在眼下這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中，雷神山與火神山兩座醫(yī)院從策劃到建成牽動著全國人民的心。其建造速度之快、建設(shè)現(xiàn)場之有序也使裝配式建筑進入大眾視野。裝配式技術(shù)在醫(yī)療建筑中早已得到應(yīng)用，下面我們一起了解下裝配式技術(shù)在醫(yī)療建筑中的實踐
裝配式技術(shù)在醫(yī)療建筑中的實踐
一、BIM遇上PC裝配式建筑 杭州市第七人民醫(yī)院
杭州市第七人民醫(yī)院精神科病房樓改擴建項目，地下兩層、地上九層，總建筑面積19024.48平方米，其中地下建筑面積4649.72平方米，地上建筑面積13790平方米。我們的項目既不高也不大，但建筑結(jié)構(gòu)采用了當(dāng)下最潮的PC形式，Precast Concrete即預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。
PC裝配式簡要來說就是，在工廠預(yù)制好混凝土構(gòu)件，包括梁、板、柱、墻等，然后運輸至現(xiàn)場進行吊裝拼接，最終完成一棟建筑的建造，就像搭積木一樣建房子。實踐中，由于受制于當(dāng)前制造與安裝技術(shù)成熟度，還不能完全做到像搭積木一樣的100%預(yù)制率建造（預(yù)制率即混凝土預(yù)制構(gòu)件體積占全部混凝土構(gòu)件體積的百分比）。
精神科病房樓改擴建項目的設(shè)計預(yù)制率達(dá)到22%，預(yù)制的構(gòu)件主要集中在樓層的樓板、樓梯與架空連廊，雖然預(yù)制率不高，但這已是PC裝配式建筑在省內(nèi)醫(yī)院建設(shè)項目中的首次應(yīng)用。
PC生產(chǎn)車間：混凝土預(yù)制構(gòu)件鋼筋間距穩(wěn)定，扎絲綁扎到位，混凝土澆搗均勻，封閉式養(yǎng)護倉養(yǎng)護及時、高效。成品混凝土預(yù)制構(gòu)件自身裂縫極少，尺寸精確，預(yù)制樓梯表面光滑，外觀品相上佳。
項目施工，接下來馬上將進行地上結(jié)構(gòu)PC構(gòu)件的施工。為保證PC構(gòu)件按計劃到貨進場，相關(guān)負(fù)責(zé)人等一行赴總承包單位PC構(gòu)件生產(chǎn)基地進行考察。同時，監(jiān)理單位也按照合同要求，派出專業(yè)工程師開展為期2個多月的駐場監(jiān)理工作。
醫(yī)院預(yù)制樓板（即疊合板）成品
BIM（Building Information Modeling）建筑信息化模型，通過三維數(shù)字技術(shù)模擬建筑物所有的真實信息，為工程設(shè)計和施工提供相互協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的建筑虛擬模型。BIM將常規(guī)二維表達(dá)的圖紙轉(zhuǎn)換為三維可視的模型，通過清晰的三維模型正確有效地表達(dá)設(shè)計意圖、減少設(shè)計的錯漏碰缺；施工人員可通過BIM模擬真實的建造過程與施工場景，預(yù)先發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，事先制定合理的實施方案指導(dǎo)施工。總承包單位BIM技術(shù)團隊對我院精神科病房樓改擴建項目的BIM應(yīng)用階段性成果進行了匯報，通過BIM專業(yè)軟件已構(gòu)建了三維場布、土建結(jié)構(gòu)模型及地下室機電模型，形成了各專業(yè)碰撞節(jié)點的詳圖與報告、管線綜合排布優(yōu)化詳圖等成果，下一步將通過BIM模擬PC構(gòu)件吊裝施工場景，對施工方案加以優(yōu)化、對技術(shù)方案進行可視化交底。
由于PC項目的施工比常規(guī)傳統(tǒng)的建筑需協(xié)同的專業(yè)與環(huán)節(jié)更多，如PC構(gòu)件要精確設(shè)置吊裝預(yù)埋件孔、要精確考慮管線綜合的正確預(yù)留、要精確預(yù)留錨固的鋼筋長度等，任何一個環(huán)節(jié)的出錯和遺漏都會給現(xiàn)場的吊裝和施工帶來"毀滅性打擊"，所以PC項目的施工需充分協(xié)調(diào)構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)與施工環(huán)節(jié)。而BIM技術(shù)的可視性、協(xié)同性、模擬性的特點正好提供了這樣的平臺。
精神科病房樓BIM模型
當(dāng)BIM遇上PC，這樣高大上的組合為杭州市七醫(yī)院精神科病房樓改擴建項目保質(zhì)保量按期建成提供了技術(shù)上的可靠保障。
杭州重點工程項目——杭州市第七人民醫(yī)院精神科病房樓改擴建工程地下室順利結(jié)頂。醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)班子、中層干部、項目代建單位和監(jiān)理單位負(fù)責(zé)人等到工地現(xiàn)場視察。在取得成績的同時，希望醫(yī)院基建科、代建單位、監(jiān)理單位、施工單位的建設(shè)者們不驕不躁，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加強安全管理，加快施工進度，確保工程如期完成。
值得一提的是，新大樓景觀布置秉承"以患者為本"的理念。尊重基地現(xiàn)狀，同時統(tǒng)籌考慮整個院區(qū)布局，二層連廊將院區(qū)所有大樓連成一體，成為一座方便就診、管理人性化的醫(yī)院大樓。
二、上海市寶山區(qū)精神衛(wèi)生中心遷建項目
醫(yī)院建筑雖然功能復(fù)雜，但謹(jǐn)遵模數(shù)，同時單元重復(fù)率高，精度要求高，若為特殊用途醫(yī)院還會對工期要求嚴(yán)格。而裝配式建筑大部分構(gòu)件為工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝，具有精度高、速度快的特點，尤其適用于單元重復(fù)率高的構(gòu)件和單元模塊。二者尤為投契，可謂一拍即合。以下為以上海市寶山區(qū)精神衛(wèi)生中心遷建項目為例，介紹裝配式技術(shù)在醫(yī)療建筑中的應(yīng)用和設(shè)計過程。
1、項目概況
鳥瞰圖
建設(shè)地點：上海寶山區(qū)顧村鎮(zhèn)
建筑規(guī)模：建設(shè)用地面積20096㎡（約30畝），擬建建筑面積約60254.6㎡，其中地上44349.4㎡、地下15905.2㎡。共設(shè)床位700張。
建筑高度：45.3m
結(jié)構(gòu)類型：裝配整體式混凝土框架—裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)
預(yù)制構(gòu)件類型：預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯。
預(yù)制率：40%以上
2、建筑概念
在立面設(shè)計時更加注重醫(yī)患的精神需求，希望能用物理空間療愈心靈空間。旨在打造一個親切溫暖，賓至如歸，高效合理的如美麗家園般的醫(yī)院。因而在做立面設(shè)計時借鑒白色絲綢的意向，形成流線型的橫向立面線條。
立面概念
立面效果圖
內(nèi)院效果圖
3、裝配式技術(shù)難點與突破
基于設(shè)計理念與空間限定，本項目存在如下技術(shù)難點：
調(diào)整立面開洞，外墻拆分多方案對比，打造非線性預(yù)制外墻。建筑立面造型豐富且靈動，建筑墻身有不規(guī)則線腳。流線型元素對施工精度要求極高，若采用傳統(tǒng)建造方式將花費高昂的人力物力。為解決這一問題，同時滿足預(yù)制率，南、北住院樓需做預(yù)制外掛墻板。為滿足建筑立面效果，同時減少墻板的模具類型，預(yù)制范圍避開轉(zhuǎn)角弧形等不規(guī)則區(qū)域，其余建筑立面設(shè)計時考慮外墻拆分，并對比不同外墻板拆分方案，建筑調(diào)整窗戶尺寸及布置，最終得到較滿意的方案。不同樓層之間墻身線腳建筑通過GRC等二次施工方式來實現(xiàn)，保證了不同樓層之間外墻板共模。
立面方案調(diào)整過程
內(nèi)裝機電一體化設(shè)計，減少預(yù)制構(gòu)件開槽預(yù)留。建筑使用功能復(fù)雜，儀器設(shè)備種類較多，布置不規(guī)則，導(dǎo)致電氣點位且無規(guī)律。醫(yī)用設(shè)備、消防設(shè)備等強弱電點位紛繁錯雜，為保證裝配式構(gòu)件生產(chǎn)效率，現(xiàn)場施工的準(zhǔn)確性及速度，設(shè)計時電氣管線均走在建筑吊頂內(nèi)（地插等鋪設(shè)在建筑面層中），預(yù)制構(gòu)件不預(yù)埋電氣線盒，大大歸并了預(yù)制構(gòu)件的類型，同時方便后期檢修更換。
內(nèi)裝吊頂與燈槽，與主體結(jié)構(gòu)脫離，方便維護更換
機電管線在吊頂內(nèi)敷設(shè)，與主體結(jié)構(gòu)分離，
方便檢修維護，減少構(gòu)件開槽
歸并集中降板區(qū)域，減少預(yù)制構(gòu)件種類。建筑使用功能要求，各樓層處有不規(guī)則降板區(qū)域，樓板有較多不規(guī)則洞口。若預(yù)制降板處樓蓋，導(dǎo)致預(yù)制梁、板均為非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，增加預(yù)制構(gòu)件模具數(shù)量，且現(xiàn)場需在降板處二次支模，增加施工難度。為解決這一問題，建筑專業(yè)盡量將降板區(qū)集中于某一跨柱網(wǎng)內(nèi)，若有大量房間需降板，則要保證降板形式與范圍均標(biāo)準(zhǔn)，裝配式設(shè)計時預(yù)制樓蓋范圍首先避開降板區(qū)域，復(fù)核預(yù)制率不滿足時從標(biāo)準(zhǔn)化的降板房間選擇預(yù)制。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時樓板洞口邊加封邊次梁，裝配式建議結(jié)構(gòu)設(shè)計時洞口加構(gòu)造暗梁，保證預(yù)制梁種類較少。
南北樓預(yù)制構(gòu)件對比
地塊內(nèi)平衡，協(xié)調(diào)建筑功能與預(yù)制率。南、北住院樓建筑功能相對簡單，房間布置重復(fù)率較高；裙房僅二層，后勤樓為四層，建筑柱網(wǎng)與結(jié)構(gòu)樓蓋布置均不標(biāo)準(zhǔn)。因此在裝配式設(shè)計時，預(yù)制率計算采用整個項目計算，提高南、北住院樓預(yù)制率，而裙房及后勤樓及預(yù)制樓板及樓梯，這樣既保證預(yù)制率滿足要求，提高了預(yù)制構(gòu)件的重復(fù)率，降低了裝配式設(shè)計及生產(chǎn)的難度。
南北樓預(yù)制構(gòu)件對比
裝配式醫(yī)療建筑設(shè)計要點
裝配式技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用已具備一定技術(shù)條件，且由于醫(yī)院建筑自身特點，尤其適合裝配式設(shè)計，工業(yè)化施工。但在設(shè)計與施工過程中仍需注意以下幾點：
01、內(nèi)裝設(shè)計一體化
醫(yī)院的建筑設(shè)計與室內(nèi)設(shè)計并沒有明確的界限。無障礙設(shè)計、防撞設(shè)計、圓弧倒角乃至鑲嵌醫(yī)療設(shè)備后的預(yù)留緩沖空間等都需要建筑與室內(nèi)通力配合。謹(jǐn)遵設(shè)計規(guī)范，增加安全系數(shù)，將室內(nèi)設(shè)計落實到每個建筑細(xì)部大樣中。
02、公共區(qū)域開敞化
醫(yī)院為公共建筑，為解決交通和采光問題往往會設(shè)置中庭及醫(yī)療街。二者均跨度較大，建筑師在設(shè)計方案時需要考慮到二者相對位置，避免造成結(jié)構(gòu)不對稱，觸發(fā)超限條件，影響預(yù)制率。
03、設(shè)備設(shè)計智能化
在現(xiàn)代醫(yī)療體系中，大量用到智能化電子設(shè)備，因而設(shè)備點位和預(yù)留預(yù)埋數(shù)量龐大且精度要求高，造成設(shè)計工作量巨大，因而需要借助BIM等三維設(shè)計工具。同時也要考慮避免在固定結(jié)構(gòu)部件開槽預(yù)留，而將設(shè)備管線與內(nèi)裝墻體結(jié)合，既可提高構(gòu)件重復(fù)率，也為設(shè)備維修和更換提供便利。
04、空間分隔靈活化
隨著社會科技與醫(yī)療技術(shù)的進步，醫(yī)療器械與空間分隔更新周期越來越短。因而內(nèi)隔墻應(yīng)采用方便拆卸再組裝的材料?；谶@一考慮，在合適區(qū)域可采用經(jīng)過符合標(biāo)準(zhǔn)的輕質(zhì)隔墻、輕鋼龍骨隔墻等裝配式內(nèi)隔墻。選用新技術(shù)、新材料為醫(yī)院降低能耗。
05、節(jié)點設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化
選用標(biāo)準(zhǔn)圖集，使細(xì)部設(shè)計高效精準(zhǔn)。原國家建設(shè)部2008年已出版《國家醫(yī)院裝飾標(biāo)準(zhǔn)圖集》，它是根據(jù)國家各個地區(qū)的經(jīng)濟差異、使用差異統(tǒng)一歸納作出的各部位的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，作為對國內(nèi)醫(yī)院建筑室內(nèi)設(shè)計的指導(dǎo)參考。圖集中每個部位有不同的選擇，利于醫(yī)院在室內(nèi)環(huán)境建設(shè)中相互接軌，甚至與國際的接軌，消除在環(huán)境、設(shè)施上的巨大差別。
