裝配式建造技術在醫用建筑的適用性探究

楊吉孟 YANG Ji-meng

（濱州市惠眾置業有限公司，濱州 256600）

0 引言

2020年，新型冠狀病毒肺炎疫情全國范圍內爆發，現已過兩年，仍有不同地區不同程度的出現，通過國家和社會各界的努力，現已得到有效控制，醫護人員逆流而上居功至偉，然武漢市火神山醫院、雷神山醫院以及各地方艙醫院的迅速建成卻有著極其關鍵的作用，成本低、施工速度快、可利用性高的“預制集裝箱”類型的裝配式醫用建筑以絕無僅有的姿態出現于人們的視野，引起了很大關注。

我國醫療建筑發展越來越迫切，譬如疫情爆發時各地所建方艙醫院，在短時間內完成大量的醫療建筑，時間緊迫、任務重大。顯而易見的是，采用裝配式建設方式是這些問題的最佳解決方案，且提供的醫療空間質量的保證率已得到驗證。因此，在醫療需求與日俱增的情況下，未來醫療建筑采用裝配式的建造方法會成為發展的主旋律。然而，裝配式建造技術應用實例并不是很多，每個裝配式醫用建筑，仍需因地制宜，均具有探究的價值，對于未來采用裝配式建造技術建造的醫用建筑提供借鑒意義。

1 裝配式建筑發展概況

1.1 全國裝配式建筑發展概況

據統計的最新數據顯示，全國新開工裝配式建筑2019年建筑面積為4.2億m2，新建建筑面積占比約13.4%，比2018年增長了45%，近4年年均增長率為55%。全國來看，裝配式建筑呈現發展良好且逐漸增速，建筑產業轉型有效地推動城鄉建設領域綠色發展和高質量發展[1]。

從全國各省市來說，重點地區引領發展，其他地區規?；l展。根據文件劃分，重點推進地區為北京為代表的京津冀地區、上海為代表的長三角地區、深圳為代表的珠三角地區，積極推進地區為人口超300萬的其他城市，鼓勵推進地區為剩余城市。2019年各推進地區全國新開工裝配式建筑所占比例見表1。

表1 2019年新開工裝配式建筑

2019年，在東部發達地區，裝配式建筑繼續引領全國的發展，同時，其他省市也逐漸呈規?；l展局面。代表性省市見表2。

表2 代表性省市裝配式建筑面積明細

江蘇、江西、天津等地的裝配式建筑在新建建筑中占比均超過20%。重點推進地區近3年新開工裝配式建筑面積分別為7511萬m2、13538萬m2、19678萬m2，占全國的比例分別為47.2%、46.8%、47.1%，上述地區裝配式建筑政策措施支持力度大，有良好的產業發展基礎，政策氛圍、市場發展環境均友好。

從結構形式來看，裝配式混凝土結構依然占主體地位，且以剪力墻結構形式為主。具體見圖1。

圖1 2019年裝配式建筑結構形式占比圖

2019年浙江、四川、山東、湖南、河南、江西、青海7個省的鋼結構住宅試點住房和城鄉建設部已批復，隨著不斷深入試點工作，逐步完善鋼結構建筑的標準規范、相關技術體系、相關產業鏈、監管制度，奠定了鋼結構裝配式住宅發展的堅實基礎。

從建筑類型應用情況來看，近年來，商品房應用裝配式建筑逐步增多，約占新增建筑面積的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年新開工裝配式建筑應用類型占比情況見圖2。

圖2 2019年新開工裝配式建筑應用類型占比圖

政策措施出臺和技術標準支撐情況，自《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》、《裝配式混凝土建筑技術體系發展指南（居住建筑）》出臺后，全國31個?。ㄗ灾螀^、直轄市）推進裝配式建筑發展的相關政策文件逐步發布。配套政策、細化落實措施不斷完善，特別是各項經濟激勵政策和技術標準為推動裝配式建筑發展提供了制度保障和技術支撐。具體政策文件及標準規范數量發布情況見表3。

表3 政策文件及標準規范數量發布情況

產業鏈進展情況，在政策、市場并駕驅動引領下，裝配式建筑全生命周期中的設計、生產、施工等階段的相關產業能力得到迅速提升，與此同時，構配件生產、構件運輸以及裝配安裝等新型建造技術專業化公司發展迅速。最新數據顯明，于2019年時，我國預制砼構配件生產線合計2483條，總設計產能1.62億m3；鋼結構構件生產線合計2548條，總設計產能5423萬噸。

1.2 裝配式建造技術的優勢

①標準化生產，批量供應。裝配式建造技術具有建筑產業化要求的專業化、標準化、產業化、規?；奶攸c。工廠可標準化預制大量構件[2]。

②降低人力成本，降低安全生產風險。工地施工工人需求量減少，大部分人力集中于工廠生產，改善了勞動環境，降低了安全生產風險，降低了施工單位人力成本的支出。

③工程質量有保障。避免了施工技術低的現場澆筑施工人員，所導致質量較差的風險。且預制工廠環境可細化控制，預制構件可以完全標準化環境中生產，可將結構、裝修、暖通、強電、弱電、保溫等功能要求結合起來一體化完成，工地只剩連接裝配這一步，大大減少了現場施工的工作量，最大程度上降低了天氣情況對工程進度、質量的限制。

④文明施工，綠色建造。很大程度上節約率施工現場的物料浪費，減少了建筑垃圾，噪聲和揚塵也得到了有效控制。

2 工程概況

山東省泰山醫院業務樓及配套樓建設項目坐落于泰山南麓風景秀麗的天外村風景區，作為泰安市重點建設項目，總投資近2億元，總建筑面積36919m2。山東省泰山醫院是一所集預防、醫療、保健、療養、康復、養老于一體的綜合性省級醫療機構，在建項目主要功能為干部療養及醫療保健。本項目業務樓為地上四層，配套樓為地上三層，兩樓地下部分兩層且相互貫通，為一個單體建筑，主體結構采用框架結構。根據泰建字〔2021〕7號《泰安市推廣裝配式建筑工作導則》的通知，應政府及泰安住建部門要求，政府投資項目應采用裝配式建造技術。

所建項目功能布局：業務樓地上部分為干部療養用房，開間布局固定化，一層為入門大廳、接待中心、庭院景觀，二層至四層為療養標準間及套間，每層設置療養單元及護士站，整棟建筑錯落有致，且設計了觀景平臺，便于療養人員眺望泰山景區。配套樓地上部分為病房區，設有三個護理單元，分別為康復病區、眩暈病區、外科病區。公共地下二層為設備用房和車庫。公共地下一層功能區劃分為多功能手術室（污染手術室、萬級手術室以及DSA手術室）、內鏡區、高壓氧區、療養干部餐廳、休閑健身娛樂區、大型會議室。

該項目建成后，將用于山東省泰山醫院（山東省泰山療養院）的醫療、保健及醫養結合工作，對于助力醫養結合示范省建設、康養泰安建設，改善區域疾病預防和醫療服務條件、提升保健服務質量、保障人民健康、促進醫院高質量發展具有十分重要的意義，也將成為泰山腳下又一道靚麗的風景。

3 裝配式建造技術于本項目的適用性

3.1 護理單元模塊化

所占建筑面積比例最大的為療養與三大病區共4個護理單元，為優化護理單元工作路線，結合醫院護理單元的基本設計原則，對病房、衛生間、活動室、護士站，輔助用房等分析得到合理尺寸，進而可以推導得出一組經濟合理且功能空間應用更加合理的標準化平面。護理單元具有一致的功能布局，還有上下一致的結構和設備管線的布置[3]，從這個特點看來，裝配式建造技術具有很大優勢，護理單元可更好地進行模塊化設計，對各功能模塊像搭積木一樣進行組合，更加高效合理地完成建筑的設計施工一體化，建筑的結構、管線、設備、裝修不再分階段進行，達到節約資源，簡化流程，遠期可持續發展的需求也可以最大限度的得到滿足。

3.2 手術室、高壓氧功能區裝配拼裝

經模塊化設計的手術室、高壓氧功能區等專業性用房的部件在工廠定制，施工工藝得到簡化，對現場工人水平要求較低，減少人為因素對產品質量的影響，縮短施工周期，空間可變性也大大提高，后期維護改造更加便捷。

3.3 家具模塊化定制

護士站、治療室、病房、療養房間等，布局具有很大相似性，宜采用模塊化定制，如同居民樓嫻熟的集成化廚房和廁所一般，模塊化設計、定制、生產，現場積木式組裝，在增加了家具、電器、設備的可變性、多樣性的同時，也縮短施工周期，現場拆裝方便，可以更好的滿足醫院各功能區、各場景的使用需要。

4 裝配式醫用建筑難點

裝配式建筑設計把握的重要原則是“少規格，多組合”，同化構件的規格，減少構件種類，是提高生產速度和勞動效率，降低建造成本的重點所在。我國裝配式建筑滲透率與發達國家差距很大，2017年滲透率僅8.4%。在我國，仍處于初級階段的裝配式建筑，雖政策支持持續加碼，但發展仍不盡如人意，醫用建筑上更加“叫好不叫座”。

4.1 裝配式建造技術節點質量要求高，安裝精度控制難度大

醫用建筑屬于重點設防建筑，功能復雜，室內的空間需求變化大，裝配式建造技術存在節點質量要求高、安裝精度控制難度大的特點，部分關鍵技術處于研究階段，以現存的標準化設計和構件制造技術來完成整個醫療建筑的裝配式建設是一個不小的挑戰，且現階段產業工人依然是農民工居多，掌握關鍵施工技術的工人數量不足，存在濫竽充數現象，造成建筑質量存在較大隱患。

4.2 運輸路徑、堆場空間及吊裝工作的難度大

醫用建筑的預制構件的尺寸、重量均較普通民用建筑大，堆放場地承載和空間要求高；其中樓梯板自重最大，遠高于其他主體結構的預制構件。如本文項目，大廳部位跨度大，采用了PC結構，單塊預制樓板的重量在2噸左右，而樓梯板構件重量在5噸左右，運輸、堆放、吊裝均為難題，若因此增加吊機載重，則施工成本大幅度增加，很不經濟。本項目處于市中心且為泰山風景區入口，不僅交通擁擠，施工面很小，空間也彌足珍貴，則運輸、堆場及吊裝工作的難度更為突出。

4.3 供給側產業鏈尚不完善，規?；潭炔桓?/h3>

裝配式建筑還處在發展初期，從設計、施工、監理、生產到驗收的各個環節，與工業化強調的全過程、全產業鏈、一體化的要求有一定的差距，材料、人力等供給側產業鏈尚不完善，規?；潭纫膊桓?，現階段裝配式建筑的建造成本、工期均高于傳統施工方式。裝配式的經濟、進度優勢無法展現。

4.4 缺乏與醫院建筑相對應的政策與標準內容

國家在裝配式建造技術應用的優惠政策和評價標準指標多面向民用建筑，尤其是評價標準，面向醫院建筑的評價標準基本空白。例如集成廚房可以在《裝配式標準》中找到對應評價項，但在醫院項目治療室、處置室、配餐間、污洗間這種特征相似的部分；以及防輻射屏蔽用房、手術室等具備結構構件、裝飾、設備管線的一體化集成條件的部分，《裝配式標準》均未體現。

4.5 局部功能區不適用采取裝配式結構

醫院建筑功能布局復雜，使用功能差別導致柱網尺寸多變、荷載取值多樣；本項目中的放射影像科、潔凈手術部等區域均不適用；局部還存在大開洞等薄弱部位，裝配式建造技術亦不適用。

4.6 醫療功能空間適應性轉換難度大

隨著居民醫療條件的提高、醫療技術進步、醫療設備升級、診療流程的科學化調整，因需求變化，要求醫用建筑具有空間可變性，使用功能的變化會變化或增加設備，而后加設備設施安裝管線的開槽開孔等調整會面臨一定問題。

5 結論

現狀年利弊分析可得到：裝配式建造技術有模塊化、標準化生產，人力成本低，安全生產風險低，噪音小、污染輕等優勢。但本項目應用仍存在很大挑戰。鑒于此，提出以下建議：

①對于醫用建筑，國家應靈活推行裝配式建造技術，完善《裝配式標準》，將醫用建筑（如病房、治療室、污洗間等）集成化程度大的部位增加評價項；可行性研究階段應具體分析，通過對醫用建筑的建筑設計分析裝配式構件構成，可應用的預制構件最合理占比，從而從評分上給與適當放寬；根據項目現場工作面大小、使用功能等多方面論證是否適用裝配式建造技術。

②醫院設計中應體現設計的標準化、模塊化，并用大數據完善醫用建筑的標準化模塊庫。使更多的經驗更好地推廣到醫用建筑的建設中來。

③完善建筑工業化產業鏈，培育出具備設計、研究、生產、運輸、裝配建造能力的大型總包[4]，模塊化設計配合規?；a且有強有力的產業鏈配合會在最大程度上降低建造成本。

④應用BIM技術，統籌設計、制造、運輸、施工和運維的全生命周期管理，使每個系統、階段各自集成，同時各系統、各階段之間無縫銜接，最終形成完整全產業鏈的協同。