“平疫结合”理念下体育馆庇护单元模块化设计策略研究＊

张博 张龙巍 陈宇 王超

随着新冠疫情的常态化发展，国家致力于提升对突发公共卫生事件的应急处理能力[1]。体育馆作为城市建设的重要组成部分，具有规模庞大、空间开阔、改造灵活等特点。在新冠疫情防控中，武汉体育中心和洪山体育馆等体育建筑，通过临时性改造提供了大量患者收治场所，对疫情防控作出了突出贡献[2]。可见，体育馆建筑设计应充分考虑“平疫结合”理念[3-4]，即平时作为群众竞技训练、休闲健身的活动空间，疫时转变为具备隔离、收治病患功能的临时庇护场所，解决因医疗资源不足导致患者无处医治的问题。探索性构建“平疫结合”理念下的体育馆建筑，使其在体育竞技与疫情防控两种角色间快速转换，能够充分利用社会资源，提高城市应对突发公共卫生事件的能力。

在疫情爆发的关键时期，体育馆作为病患收治场所虽贡献卓著，但实际操作中仍有以下环节亟待优化[5-6]。第一，施工建设方面，在突发疫情的紧急状态下，建设物资运输与施工效率尚可进一步提升；第二，建造模式方面，直接在墙面钻孔、地面挖槽来增加隔墙、固定设备的建造方式，可能对原有墙体、地面造成破坏；第三，空间分隔方面，由于患者年龄、性别、病情的差异，对空间的需求也大相径庭，通用的改造模式难以应对个性化需要；第四，设备配置方面，以往的改造常将电缆线路明设，不仅存在安全隐患，也影响环境质量；第五，可持续方面，新增设施在疫情后被拆除，因难以重复利用而造成资源浪费，构件存放还将占据一定的储藏空间。

运用模块化设计方法可有效解决上述问题。其一，模块化构件由工厂预制，再于现场组装，相对传统方式施工速度更快、受环境影响更小；其二，依据既定模数在建筑固定位置预留孔槽、预埋构件，能够减少模块化构件在安装时对建筑本体的破坏；其三，模块化构件可以根据实际情况灵活组装，满足使用者的多样化需求；其四，通过模块化设计可以将设备管线分类整合收纳，营造安全整洁的使用空间；其五，模块化构件可快速拆卸、重复利用，能够提升体系的可持续效能。因此，模块化设计方法能够在体育馆设计中得到广泛应用。

基于以上论点，本文提出一种适用于体育馆“平疫结合”设计的构件体系——庇护单元模块体系（图1），并在此基础上研究该体系的模数化整合、功能性复合、标准化组合设计策略。庇护单元通过模数化布局组合成多种空间模式，应用于不同规模的体育馆建筑。运用标准化构件和榫卯式结构进行功能转换，以满足平时与疫时的不同使用需求，提升使用效率，减少改建损耗。以下将分别阐述模块化庇护单元的空间组合布局、功能转换机制和建造组装方法。

1 庇护单元的模数化空间组合

体育馆“平疫结合”设计的核心是室内运动场地的规划布局。将大空间运动场地划分为遵循特定模数的庇护单元，按照不同的使用需求灵活排列组合，提升空间多样性。

运动场地引入标准模数辅助规划布局，一方面为基本庇护单元的尺寸提供依据，另一方面方便在大型场地中精准定位预埋节点。本文以600mm为标准模数，在此基础上构建基本庇护单元。首先，此标准模数兼容各项专业运动场地尺寸，为今后的更改、扩充提供参考；其次，便于应急改造时衡量床位间距、疏散宽度等尺度，进一步提升建造效率；最后，符合人体工学尺度，能够营造出实用、舒适、高效的空间。由此标准模数拓展出33m×51m、42m×60m、42m×72m三种典型尺寸场地，按此模数划分功能场地布置，并将基本庇护单元在三种场地中组合排列，形成庇护功能组团（图2）。

基本庇护单元可以形成用于收治病患的独立单人间，其布置遵循一人、一床、一柜的原则，并配有干式消毒设施。基本庇护单元可转换为更衣室、母婴室、护士站或缓冲空间等辅助功能空间。更衣室、母婴室保障患者隐私，使用可移动桌椅等便携式设施布置陈设，增加空间的灵活性；护士站为医护人员提供固定看护岗位，实现对患者的监护管理；缓冲空间可同样布置医护人员工作陈设，同时满足相应医疗卫生需求（图3）。

庇护单元组团由若干基本庇护单元组合而成，如双人间由两个基本庇护单元组成，通过上述建构逻辑可组成多种空间形式，可根据实际情况、需求进行组合搭配，如四人间、五人间、七人间和十人间。五人及以上房间可根据需要，利用一个基本庇护单元形成辅助功能空间；十人间内患者较多，需配有看护岗位形成完整的功能组团，并将两侧敞开便于人员出入及疏散。医护工作区布置在场地中央，其中公共诊区由两个基本庇护单元构成，两端开敞，可供大流量的患者检测；私密诊区营造了一个更加安静、卫生的环境，可供专业治疗、心理疏导等使用。

2 庇护单元的功能性复合设计

功能性复合设计是模块化设计的重要手段，目的是充分利用结构、材料将庇护单元转换为临时看台，兼顾平时与疫时的功能。功能性复合设计使庇护单元具备灵活组合的能力，能够形成功能转换迅速、结构合理的整体，符合当今体育馆建筑一馆多用、一场多能的发展趋势。

庇护单元模块体系（图4）可分为固定组件、支撑结构（图5）和围护结构三个层级。其中固定组件包括底部预埋连接件；支撑结构包括主、次龙骨及连接件；围护结构由固定在次龙骨上的内、外围护面板组成。

庇护单元通过拆分与重组，转换为供群众观赛、休息的临时看台（图6）。标椎化设计的看台与庇护单元构件可在同类型构件间相互替换（表1）。在进行转换时，首先保留基本庇护单元底层结构，形成看台雏形；然后用小尺度构件构建出逐级上升的“台阶”；最后为看台增添横梁、连接加固构件以及座位面层。基于上述结构转换步骤，平时可根据需要进行组装或收纳，疫情发生时可迅速将临时看台转换为临时庇护单元（图7）。通过庇护单元与观众看台所需标准构件的数量对比，可为平疫模式的转换提供一定量化参考依据（表2,3）。

基本庇护单元模块体系由一种围护构件、两种支撑构件以及四种连接构件组成，通过模块化设计，可快速生产、组合、安装，在不同情况下都能发挥作用。该体系具有结构合理、构造简单、适应性强、安装拆卸便捷、可反复利用、闲置率低等优点，可以更好地适应不同的功能需求和建造条件。

1 平时与疫时场地布置

2 三种模数尺寸场地

3 基本庇护单元功能扩展示意图

表1 不同基本庇护单元组合方式

4 庇护单元整体

5 庇护单元结构层

6 庇护单元拆解图

7 看台结构转换步骤

表2 标椎构件示意

表3 平疫模式各构件需求量对比

8 榫卯结构组合方式

3 庇护单元的榫卯式连接方法

为实现庇护单元的快速装卸和重复利用，单元节点采用榫卯式连接方法，与焊接、粘接相比，不但可以承受较高荷载，还具有较强的灵活性，使构件能够快速拆卸组合、重复利用，满足功能转换的结构要求。建造者可通过一系列标椎化构件，拼接、替换不同功能的单元节点，以满足使用者对于空间尺度、布局、私密性等方面的个性化需求。

在设计过程中，通过钢构件的交错、咬合实现榫卯连接，包括穿插、嵌入、套叠三种连接方式（图8），并在关键处用螺栓固定。通过榫卯连接方式和简洁的排布规律将标准构件整合，使系统内外荷载均匀分布，达到最佳的单元整体性。

通过榫卯方式将标椎化构件连接组合，赋予庇护单元各节点拆卸组合、重复利用的能力（表4）。固定节点中，预埋构件将庇护单元锚固在原有建筑地坪的预留卡槽内，既保证了庇护单元与地面连接的稳定，又不必破坏原有建筑结构。支撑结构中主龙骨转角利用转接件（庇护单元顶端四角的连接构件）连接，凸出与凹进的部分相互套叠，起到连接固定主龙骨的作用。庇护单元围护面板固定于次龙骨上，次龙骨所受承载力传至四根主龙骨，保证了整个庇护单元的结构强度。转角通过转接件将水平主龙骨与垂直龙骨连接。垫片与主龙骨夹片的组合，可有效限制主体结构向各个方向的扭动。次龙骨十字交叉连接组合，使体系各构件之间互相配合、互相支撑，构成能够承受巨大荷载的整体。

庇护单元主龙骨为筒状结构，内为空腔，可暗埋电线等线路，满足了基本生活需要。底部由场地内预埋件固定，与地下预先敷设的管线口连通，能够有效整合管线，节约空间（图9）。围护面板可替换为清洁台、观察窗、显示器、灯具等模块化构件，安装更换方便，满足不同的功能需求。构件拆卸后可集中收纳，最大化节约储藏空间，同时便于运输，可在不同城市间快速支援。

表4 各节点构造示意

地面盖板构造示意

4 结语

本文基于“平疫结合”理念，从模块化单元的组合布局模式、功能转换机制和建造组装方法三方面探讨了体育馆建筑的“平疫结合”设计策略。模数化的组合布局强调了庇护单元根据标椎模数对场地进行快速划分，通过不同的组合形式来适应复杂的空间尺度，满足使用者多样化的需求；庇护单元模块体系的功能转换机制，实现了庇护单元与临时看台的灵活切换，既能保证大众体育活动的日常使用，又能在疫情时期为患者提供庇护场所；榫卯式的连接建造方法，赋予了庇护单元可快速装卸和重复利用的能力，通过标准构件间的穿插、嵌入、套叠，使庇护单元兼顾稳定性与可变性，大大提升了体育馆高大空间结构体系的应变能力。

将“平疫结合”理念融入到体育馆建筑设计中，能够发挥体育馆建筑改造韧性大、环境适应性强的优势。通过建筑功能的快速转换，促进城市应急卫生设施的完善，使体育馆建筑不仅为市民提供健身、竞技的运动场所，更成为今后长期对抗疫情、维护城市健康安全的坚实后盾。

图片来源

1-9作者自绘

表格来源

1—4作者自绘