应急医院建筑项目的装配式设计与施工

吕 达 程美涛 陶 蕊

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

因集中救治新冠肺炎患者的需要，需在约20 d内完成上海市公共卫生临床中心应急救治临时医疗用房项目的建设。本应急救治临时医疗用房项目按照“一次规划、分步实施”的原则，项目总体规划600床规模，其中一期实施200床，总建筑面积约9 710 m2。

应急救治临时医疗用房主体建筑地上2层，主要功能为4个传染病病区，以双人间为主，单人间为辅（图1）。此外，还设置了医护工作区、休息区、宿舍区及污水处理、医疗气体等设备用房。

图1 应急救治临时医疗用房鸟瞰

2 建筑体系

2.1 模块式建筑体系

上海市公共卫生临床中心应急救治临时医疗用房项目采用基于钢结构装配式的集装箱式房屋体系，该集装箱式房屋体系可有效压缩建筑的建设周期，摆脱传统建筑建设方式对施工场地的要求，允许地处偏远、资源不足或自然灾害发生时，在场地条件恶劣的情况下进行空间基地的建设，快速满足救灾应急医疗空间的需求，在应对突发性公共卫生事件方面具有至关重要的意义。该集装箱的尺寸统一，一般情况下只有2～3个模块单元规格，非常适合大量复制和组合[1-8]。

标准化、模块化的构件可以考虑将水电、空调、消防等一般性建筑管线及气体供应、物流通道等医院特殊管线集成于模块内进行组装，从而实现结构建设安装的同时连接建筑管线，减少施工环节与装修带来的不断反复的工作。组合方式如图2所示，通过对符合模数的标准化模块单元A、B、C进行组合，构建出负压病房、卫生间、缓冲间、护士站、医生办公室、医护休息室、走道等功能模块。

图2 模块单元的组合示意

2.2 模块式医疗建筑布置

建筑设备布置要与建筑平面布置、流线组织、使用功能要求等协调一致，才能更好地发挥建筑物的功能，有效提高建筑物的使用质量，避免环境污染。

由于本次疫情为呼吸类传染病，所以病房按照最高等级的负压病房进行设计。在平面布局上，按照“三区两通道”的原则设计，即“污染区—半污染区—清洁区”“医护通道—病患通道”在空间上完全隔离，通过更衣或缓冲有效区分，流程设计紧凑高效，确保医护人员的工作安全。

在流线组织上，充分利用基地空间，同时又与原有院区紧密结合，将洁污流线、医患流线、货物和医废流线合理组织，避免交叉感染。此外，每个病区设置独立的医护办公室、休息室，内设独立卫生间、淋浴间和直饮水机，还集中设置了医护隔离宿舍，充分保障医护的工作和休息环境。

该项目的建筑设备除了包括给排水泵房、采暖、电气配电外，还有消防设备间、楼顶电梯间、弱电（通信、视频）电气间、空调设备间、排风设备间等。项目中将关键设备负压风机机组统一布置在卫生间等小模块单元上方，从而方便装配式集装箱式房屋体系的加固处理，以解决标准大模块单元承载力不足的问题，同时集中各种管线的布置便于快速施工和后期维护。

3 结构体系

3.1 设计软件

本工程采用3D3SV14.1软件对标准模块化结构进行计算。该软件是基于CAD平台的钢结构设计软件，既可用于平面分析也可用于空间分析，可完成各类钢结构的建模、计算、分析等全部过程。

由于该项目为应急项目，结构构件需要根据施工现场的截面进行复核并调整设计，该软件具有强大的三维交互建模能力，在施工过程中可以根据实际情况，多次不断进行调整设计并选择合适的截面和布置，具有很好的设计效率。

3.2 计算模型

临时医疗用房作为标准模块化产品，有6 m×3 m和3 m×3 m这2种规格。其单元由顶框组件、底框组件、角柱和若干块可互换的墙板组成，采用模块化设计理念和生产技术，把一个病房模块化成标准的零部件，到现场组装或吊装落位即可。箱体之间采用角件相互连接，其节点连接保证有可靠的抗剪、抗压与抗拔承载力，集装箱采用上下脱开的结构形式。

3.3 整体计算分析结果

在真实考虑不同箱体间变形协调的条件下进行计算分析，并根据不同位置的受力情况，结合现场所备的材料对集装箱体应力较大部位进行加强。在施工过程中，具体的加强措施有：在普通病房跨中位置增加立柱；对卫生间模块顶部放置负压风机的箱体结构增加钢柱；走道外立面为条形外窗，结合窗框设置钢框柱予以加强；增加柱间斜拉钢丝绳以提高结构整体抗侧能力。

4 设备体系

4.1 各洁净区压力梯度实现方式

为确保达到较长使用时间的建设标准，项目重点关注病房负压系统的建设，采取分步封堵、层层落实围护结构的密闭效果，达到规范和使用要求。负压病房的隔离分为流程隔离和空气隔离。流程隔离是通过建筑平面合理布置，严格遵守相关流程，防止病毒外泄；空气隔离是通过运用洁净技术，在各区域形成气压差，防止病毒向外扩散。

建筑气流组织形成“清洁区→半污染区→污染区”的压力梯度。房间气流组织防止送、排风短路，送风口位置使清洁空气首先流过房间中医务人员可能的工作区域，然后流过传染源进入排风口。每个病房使用单体式空调终端，防止病毒从空调系统传播。为满足温度舒适性要求，室内全新风换气次数为12次/h，排风量大于新风量，换气次数为15次/h。每间病房送排风支管均设置定风量阀，以确保房间风量准确。

4.2 各洁净区压力差值控制要求

为确保负压隔离病房的使用功能，要求对所有门缝和隔断的各种缝隙进行处理。缝隙采用医用硅胶密封条或密封胶进行密封处理。打密封胶时应注意连续、均匀、密实，不得出现断裂、漏涂、虚粘现象，严禁在密封胶固化过程中进行有尘作业。对产生有味有害气体、水汽和潮湿作业的试验用房、病房、检查室、医务办公等房间安装机械送排风系统，分区设置。

新风机设电辅助加热，直接将新风送至病房区的洁净走廊内。在病房的下部及卫生间的顶部设排气扇排风，然后通过排风管收集流出的气体，经排风机集中排放，设计中通过对各房间有组织送排风，并通过余压阀设定房间送排风量，维持各检验室、试验用房、传染病房等房间负压，医生办公及护士站等房间正压，有效控制气流流向，为病房提供合理的气流组织。

各病房区域均设独立的排风系统，对化验室、处置室、换药室等污染较严重的场所，设置局部单独排风系统。医护人员走廊及医护人员房间设置集中送风系统和排风系统。送排风量差值需维持室内正压，防止污染区空气流向该区域。负压隔离病房与其相邻区域缓冲间、洁净走廊压差应保持不小于5 Pa的负压值。各区域的压力值分别为：负压病房－15 Pa、缓冲间0 Pa、洁净医护走廊5 Pa、办公/更衣区10 Pa。

5 结语

上海市公共卫生临床中心应急救治临时医疗用房项目作为应急医疗建筑，采用基于钢结构装配式的集装箱式房屋体系，在设计周期和施工周期的情况下，有效减少施工中现场施工作业量，降低了现场的安装时间和难度，确保了工程质量，符合应急重大事件的实际需要。通过项目的实施，总结了以下经验：

1）在建筑体系上，通过将标准化、模块化的构件组装成模数集装箱体，对模数集装箱体进行组合，构建出不同功能模块的建筑空间，满足使用要求。

2）在结构上要在充分考虑设计使用荷载和模块单元杆件实际截面的情况下对结构进行计算，并根据实际情况对集装箱体进行加强，进一步提高结构的整体安全性。

3）设备体系除了关注病房负压系统的建设外，还要加强填缝密封的处理，确保负压效果。

4）在未来的装配式医院建设实践中，设计师和施工人员仍需要通过不断研究和实践，进一步提高医院建筑的标准化与模块化，推动医院建筑装配式建设的发展。