效果;在冬季防风方面,将高层建筑体量设置在冬季主导风向上,使之成为整个院区的保护屏障,从而保证了院区内行人高度处的风速舒适性。
对于门诊功能部分,建筑裙房中设置了天井,以满足大进深门诊单元的采光需求。为了保证大部分医护办公空间能够直接自然通风和采光,将其置于建筑平面的靠外侧区域,提高了医护办公人员的室内环境舒适度。
(2)格栅百叶系统——遮阳。裙房部分西侧和南侧外立面结合建筑造型设置了格栅百叶系统,能够很好地阻挡太阳直射,改善日间的室内光环境。
(3)高性能外围护系统——保温隔热。外围护系统强调一体化设计,倡导装饰与保温隔热材料一体化,系统化解决建筑需求,让质量更加可控,方便维护,提升建筑耐久性。
在幕墙、围护、内装、窗系统集成方面,综合考虑外围护系统各关联部分的组织和衔接关系,包括幕墙、填充墙、窗体、泛光照明、内装等系统在内,充分研究各部分组件的构造特征,在保证方案阶段建筑外观效果的前提下,设计最高效的多系统组合方案。
10 设备管线设置平面示意图
11 内隔墙系统分析示意图
12 生态庭院及模型效果图
13 格栅百叶系统细部效果图
14 外围护系统解析示意图
15 屋顶花园及模型效果图
16 BIM 模型
在保温、装饰一体化设计方面,将建筑物理性能保障措施的设计时间前置,与建筑外观进行统筹设计,避免二者由于设计周期的错位而带来矛盾,减少设计返工可能产生的外观效果减分或建筑性能减分。
统筹考虑立面因素、成本因素及围护结构性能提高的因素,在裙房采用ALC填充墙系统+金属幕墙系统,在高层病房采用ALC填充墙系统+金属幕墙系统+窗,从而获得立面幕墙简约、大气的效果以及横向水平条窗的韵律感,同时改善医院建筑的气密性和保温性能。
(4)屋顶花园——隔热。裙房屋顶设置了退台式的屋顶花园,对病房塔楼起到了一定的引风作用,对裙房也有一定的隔热作用。同时,屋顶花园还为医护人员和患者提供了更加舒适的休闲空间。
4.1.2 主动式节能设计
(1)雨水调蓄系统。随着海绵城市理念的提出与推广,为改善生态环境,减少水土流失,本项目采用了雨水调蓄系统。在场地中设置下凹式绿地,并结合透水砖技术,将道路及屋顶的雨水进行回收调蓄。
(2)太阳能集热系统。病房楼屋顶设置太阳能集热板,用于辅助提供一期工程的生活用热水。
4.2 BIM技术的运用
在施工图设计阶段采用BIM信息化技术,搭建信息化建筑模型,通过BIM设计平台进行机电系统与土建系统的检查和模拟,提升设计的精确度和标准性,减少施工前后期的返工、拆改现象,节约成本,为后期的数字化运营管理提供了先决条件。
5 结语
在邯郸市第四医院扩建项目的整个设计周期中,无论是规划布局还是施工设计,都是以绿色医院为主导方向,力求在安全高效、弹性灵活、低碳可持续三方面,为患者和医护工作者提供健康适用的使用空间,以期创造一个与社会、自然和谐共生的新型绿色医院。