應急醫院建筑項目的裝配式設計與施工

呂 達 程美濤 陶 蕊

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

因集中救治新冠肺炎患者的需要，需在約20 d內完成上海市公共衛生臨床中心應急救治臨時醫療用房項目的建設。本應急救治臨時醫療用房項目按照“一次規劃、分步實施”的原則，項目總體規劃600床規模，其中一期實施200床，總建筑面積約9 710 m2。

應急救治臨時醫療用房主體建筑地上2層，主要功能為4個傳染病病區，以雙人間為主，單人間為輔（圖1）。此外，還設置了醫護工作區、休息區、宿舍區及污水處理、醫療氣體等設備用房。

圖1 應急救治臨時醫療用房鳥瞰

2 建筑體系

2.1 模塊式建筑體系

上海市公共衛生臨床中心應急救治臨時醫療用房項目采用基于鋼結構裝配式的集裝箱式房屋體系，該集裝箱式房屋體系可有效壓縮建筑的建設周期，擺脫傳統建筑建設方式對施工場地的要求，允許地處偏遠、資源不足或自然災害發生時，在場地條件惡劣的情況下進行空間基地的建設，快速滿足救災應急醫療空間的需求，在應對突發性公共衛生事件方面具有至關重要的意義。該集裝箱的尺寸統一，一般情況下只有2～3個模塊單元規格，非常適合大量復制和組合[1-8]。

標準化、模塊化的構件可以考慮將水電、空調、消防等一般性建筑管線及氣體供應、物流通道等醫院特殊管線集成于模塊內進行組裝，從而實現結構建設安裝的同時連接建筑管線，減少施工環節與裝修帶來的不斷反復的工作。組合方式如圖2所示，通過對符合模數的標準化模塊單元A、B、C進行組合，構建出負壓病房、衛生間、緩沖間、護士站、醫生辦公室、醫護休息室、走道等功能模塊。

圖2 模塊單元的組合示意

2.2 模塊式醫療建筑布置

建筑設備布置要與建筑平面布置、流線組織、使用功能要求等協調一致，才能更好地發揮建筑物的功能，有效提高建筑物的使用質量，避免環境污染。

由于本次疫情為呼吸類傳染病，所以病房按照最高等級的負壓病房進行設計。在平面布局上，按照“三區兩通道”的原則設計，即“污染區—半污染區—清潔區”“醫護通道—病患通道”在空間上完全隔離，通過更衣或緩沖有效區分，流程設計緊湊高效，確保醫護人員的工作安全。

在流線組織上，充分利用基地空間，同時又與原有院區緊密結合，將潔污流線、醫患流線、貨物和醫廢流線合理組織，避免交叉感染。此外，每個病區設置獨立的醫護辦公室、休息室，內設獨立衛生間、淋浴間和直飲水機，還集中設置了醫護隔離宿舍，充分保障醫護的工作和休息環境。

該項目的建筑設備除了包括給排水泵房、采暖、電氣配電外，還有消防設備間、樓頂電梯間、弱電（通信、視頻）電氣間、空調設備間、排風設備間等。項目中將關鍵設備負壓風機機組統一布置在衛生間等小模塊單元上方，從而方便裝配式集裝箱式房屋體系的加固處理，以解決標準大模塊單元承載力不足的問題，同時集中各種管線的布置便于快速施工和后期維護。

3 結構體系

3.1 設計軟件

本工程采用3D3SV14.1軟件對標準模塊化結構進行計算。該軟件是基于CAD平臺的鋼結構設計軟件，既可用于平面分析也可用于空間分析，可完成各類鋼結構的建模、計算、分析等全部過程。

由于該項目為應急項目，結構構件需要根據施工現場的截面進行復核并調整設計，該軟件具有強大的三維交互建模能力，在施工過程中可以根據實際情況，多次不斷進行調整設計并選擇合適的截面和布置，具有很好的設計效率。

3.2 計算模型

臨時醫療用房作為標準模塊化產品，有6 m×3 m和3 m×3 m這2種規格。其單元由頂框組件、底框組件、角柱和若干塊可互換的墻板組成，采用模塊化設計理念和生產技術，把一個病房模塊化成標準的零部件，到現場組裝或吊裝落位即可。箱體之間采用角件相互連接，其節點連接保證有可靠的抗剪、抗壓與抗拔承載力，集裝箱采用上下脫開的結構形式。

3.3 整體計算分析結果

在真實考慮不同箱體間變形協調的條件下進行計算分析，并根據不同位置的受力情況，結合現場所備的材料對集裝箱體應力較大部位進行加強。在施工過程中，具體的加強措施有：在普通病房跨中位置增加立柱；對衛生間模塊頂部放置負壓風機的箱體結構增加鋼柱；走道外立面為條形外窗，結合窗框設置鋼框柱予以加強；增加柱間斜拉鋼絲繩以提高結構整體抗側能力。

4 設備體系

4.1 各潔凈區壓力梯度實現方式

為確保達到較長使用時間的建設標準，項目重點關注病房負壓系統的建設，采取分步封堵、層層落實圍護結構的密閉效果，達到規范和使用要求。負壓病房的隔離分為流程隔離和空氣隔離。流程隔離是通過建筑平面合理布置，嚴格遵守相關流程，防止病毒外泄；空氣隔離是通過運用潔凈技術，在各區域形成氣壓差，防止病毒向外擴散。

建筑氣流組織形成“清潔區→半污染區→污染區”的壓力梯度。房間氣流組織防止送、排風短路，送風口位置使清潔空氣首先流過房間中醫務人員可能的工作區域，然后流過傳染源進入排風口。每個病房使用單體式空調終端，防止病毒從空調系統傳播。為滿足溫度舒適性要求，室內全新風換氣次數為12次/h，排風量大于新風量，換氣次數為15次/h。每間病房送排風支管均設置定風量閥，以確保房間風量準確。

4.2 各潔凈區壓力差值控制要求

為確保負壓隔離病房的使用功能，要求對所有門縫和隔斷的各種縫隙進行處理。縫隙采用醫用硅膠密封條或密封膠進行密封處理。打密封膠時應注意連續、均勻、密實，不得出現斷裂、漏涂、虛粘現象，嚴禁在密封膠固化過程中進行有塵作業。對產生有味有害氣體、水汽和潮濕作業的試驗用房、病房、檢查室、醫務辦公等房間安裝機械送排風系統，分區設置。

新風機設電輔助加熱，直接將新風送至病房區的潔凈走廊內。在病房的下部及衛生間的頂部設排氣扇排風，然后通過排風管收集流出的氣體，經排風機集中排放，設計中通過對各房間有組織送排風，并通過余壓閥設定房間送排風量，維持各檢驗室、試驗用房、傳染病房等房間負壓，醫生辦公及護士站等房間正壓，有效控制氣流流向，為病房提供合理的氣流組織。

各病房區域均設獨立的排風系統，對化驗室、處置室、換藥室等污染較嚴重的場所，設置局部單獨排風系統。醫護人員走廊及醫護人員房間設置集中送風系統和排風系統。送排風量差值需維持室內正壓，防止污染區空氣流向該區域。負壓隔離病房與其相鄰區域緩沖間、潔凈走廊壓差應保持不小于5 Pa的負壓值。各區域的壓力值分別為：負壓病房－15 Pa、緩沖間0 Pa、潔凈醫護走廊5 Pa、辦公/更衣區10 Pa。

5 結語

上海市公共衛生臨床中心應急救治臨時醫療用房項目作為應急醫療建筑，采用基于鋼結構裝配式的集裝箱式房屋體系，在設計周期和施工周期的情況下，有效減少施工中現場施工作業量，降低了現場的安裝時間和難度，確保了工程質量，符合應急重大事件的實際需要。通過項目的實施，總結了以下經驗：

1）在建筑體系上，通過將標準化、模塊化的構件組裝成模數集裝箱體，對模數集裝箱體進行組合，構建出不同功能模塊的建筑空間，滿足使用要求。

2）在結構上要在充分考慮設計使用荷載和模塊單元桿件實際截面的情況下對結構進行計算，并根據實際情況對集裝箱體進行加強，進一步提高結構的整體安全性。

3）設備體系除了關注病房負壓系統的建設外，還要加強填縫密封的處理，確保負壓效果。

4）在未來的裝配式醫院建設實踐中，設計師和施工人員仍需要通過不斷研究和實踐，進一步提高醫院建筑的標準化與模塊化，推動醫院建筑裝配式建設的發展。