健康城市背景下大空間公共建筑的建筑設計防疫預案探討*
——以大型體育館建筑為例

龍 灝 薛 珂 LONG Hao, XUE Ke

0 引言

2020年新冠肺炎疫情在我國湖北省武漢市暴發。為抗擊疫情，武漢市從緊急啟動建設“火神山”“雷神山”兩個應急醫院，到將一批體育館、博覽中心、會展中心甚至倉儲物流園、空置工業廠房等改造成為收治確診輕癥患者的“方艙醫院”[1]，種種“臨時醫院”的應急建設不一而足。其中，本次疫情中采用的新應急醫院形式（筆者將其命名為“武漢式方艙醫院”）引起了建筑界的共同關注。不僅其他疫情緊張的城市也相繼啟動了類似建設，有些省市還緊急出臺了相關專業性規程[2]。疫情全球大流行后，各疫情嚴重的國家也紛紛建設類似的應急醫院[3]。其中，本是為民眾強身健體提供空間、“健康城市”建設中最主要的建筑類型——大型體育館建筑成為“武漢式方艙醫院”的原型的主體之一。

20世紀80年代世界衛生組織（WHO）提出“健康城市”理念。隨著人們對“健康”內涵的理解逐步加深和延展，“健康城市”中所謂的“健康”也不再簡單地指城市中的人不患疾病，而是涵蓋了生理健康、心理健康和社會健康，“健康城市”成為從個人行為到城市規劃的綜合概念。在“健康城市”的框架下，作為組成城市空間的主要元素之一的公共建筑，特別是體育場館，成為維持和提高市民日常生活健康的重要場所，而醫院建筑則是進行醫療救助不可或缺的類型。在我國多個“健康城市”的建設中，人均體育設施用地面積和每千人擁有的床位數都是重要指標[4]。

當前，我國各城市體育場館普遍有數量不足、人均面積較少的問題[5]，可以預見在未來落實“健康城市”建設目標的進程中，體育設施作為主要的建筑類型，數量增加的同時規模也不會小。而新冠肺炎疫情則提示人們應該意識到，未來新建設的體育場館中的一些項目應該作為“戰略預備隊”來考慮，以在應對突發超大規模烈性傳染病疫情時可以被快速改造為“應急醫院”使用。本文即從健康城市建設背景出發，著重探討未來新建的以大型體育館建筑為代表的城市大型大空間建筑如何在建設之初就以“平戰雙軌”為出發點，在規劃布局與建筑設計中應對疫情需求的設計策略。

1 初步思考

在正規醫院不堪重負的情況下，“武漢式方艙醫院”擴大了城市開設的傳染病病床總數，滿足全部收治確診病患并將其與健康人群隔離的需求，一定程度上解決了“應收盡收”的問題。但作為權宜之計，在沒有預案、匆忙中實施所產生的建筑學問題在“技術上”仍有不足之處。建筑界不應因為“武漢式方艙醫院”似乎解決了問題而忽略自己的專業責任。如果未來還要面對超大規模疫情需求而進行改造，作為城市大型大空間建筑中建設體量最大的體育館建筑，應該在設計階段采用何種策略、在正常的建設階段做出何種技術處理，以適合應急改造建設，是建筑學當下值得思考的問題。

1.1 改造的合理性與可能性

現代城市中的大型大空間公共建筑在自然災害之后被用作救災避難臨時收容空間的做法在全世界范圍內都是通行的。這些大空間建筑主要能為受災民眾在家園盡毀之后提供一個可以遮風避雨的臨時居住空間。例如，在地震、海嘯等自然災害頻發的日本，各級各類體育館建筑歷來都是災害發生前后政府給受到影響的民眾提供住所的臨時救助中心。其中既有臨時性很強的提供純收容性居住的（見圖1），也有可能持續一段時間，并能照顧到不同人群和家庭隱私需求而帶有簡易分隔的（見圖2）。

因此，將體育館改造為“應急醫院”的合理性與可能性主要有：

（1）從布局來看，大型體育館在城市規劃布局中的均勻散點分布，能有效服務更多的城市片區。其周邊交通發達，公交體系完善，便于各種物資的運輸、人員的轉運。場館周邊集散廣場、停車場、室外運動場地等面積大，便于留出人員和物資的中轉場地，能夠給臨時搭建的專用移動醫療方艙等可移動設施提供場地與空間，同時又利于改建后的“傳染病醫院”與周邊其他城市空間的有效隔離。

（2）從建筑來看，大型體育館建筑主體空間為寬敞、高大、無柱的室內空間，面積本身可以滿足安置大量患者之需，同時也方便根據醫療流程增添不同大小的隔間來重新劃分空間，靈活應對不同程度的傳染性疾病的隔離空間需求。體育場館的輔助空間數量多，房間尺寸多樣，多流線分離，也適合作為不同需求的醫療空間使用。體育場館往往有多個出入口，各個不同的出入口可作為醫患分離、潔污分離的人員物資出入口，從而避免交叉感染（見圖3）。

（3）從設備來看，體育館必備的電子屏幕適合在特殊時期作為傳達指令、傳播知識的公共平臺，獨立的供暖、發電機房在突發情況下能保持能源和生活需求，而體育場館高標準的消防設備也能夠最大限度地避免發生其他災害。部分大型場館還設有底層伸縮的看臺或隔層伸縮的座位，通過合理設計和利用可以對空間的擴大或靈活劃分起到一定的作用。

1.2 改造的矛盾性與困難性

從空間需求本質上說，治療傳染病的醫療流程對建筑空間的需求完全不同于一般自然災害之后民眾對空間的功能需要。與傳染病醫院的功能需求相比，傳統意義上只是提供臨時居住的、包括體育場館在內的城市普通大型大空間建筑在疫情來臨時顯然并沒有在建筑設計上為此做好準備。主要問題是未達到傳染病醫院，特別是烈性呼吸道傳染病醫院的標準，具體包括以下方面。

（1）傳染病醫院有著嚴謹的醫療流程需求。對所有的傳染病治療來說，“隔離”是基本要求與手段，對呼吸道傳染病來說尤其重要。我國國家標準《傳染病院建筑設計規范》[6]1“總則”就明確指出：“傳染病醫院的建筑設計，應遵照控制傳染源、切斷傳染鏈、隔離易感人群的基本原則?！?/p>

（2）傳染病醫院有著嚴苛的專業設備要求。傳染病醫院的建筑設備在各方面均有嚴格的流程流向要求和設計標準。例如，設計規范的強制性條文就要求“傳染病醫院內清潔區、半污染區、污染區的機械送、排風系統應按區域獨立設置”。

（3）傳染病醫院有著嚴格的末端消殺標準。以污廢水為例，國家標準要求呼吸道傳染病區衛生間“排水管及通氣管不宜與其他區域的管道連接，排水管應單獨排出”“地漏要采用帶過濾網的無水封地漏加存水彎”“空調冷凝水應集中收集并應排入污水處理站處理”等。傳染性醫療廢物的處理則有更嚴格的要求。

圖1提供臨時庇護的大空間

圖2 帶分隔的體育館內部

從以上對傳染病醫院，特別是針對呼吸道傳染病治療的基本建筑要求來看，臨時應急改造而成的“武漢式方艙醫院”雖然按傳染病醫院的分區模式有一定的隔離分區，但在大空間建筑中大多采用的是20世紀初南丁格爾病房的超大病區設計（見圖4），后期改建的“武漢式方艙醫院”有些劃分有少床甚至單人隔間。通間大病房沒有隔離，不僅存在病患隱私問題，而且新發傳染病如新冠肺炎的患者是否會互相影響在發病機制上并不清楚，顯然還存在隱患。建筑設備方面則更難滿足相關要求，洗漱洗浴廁所等臨時搭建的衛生設施在諸多方面亦有數量不夠、使用不便的問題（見圖5），使患者在自由走動間也增加了疫情控制的不確定因素。

未來，面向傳染病醫院改造的新的大型體育館建設必須有能避免這些問題的預案。

2 設計原則

作為功能明確的大型公共建筑，體育館本身具有特殊的設計規范要求，而傳染病醫院因其更加特殊的性質與功能要求，也有嚴格的規范限制。因此，一個既符合體育館設計規范滿足日常使用需求，同時又完全滿足傳染病醫院功能需求的體育館設計幾乎是不可能的，也是不經濟的。但是，面對未來仍然可能出現的大規模疫情，一般意義上的“平戰結合”需求應該轉變為以“平戰雙軌”思想為指導，體育館設計應該在現實約束下盡可能多地考慮改造為應急醫院的情況，為傳染病醫院的特殊功能需求預留空間位置、設備接口，從選址布局到設備設施都做好一定的“戰略儲備”。

2.1 選址與總圖

傳統意義上大型體育館的選址，往往在城市總體規劃時就已基本確定，而根據我國現行《傳染病院建筑設計規范（GB50849-2014）》[6]7（以下簡稱“《規范》”），傳染病醫院有嚴格的選址要求，且一座城市一般只建設1—2個，并應符合交通便利、遠離危險生產區域、不設置在人口密集的居住與活動區域等要求，同時強制要求傳染病醫院醫療用建筑物與院外周邊建筑應設置大于等于20 m的隔離衛生間距。由于臨時改造的應急醫院一般收治輕癥病患，還應考慮病患病情惡化后轉移到最近的專門傳染病醫院的距離問題，兩者之間的交通聯系應該順暢便捷。因此，有應急醫院改造可能的新建體育館項目在建筑策劃階段選址時，首先應考慮其是否符合上述選址要求。符合要求的項目則在具體規劃布局中進一步考慮下文所述的相關因素。

圖3 體育館內部流線示意圖

圖4 一戰末期西班牙流感疫情中的美軍戰地醫院與新冠肺炎疫情中武漢某方艙醫院

總圖布局時，除了本身的分區合理、流線清晰、間距滿足等常規設計要求外，這一類體育館總平面設計應在以下幾方面特別注意與傳染病醫院的設計規范進行銜接。

（1）院區出入口不應少于兩處（《規范》4.2.2條）

根據目前國內體育館的發展狀況，新建的大型體育館將多以包括大型體育場、練習場館等類型在內的體育中心里的單體建筑形式出現，大都擁有相對獨立的片區。如果將整個體育中心片區作為應急醫院的院區考慮，出入口的數量設置容易滿足要求。但如果只考慮體育館及周邊環境單獨隔離，需要在總平面設計時，留出足夠量的出入口道路設置，同時應該考慮各出入口的間距，原則上不小于20 m且宜大不宜?。ㄒ妶D6）。

（2）醫院出入口附近應布置救護車沖洗消毒場地（《規范》4.2.6條）

體育館園區的人行入口往往與較大的集散廣場相接，車行入口往往與較小的停車場相接?？紤]改造為應急醫院的可能性需要，對出入口連接的室外大空間進行評估，如停車場需要具備設置救護車沖洗消毒的場地條件，或是將人行入口作為車行入口的可能性。

除此之外，由于體育館內原有室內空間的尺度、防護水平及功能流線等不適宜臨時改造為大型醫技用房，因此需要在室外場地中合適的位置預留或建設可以直接連接給排水、電氣、通訊設備等管線的移動方艙醫技設備車拼裝場地。

2.2 空間與設備

一般來說，大型體育館需要有明確的空間流線分離設計，尤其是觀眾使用的空間流線與運動員、現場轉播媒體、賽事組織方等使用的空間流線一定有嚴格區隔。對于未來可能改造為應急醫院的體育館建筑設計，則應考慮原有的體育館空間、流線分離如何適應傳染病醫院的醫療流程需求。

圖5臨時搭建廁所在室外的某方艙醫院平面圖

傳染病醫院要求住院區域有明確的“三區兩通道”設置，即污染區、半污染區、潔凈區和病患通道、醫務通道（見圖7）。體育館改造為應急醫院時，必然會使用場館的中心比賽空間作為患者收治區（即污染區）。因此，設計時應以此為基礎，將比賽空間與室外的連接流線作為污染通道，避免其他可能使用的流線與此流線交叉或共用某些空間，并在它們之間設置緩沖區。

體育館改造為應急醫院時，主要以設置住院病區為主。除“三通道”單向流線外，《規范》中對于病區的要求主要有空間尺度、走廊寬度、病床數量分隔等幾個方面。這些要求均可以在改造為應急醫院時通過對中心大空間的二次分隔設計來滿足，在體育館設計時無需過多考慮，因此不再贅述。《規范》還要求建筑符合無障礙設計，在體育館設計中，流線中的無障礙設計本身也是考慮重點，但是如果考慮未來改造為應急醫院，還需要在有可能成為病患通道的流線上設置無障礙設施或預留無障礙設施的空間。

圖6合理的布局示意圖

圖7傳染病區的“三區兩通道”示意圖

體育館和傳染病醫院都對設備要求較高，且有專門的設備需求。在消防、溫度調節、電氣方面，兩者重合度較高，均需設置安裝高標準的消防設施、智能化大功率溫度控制設備，以及應對停電等突發情況的發電設施等。但在給排水和通風換氣方面，兩者重合度低甚至要求相反。對于可改造為應急醫院的體育館設計，一方面希望未來會有適于“平戰轉換”的相關設備系統被開發出來進行應用；另一方面按照《規范》的相關要求，需要為給排水和通風設備等專業預留緊急情況下臨時安裝傳染病醫院設備的空間和管路。

3 設計策略和建議

在面向應急傳染病醫院的大型體育館設計中，筆者提出以下策略和建議。

3.1 場地和疏散

一般來說，體育館建筑外大面積的室外場地主要由集散廣場、停車場和綠地3個部分組成[7]。其中，一般集散廣場面積最大（見圖8），適合作為體育館改造為應急醫院后臨時安裝移動醫療方艙的場地；停車場亦可作為部分臨時設施用地；綠地則難以在保證衛生且不被破壞的情況下安置相關設施。

體育館建筑設計時，為使觀看體育賽事的觀眾與其他流線分離，并方便階梯狀的觀眾席合理分流，往往通過大平臺將觀眾出入口設在觀眾席中間標高的位置。整體建在地面以上的體育館，觀眾主要出入口往往需要經過大臺階；部分下沉的體育館，觀眾主要出入口則基本與室外地面平齊。但體育館改造為應急醫院時，大量患者將集中在中央比賽場地而不是觀眾席上，對應的觀眾出入口不會承擔大量人流出入，原運動員、賽事運營、媒體機構出入口將成為主要被使用的出入口。在使用體育館的集散廣場作為改造后的應急醫院醫技設施安置位置時，集散廣場與非觀眾出入口的接駁便利程度往往不如觀眾出入口，矛盾明顯。

因此，體育館設計時若考慮突發疫情需要改造為應急傳染病醫院的情況，在整體布局時就應充分考慮上述問題并尋求預留解決方案。大面積的集散廣場與室內中心比賽場地聯系過弱的問題，可以考慮采用以下設計手法。

（1）觀眾席疏散出口如果無需經過大臺階直達室外地坪（見圖9a），可以考慮為觀眾席疏散出口增設通往中心比賽場地的走廊，設常閉防火門并做好方向標識，防止疏散方向錯誤。改造為應急傳染病醫院時，開啟防火門，實現集中隔離場地與室外臨時設施的良好接洽（見圖9b）。

（2）觀眾席疏散口需要經過大臺階或因其他問題不能直達室外地坪的（見圖9c），可以使用運動員、賽事運營、媒體機構、貴賓等特殊的出入口作為室內隔離場地與室外臨時設施的接口（見圖9d）?？紤]到上述出入口往往不直接通向最大的集散廣場，可能與停車場、市政道路直接相接，應選取與停車場相接的出入口，并在設計時考慮停車場的尺寸，滿足設置臨時醫療設施的要求。

3.2 個人衛浴空間

體育館中衛生間的設置一般分為觀眾衛生間和其他衛生間，包括運動員衛生間、工作人員衛生間、貴賓衛生間等[8]。這些衛生間根據人流量設計得到的結果是：觀眾使用的衛生間承載力大且較集中；非觀眾使用的衛生間較小且與各個功能區聯系緊密，整體分散，其中運動員衛生間往往還與更衣間、淋浴間相連（見圖10）。根據使用要求，觀眾衛生間往往位于觀眾席中間標高或觀眾休息大廳旁，以更好地服務整個觀眾席（見圖11a），其他衛生間尤其是運動員衛生間則位于與比賽場地平齊的樓層，但從中央比賽場地并不方便到達。

圖8體育場館的室外集散廣場示意圖

圖9考慮特殊時期對接臨時醫療設施的疏散設計示意圖

在改造為應急傳染病醫院時，由于排污消殺的要求，往往不能直接使用體育館內原有的衛生間，而需要在外部增設臨時病患衛生間，以防止帶病毒的污物排入市政下水管網。一方面造成病患如廁流線過長，增加交叉感染風險；另一方面相對于室內穩定的溫度濕度環境，靠近外部空間舒適度較差，影響病患生理心理感受。增設的病患臨時衛生間還會占用至少一個底層接地的出入口，對于整個臨時醫院的布局會產生影響。

若考慮突發疫情后改造為應急傳染病醫院的需要，體育館設計中上述矛盾的解決一方面需要給排水設備專業的配合，另一方面則可以考慮空間布局調整：

圖10 一般體育館衛生間的布置示意圖

（1）考慮改造為應急醫院室內衛生間使用時，準備服務于病患的衛生間可單獨設置一套帶傳染性污水處理的下水系統。平時可以在末端匯入建筑整體的排水系統排入市政下水管網；災時需要能夠斷開兩者聯系，排入符合標準的污水處理設備，經處理達標后再排入市政下水管網，或單獨設置封閉集污池待專用的抽污車集中收集運送至處理設施（見圖11b）。

（2）空間上，在給排水設備能夠配合的前提下，將運動員衛生間與淋浴間分設，方便排水系統的分設。若運動員衛生間數量不足以支持應急醫院病患衛生間需求的，可以考慮將觀眾衛生間分為高低兩部分，分別服務位于觀眾席上半區和下半區的觀眾；在改造為應急醫院時，下半區的衛生間可與中心場地連通，為病患提供服務。

3.3 通風設備系統

圖13 利用下回風和夾層改造簡易負壓隔離間示意圖

圖11考慮抗疫時期衛生間使用的空間設計示意圖

圖12 體育館主要的氣流組織形式示意圖

根據氣流組織形式，體育館通風系統大致分為“上送下回”“下送上回”“混合式”等，也有在觀眾席座椅下設置出風或回風口的方式。體育館建筑具體設計時會考慮多種因素，形式多樣但一般“上送下回”和“下送上回”兩種氣流組織形式的體育館較為常見（見圖12）。

根據已有研究成果[9]，“下送上回”的氣流組織形式更節能，換氣效率更高。“上送下回”的形式在送風量大時在保證比賽區要求和觀眾滿意度方面得到的評價較高；送風量與“下送上回”形式相同時，各項評價指標均較低。在考慮節能的當下，越來越多的體育館使用“下送上回”的氣流組織形式。這在平時能夠兼顧節能與觀眾席上方空氣潔凈程度，但在疫情時期改造為應急傳染病醫院時，這樣的氣流組織形式容易使集聚在比賽場地上的污染空氣擴散至整個體育館。且當上部空間為醫務工作者使用時，氣流組織違反了“三區兩通道”的要求。

考慮突發疫情改造為應急傳染病醫院的體育館通風系統設計，需要做出如下回應。

（1）盡量使用“上送下回”的氣流組織形式，特別是要將回風管道設置在比賽場地的周圍，有利于集中收治區形成負壓環境。根據需求，考慮預留回風設備的冗余功率，并預留有孔洞的夾層或在改造為應急醫院時，搭建夾層地面。在夾層地面上安裝臨時負壓隔間，污染空氣經過夾層排往回風口（見圖13），不與潔凈區接觸，符合“三區兩通道”的氣流組織要求。

（2）一旦決定在改造為應急醫院時使用場館本身的排風系統，則必須對排風系統的排出口加以特殊考慮，應留有加裝消殺設備的接口，并保證改造后室外排風口的位置距離潔凈出入口、病患康復出口、新風進風口以及周邊其他建筑20 m以上。

4 結語

新冠肺炎疫情給國家和人民帶來了重大的損失，也讓全社會意識到，一旦遭遇如此規模的突發疫情，無論何地的日常醫療系統都難以第一時間將病患收治到位，必須有臨時應急醫院的建設儲備。相對于臨時選址、臨時生產和臨時建設，使用諸如大型體育館這樣的城市已有大空間公共建筑改造為臨時醫院，是未來應對超大規模疫情暴發的“平戰雙軌”思想的必然結果。而落實“平戰雙軌”思想，則必須在相關項目設計之初就充分考慮未來“戰時”的使用需求，并在設備研發和建設投資中，用合理的“戰略儲備”為未來做好充足的準備。