装配式建造技术在医用建筑的适用性探究

杨吉孟 YANG Ji-meng

（滨州市惠众置业有限公司，滨州 256600）

0 引言

2020年，新型冠状病毒肺炎疫情全国范围内爆发，现已过两年，仍有不同地区不同程度的出现，通过国家和社会各界的努力，现已得到有效控制，医护人员逆流而上居功至伟，然武汉市火神山医院、雷神山医院以及各地方舱医院的迅速建成却有着极其关键的作用，成本低、施工速度快、可利用性高的“预制集装箱”类型的装配式医用建筑以绝无仅有的姿态出现于人们的视野，引起了很大关注。

我国医疗建筑发展越来越迫切，譬如疫情爆发时各地所建方舱医院，在短时间内完成大量的医疗建筑，时间紧迫、任务重大。显而易见的是，采用装配式建设方式是这些问题的最佳解决方案，且提供的医疗空间质量的保证率已得到验证。因此，在医疗需求与日俱增的情况下，未来医疗建筑采用装配式的建造方法会成为发展的主旋律。然而，装配式建造技术应用实例并不是很多，每个装配式医用建筑，仍需因地制宜，均具有探究的价值，对于未来采用装配式建造技术建造的医用建筑提供借鉴意义。

1 装配式建筑发展概况

1.1 全国装配式建筑发展概况

据统计的最新数据显示，全国新开工装配式建筑2019年建筑面积为4.2亿m2，新建建筑面积占比约13.4%，比2018年增长了45%，近4年年均增长率为55%。全国来看，装配式建筑呈现发展良好且逐渐增速，建筑产业转型有效地推动城乡建设领域绿色发展和高质量发展[1]。

从全国各省市来说，重点地区引领发展，其他地区规模化发展。根据文件划分，重点推进地区为北京为代表的京津冀地区、上海为代表的长三角地区、深圳为代表的珠三角地区，积极推进地区为人口超300万的其他城市，鼓励推进地区为剩余城市。2019年各推进地区全国新开工装配式建筑所占比例见表1。

表1 2019年新开工装配式建筑

2019年，在东部发达地区，装配式建筑继续引领全国的发展，同时，其他省市也逐渐呈规模化发展局面。代表性省市见表2。

表2 代表性省市装配式建筑面积明细

江苏、江西、天津等地的装配式建筑在新建建筑中占比均超过20%。重点推进地区近3年新开工装配式建筑面积分别为7511万m2、13538万m2、19678万m2，占全国的比例分别为47.2%、46.8%、47.1%，上述地区装配式建筑政策措施支持力度大，有良好的产业发展基础，政策氛围、市场发展环境均友好。

从结构形式来看，装配式混凝土结构依然占主体地位，且以剪力墙结构形式为主。具体见图1。

图1 2019年装配式建筑结构形式占比图

2019年浙江、四川、山东、湖南、河南、江西、青海7个省的钢结构住宅试点住房和城乡建设部已批复，随着不断深入试点工作，逐步完善钢结构建筑的标准规范、相关技术体系、相关产业链、监管制度，奠定了钢结构装配式住宅发展的坚实基础。

从建筑类型应用情况来看，近年来，商品房应用装配式建筑逐步增多，约占新增建筑面积的40.7%；此外，公共建筑占24。3%，保障性住房占21%，其他建筑占14%。2019年新开工装配式建筑应用类型占比情况见图2。

图2 2019年新开工装配式建筑应用类型占比图

政策措施出台和技术标准支撑情况，自《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》、《装配式混凝土建筑技术体系发展指南（居住建筑）》出台后，全国31个省（自治区、直辖市）推进装配式建筑发展的相关政策文件逐步发布。配套政策、细化落实措施不断完善，特别是各项经济激励政策和技术标准为推动装配式建筑发展提供了制度保障和技术支撑。具体政策文件及标准规范数量发布情况见表3。

表3 政策文件及标准规范数量发布情况

产业链进展情况，在政策、市场并驾驱动引领下，装配式建筑全生命周期中的设计、生产、施工等阶段的相关产业能力得到迅速提升，与此同时，构配件生产、构件运输以及装配安装等新型建造技术专业化公司发展迅速。最新数据显明，于2019年时，我国预制砼构配件生产线合计2483条，总设计产能1.62亿m3；钢结构构件生产线合计2548条，总设计产能5423万吨。

1.2 装配式建造技术的优势

①标准化生产，批量供应。装配式建造技术具有建筑产业化要求的专业化、标准化、产业化、规模化的特点。工厂可标准化预制大量构件[2]。

②降低人力成本，降低安全生产风险。工地施工工人需求量减少，大部分人力集中于工厂生产，改善了劳动环境，降低了安全生产风险，降低了施工单位人力成本的支出。

③工程质量有保障。避免了施工技术低的现场浇筑施工人员，所导致质量较差的风险。且预制工厂环境可细化控制，预制构件可以完全标准化环境中生产，可将结构、装修、暖通、强电、弱电、保温等功能要求结合起来一体化完成，工地只剩连接装配这一步，大大减少了现场施工的工作量，最大程度上降低了天气情况对工程进度、质量的限制。

④文明施工，绿色建造。很大程度上节约率施工现场的物料浪费，减少了建筑垃圾，噪声和扬尘也得到了有效控制。

2 工程概况

山东省泰山医院业务楼及配套楼建设项目坐落于泰山南麓风景秀丽的天外村风景区，作为泰安市重点建设项目，总投资近2亿元，总建筑面积36919m2。山东省泰山医院是一所集预防、医疗、保健、疗养、康复、养老于一体的综合性省级医疗机构，在建项目主要功能为干部疗养及医疗保健。本项目业务楼为地上四层，配套楼为地上三层，两楼地下部分两层且相互贯通，为一个单体建筑，主体结构采用框架结构。根据泰建字〔2021〕7号《泰安市推广装配式建筑工作导则》的通知，应政府及泰安住建部门要求，政府投资项目应采用装配式建造技术。

所建项目功能布局：业务楼地上部分为干部疗养用房，开间布局固定化，一层为入门大厅、接待中心、庭院景观，二层至四层为疗养标准间及套间，每层设置疗养单元及护士站，整栋建筑错落有致，且设计了观景平台，便于疗养人员眺望泰山景区。配套楼地上部分为病房区，设有三个护理单元，分别为康复病区、眩晕病区、外科病区。公共地下二层为设备用房和车库。公共地下一层功能区划分为多功能手术室（污染手术室、万级手术室以及DSA手术室）、内镜区、高压氧区、疗养干部餐厅、休闲健身娱乐区、大型会议室。

该项目建成后，将用于山东省泰山医院（山东省泰山疗养院）的医疗、保健及医养结合工作，对于助力医养结合示范省建设、康养泰安建设，改善区域疾病预防和医疗服务条件、提升保健服务质量、保障人民健康、促进医院高质量发展具有十分重要的意义，也将成为泰山脚下又一道靓丽的风景。

3 装配式建造技术于本项目的适用性

3.1 护理单元模块化

所占建筑面积比例最大的为疗养与三大病区共4个护理单元，为优化护理单元工作路线，结合医院护理单元的基本设计原则，对病房、卫生间、活动室、护士站，辅助用房等分析得到合理尺寸，进而可以推导得出一组经济合理且功能空间应用更加合理的标准化平面。护理单元具有一致的功能布局，还有上下一致的结构和设备管线的布置[3]，从这个特点看来，装配式建造技术具有很大优势，护理单元可更好地进行模块化设计，对各功能模块像搭积木一样进行组合，更加高效合理地完成建筑的设计施工一体化，建筑的结构、管线、设备、装修不再分阶段进行，达到节约资源，简化流程，远期可持续发展的需求也可以最大限度的得到满足。

3.2 手术室、高压氧功能区装配拼装

经模块化设计的手术室、高压氧功能区等专业性用房的部件在工厂定制，施工工艺得到简化，对现场工人水平要求较低，减少人为因素对产品质量的影响，缩短施工周期，空间可变性也大大提高，后期维护改造更加便捷。

3.3 家具模块化定制

护士站、治疗室、病房、疗养房间等，布局具有很大相似性，宜采用模块化定制，如同居民楼娴熟的集成化厨房和厕所一般，模块化设计、定制、生产，现场积木式组装，在增加了家具、电器、设备的可变性、多样性的同时，也缩短施工周期，现场拆装方便，可以更好的满足医院各功能区、各场景的使用需要。

4 装配式医用建筑难点

装配式建筑设计把握的重要原则是“少规格，多组合”，同化构件的规格，减少构件种类，是提高生产速度和劳动效率，降低建造成本的重点所在。我国装配式建筑渗透率与发达国家差距很大，2017年渗透率仅8.4%。在我国，仍处于初级阶段的装配式建筑，虽政策支持持续加码，但发展仍不尽如人意，医用建筑上更加“叫好不叫座”。

4.1 装配式建造技术节点质量要求高，安装精度控制难度大

医用建筑属于重点设防建筑，功能复杂，室内的空间需求变化大，装配式建造技术存在节点质量要求高、安装精度控制难度大的特点，部分关键技术处于研究阶段，以现存的标准化设计和构件制造技术来完成整个医疗建筑的装配式建设是一个不小的挑战，且现阶段产业工人依然是农民工居多，掌握关键施工技术的工人数量不足，存在滥竽充数现象，造成建筑质量存在较大隐患。

4.2 运输路径、堆场空间及吊装工作的难度大

医用建筑的预制构件的尺寸、重量均较普通民用建筑大，堆放场地承载和空间要求高；其中楼梯板自重最大，远高于其他主体结构的预制构件。如本文项目，大厅部位跨度大，采用了PC结构，单块预制楼板的重量在2吨左右，而楼梯板构件重量在5吨左右，运输、堆放、吊装均为难题，若因此增加吊机载重，则施工成本大幅度增加，很不经济。本项目处于市中心且为泰山风景区入口，不仅交通拥挤，施工面很小，空间也弥足珍贵，则运输、堆场及吊装工作的难度更为突出。

4.3 供给侧产业链尚不完善，规模化程度不高

装配式建筑还处在发展初期，从设计、施工、监理、生产到验收的各个环节，与工业化强调的全过程、全产业链、一体化的要求有一定的差距，材料、人力等供给侧产业链尚不完善，规模化程度也不高，现阶段装配式建筑的建造成本、工期均高于传统施工方式。装配式的经济、进度优势无法展现。

4.4 缺乏与医院建筑相对应的政策与标准内容

国家在装配式建造技术应用的优惠政策和评价标准指标多面向民用建筑，尤其是评价标准，面向医院建筑的评价标准基本空白。例如集成厨房可以在《装配式标准》中找到对应评价项，但在医院项目治疗室、处置室、配餐间、污洗间这种特征相似的部分；以及防辐射屏蔽用房、手术室等具备结构构件、装饰、设备管线的一体化集成条件的部分，《装配式标准》均未体现。

4.5 局部功能区不适用采取装配式结构

医院建筑功能布局复杂，使用功能差别导致柱网尺寸多变、荷载取值多样；本项目中的放射影像科、洁净手术部等区域均不适用；局部还存在大开洞等薄弱部位，装配式建造技术亦不适用。

4.6 医疗功能空间适应性转换难度大

随着居民医疗条件的提高、医疗技术进步、医疗设备升级、诊疗流程的科学化调整，因需求变化，要求医用建筑具有空间可变性，使用功能的变化会变化或增加设备，而后加设备设施安装管线的开槽开孔等调整会面临一定问题。

5 结论

现状年利弊分析可得到：装配式建造技术有模块化、标准化生产，人力成本低，安全生产风险低，噪音小、污染轻等优势。但本项目应用仍存在很大挑战。鉴于此，提出以下建议：

①对于医用建筑，国家应灵活推行装配式建造技术，完善《装配式标准》，将医用建筑（如病房、治疗室、污洗间等）集成化程度大的部位增加评价项；可行性研究阶段应具体分析，通过对医用建筑的建筑设计分析装配式构件构成，可应用的预制构件最合理占比，从而从评分上给与适当放宽；根据项目现场工作面大小、使用功能等多方面论证是否适用装配式建造技术。

②医院设计中应体现设计的标准化、模块化，并用大数据完善医用建筑的标准化模块库。使更多的经验更好地推广到医用建筑的建设中来。

③完善建筑工业化产业链，培育出具备设计、研究、生产、运输、装配建造能力的大型总包[4]，模块化设计配合规模化生产且有强有力的产业链配合会在最大程度上降低建造成本。

④应用BIM技术，统筹设计、制造、运输、施工和运维的全生命周期管理，使每个系统、阶段各自集成，同时各系统、各阶段之间无缝衔接，最终形成完整全产业链的协同。