鱼骨布局,模块施工……雷神山医院设计“硬核”~

17:05 - 09/03/2020 | 来自: 医疗建筑师联盟

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10个昼夜的全力奋战,

雷神山医院于2月6日顺利开展验收工作,

并逐步移交。

作为疫情下的标杆作品,

雷神山医院与火神山及其他医院

一起守护了疫情下的武汉人民

其方案出图之快、项目建设速度之快,

都体现了我国建设事业的高超技术水平,…

同时也是建筑设计师共同抗疫的

决心及勇气的展示。


雷神山医院设计到底有哪些“硬核”,

一起看看吧~





总体规划


武汉雷神山医院选址于江夏区军运村强军路以北地块,建设用地面积约为220000㎡,总建筑面积约为79000㎡。总床位数建设目标为1500张,可容纳医护人员约2300人。规划设计将地块天然的东、西两区分别规划为隔离医疗区和医护生活区,并配备相关的运维用房(图1)。

这种规划使得隔离医疗区和医护生活区做到了相对独立,隔离区西侧医护入口处设置了卫生通过,保证两区的隔离,做到了严格的医患分流、洁污分流,流线之间互不交叉。同时,整体建筑与周边道路及建筑物的间距,也满足了传染病医院的间距要求(图2、3)。




“鱼骨”布局


*隔离医疗区
隔离医疗区规划呈“鱼骨状”布局,主要为新建的一层临时建筑,设有30个隔离病区及两个重症监护病区。隔离医疗区内设有卫生通过单元、病区护理单元、医技单元、接诊区,不含门急诊。其中护理单元为集装箱拼接式建筑,医技区为钢结构板房建筑(图4、5)。

隔离医疗区北侧设有污水处理站、微波消毒间、垃圾暂存库、垃圾焚烧间、液氧站、正负压站房等配套设施;在隔离医疗区东侧出入口处设置救护车消毒间。


*医护生活区

护生活区包括宿舍区、办公区、餐饮区及清洁用品库。宿舍区一共新建10栋宿舍楼,均为板房结构临时建筑。其中在原军运村运动员餐厅内新建7栋,在室外场地上新建3栋。除室外场地上有1栋专家楼外1层建筑为,其余9栋均为2层建筑。办公区利用原来运动员餐厅内的附属用房改造而成。餐饮区直接利用场地西侧原军运会工作人员餐厅,作为医护及营养餐厅使用,为整个医院提供餐饮服务。原军运村物资库改为清洁用品库,可就近提供整个医院的物资存储。




模块施工


雷神山医院的结构设计不仅要保证安全性,更关键的问题是要便于快速施工。


*隔离医疗区




      隔离医疗区从平面功能和空间特点上可分为病区护理区和医技区两种典型区域。其中病区护理单元均为尺寸规格一致的病房单元与医护办公单元,具有典型的标准化模块化的特征,故采用轻型模块化钢结构组合房屋——箱式房结构体系(图6、7)。






雷神山医院根据厂家当时的生产条件,采取了尺寸为3m×6m×2.9m2m×6m×2.9m两种规格的箱式房单元,建筑平面按照该基本单元进行布置(图8)。

隔离医疗区的医技区域层高为4.3m,平面柱网不统一且局部跨度达到18m,箱式房、板式房等预制装配式体系难以满足要求,故选择采用钢框架结构体系。

为了缩短设计时间,钢结构设计采用一阶段设计,直接用详图深化软件Tekla进行建模,将模型导入通用有限元软件计算,设计成果直接用详图方式表达,便于与施工下料对接。

*医护生活区
      医护生活区主要为两层建筑,根据建筑平面和空间要求采用了轻钢活动板房体系。建筑平面布置以墙板宽度1820mm为模数,标准房间单元平面尺寸为3640mm×5460mm。这种活动板房结构为带有交叉拉索的轻型钢框架,合理保证了结构的刚度和稳定。楼面支承体系采用轻型钢桁架,其上铺设木地板。屋盖及墙体围护采用夹心彩钢板。




给水排水


*室外给水设计
雷神山医院的所有生活、消防用水全部取自市政给水管网。医护生活区和隔离病区可从市政道路引入2根市政给水管线满足场地生活和消防用水要求。同时,医护生活区和隔离病房区合用二次加压给水泵站,供水全部采用断流水箱,泵房内出水管处设紫外线协同防污消毒器(图9)。考虑到雷神山医院为传染病医院,生活供水系统采取了应急加氯措施。在生活加压泵房生活水箱进水管处预留DN32投加口,并预留计量泵,进行应急加氯,满足了传染病医院的给水要求(图9)。




*室外排水设计
医护生活区室外雨、污分流,两套独立管网;隔离病房区为防止交叉感染,室外设置病区污水、医技区废水及室外雨水三套独立排水管网。隔离病区污、废水经独立管网收集后进入污水处理站统一处理达标后排放(图10)。




*室外消防设计
项目原有场地已有现状的室外消防管网及室外消火栓,且均从不同市政道路给水管网引入,呈现环状供水,满足了项目的使用需求。

*室内给水及热水设计
为确保供水安全及用水可靠性,室内的全部生活用水均采用加压供水,由集中二次加压给水泵站统一供水。隔离病区生活给水按病区和非病区分别设置给水管网,在病区给水引入总管前端设置倒流防止器。各病区给水分设控制阀门,阀门设置于清洁区易于操作处。

综合考虑场地+安装条件、设备采购情况及市政热媒的供给条件,医护生活区医护宿舍采用3套空气源热泵机组提供集中卫生热水;隔离病区的病房采用每个卫生间设置局部电热水器的方式提供卫生热水;隔离病区各医护单元集中淋浴设置商用燃气热水炉提供集中热水。


*室内排水设计
隔离病区病房卫生间污、废水,医技用房污、废水设独立排水管道单独排放,不混接。准备间、污洗间、卫生间、浴室等房间设置地漏;护士室、治疗室、诊室、检验科、医生办公室等房间不设地漏。地漏采用带过滤网的无水封地漏加存水弯,存水弯的水封大于50mm;手术室、急诊抢救室等房间的地漏采用密闭地漏。排水系统设有通气管,隔离区病房的通气管汇合后穿外墙并升至屋面以上0.3m,并在屋面设置紫外线杀菌消毒器进行消毒,且通气管的位置设置避开了屋面新风机房的位置,达到防止污染的目的。



*室内消防设计

由于雷神山医院为临时建筑,设计施工周期极短,无法在如此短时间内按相关消防规范和标准设置一套完整的室内消防系统。为确保医院按期交付,跟有关部门沟通后,项目主要采用的消防设施是室外消火栓系统、建筑灭火器及微型消防站。




暖通设计


*通风空调设计
根据项目周边能源状况,考虑临时医院建设周期短、应急的特点、设备材料库存及供货周期、设备材料安装时间等实际情况,为确保通风空调系统在短时间内投入使用,通风空调系统经多次调整,采用了以下设计方案:

第一,负压手术室、ICU等高精度医疗用房采用净化空调系统。送风设置初效(G2)、中效( F7)、高效(H13)三级过滤,排风设置高效(H13)过滤。冷热源采用直膨式空气热泵机组,室内采用全新风直流式空调系统。

第二,除手术室、重症监护室(ICU)等高精度医疗用房外,其他区域均采用热泵型分体空调。

第三,每套负压隔离病房的送排风系统服务的病房数量为5~6间。送风经过初效(G2)、中效( F7)、高效(H13)过滤器三级处理。排风的高效过滤器应安装在房间的排风口处,排风经过高效过滤器处理后排放。送、排风机均设置于屋面,新风口与排风口水平间距为20m。

第四,负压隔离病房及其他区域的通风系统的送排风量,应能保证各区压力梯度要求。送、排风系统支管上均设置定风量装置及电动密闭阀(可单独开关)。

第五,由于直膨式热泵机组的货源无法满足项目建设周期的要求,除手术室、重症监护室(ICU)外,负压隔离病房及医护区的送风系统均采用空气电加热器(三档调节),并采取无风断电保护措施。

第六,负压隔离病房通风系统的送风机与排风机应联锁控制,启动通风系统时,应先启动系统排风机,后启动送风机;关停时,应先关闭系统送风机,后关闭系统排风机。

第七,送风机出口及排风机吸入口均设置与风机联动的电动密闭阀,总管上设置风量调节阀。

第八,在各种管道穿越负压隔离病房的外墙及屋面处均采取严密的密闭及防漏水措施。

第九,空调的冷凝水不应单独散排至室外。分区集中收集,并应随各区污水、废水排放集中收集(图11、12)。


*室内消防设计
由于雷神山医院为临时建筑,设计施工周期极短,无法在如此短时间内按相关消防规范和标准设置一套完整的室内消防系统。为确保医院按期交付,跟有关部门沟通后,项目主要采用的消防设施是室外消火栓系统、建筑灭火器及微型消防站。


*气流组织与压差控制
不同污染等级区域压力梯度的设置符合了定向气流组织原则,保证气流按照清洁区→半污染区→污染区的方向流动。相邻相通的不同污染等级房间的压差(负压)不小于5Pa,负压程度由高到低依次为病房卫生间、病房房间、缓冲间、半污染走廊,清洁区气压相对室外大气压应保持正压。负压隔离病房的送风口与排风口布置符合定向气流组织原则:送风口设置在房间上部;排风口设置在病房内靠近床头的下部;卫生间排风口设置在房间上部,利于污染空气就近尽快排出。有压差的区域,在外侧人员目视区域设置有微压差计,并标有明显的安全压差范围标识。送、排风系统的过滤器也设置有压差检测、报警装置,防患于未然。

*医用气体设计

雷神山医院设置有氧气、负压吸引及压缩空气等医用气体。根据应急临时传染病医院的使用要求,充分考虑氧气用量。病房氧气终端用量按40~80l/min·床,终端压力按0.4~0.45MPa确定;负压吸引终端用量按30~80l/min·床,终端压力按-0.03~-0.07MPa确定;压缩空气终端用量按15~25l/min·床,终端压力按0.4~0.45MPa确定。氧气气源采用液氧形式,配置6台20m3/h的液氧储罐,每台液氧储罐配套1200m3/h气化器,总气化量为7200m3/h,可充分满足使用需求(图13)



*模拟分析
雷神山医院的送风系统采用的是粗效(G2)+中效(F7)+高效(H13)三级过滤,排风系统采用高效(H13)过滤后高空排放。在设计过程中为充分评估污染区废气排放是否对项目周围环境造成影响,清华大学陆新征教授及其团队给予了及时的支持,他们提出了一个临时医院排风环境影响的快速模拟方法。该方法是以开源流体力学计算软件FDS为基础,实现了临时医院建筑的快速建模、基于云计算平台的分布式计算以及有害空气流动的监测和可视化,为临时医院设计阶段的快速分析提供了专门工具。据研究,对于SARS病毒,空气稀释10000倍后即不再具备传播性,模拟结果证明4.5m高程排风口排风可以满足排风口空气稀释10000倍的要求。将排风口提高至4.5m后,可有效降低新风口高程面(3m)污染空气相对浓度。雷神山医院采用的送风三级过滤及排风高效过滤的高空排放达到了模拟的预期效果,确保了负压隔离病房区域医护人员的健康安全及保护室外环境(图14、15)。





强电弱电


*强电设计
雷神山医院作为应急医院,供电负荷等级为一级,采用4路10kV高压电源供电(4路电源共分为两组,每组中的2路电源互为独立电源,引自不同的区域变电站)。院区共设置28座室外箱式变电站及11台室外柴油发电站,总供电容量达到17720kVA。手术室、抢救室、ICU等处还设置UPS电源,保障了用电的可靠性和安全性,为医疗救护提供了可靠的供电保障(图16)。

医院的照明系统包括:普通照明、应急照明、道路照明等。其中病房、办公、检验科采用吸顶式荧光灯具;洁净及无菌区灯具采用洁净型荧光灯;病房、卫生间、走廊、诊室、手术室等需要灭菌消毒的场所设置紫外杀菌灯。为防止交叉感染,线槽及穿线管穿越污染区、半污染区及洁净区之间的界面时,采用了不燃材料进行可靠密封(图17)。


*弱电设计
雷神山医院的弱电智能化设计以实用、安全为主,选用系统结构简单的产品,共设置综合布线、病房呼叫系统、综合安防系统、火灾自动报警及联动控制等弱电智能化系统。

综合布线系统包含电话、内网、外网、无线网、设备专网等,采用结构化网络布线技术,实现了全院的有线信息点、无线WIFI5G信号和运营商移动通信5G信号覆盖。

综合安防系统包含一键报警系统、视频监控系统和门禁控制系统。一键报警系统在护士站和医生办公室安装一键报警按钮,便于医护人员在紧急情况下一键报警求助。视频监控系统在各公共区域、护士站、医生办公室、ICU等处设置摄像机,实现安防监控的全覆盖。门禁控制系统在病房区出入口,负压病房的医、患通道,污染与洁净区的过渡区设置门禁点,能有效地对人员进出实施管控,避免交叉感染;ICU及负压检验室缓冲间设置门禁点,满足工艺的A、B门联锁控制要求(图18、19)。

负压隔离病房设置有监视病房与缓冲间的空气压差装置,当压差失调时应能声光报警,防止病毒四处扩散。每间病房还设置有病房呼叫、WIFI信号覆盖、有线电视、电话等设施,极大地方便了患者住院期间的治疗和生活。


图19 无线AP和监控摄像机



结 语



综上,雷神山医院的建设,是在全国人民“云监工”注视下,建设者们与时间的赛跑。可以说,雷神山医院作为收治已确诊的新冠肺炎患者的专项应急医院,为武汉这场没有硝烟的战役做出了突出的贡献。
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资料及图片均由中南建筑设计院股份有限公司提供,

版权归CSADI。

CHAA秘书处编辑加工。

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中南建筑设计院-雷神山医院设计团队

项目总协调:章明

工程支持:万海洋

设计支持:李洁、许玲

设计总负责:张颂民、姚莘

工程现场负责人:郭锋、叶海深

规划负责人:仇争艳


建筑:
谢琥、周里、刘丰祺、李文滔、张强、董文思、张君炜、刘敏、孙琦、王前骥、高鹏、杜少辉、赵鸣、程文凯;
结构:
侯国求、袁理明、武永光、罗海兵、李旭东、陈军
给排水:
洪瑛、秦晓梅、余曼蓉、吴江涛、周其源、胡颖慧、罗蓉、宛超、熊建辉、危忠
暖通:
张银安、刘华斌、马友才、曹晓庆、吕中一、徐峰、刘思伦、江一峰、宋涛、王哲、余能辉、许玲 任中杰
电气:
冯星明、曾诚、李亮、王云鹏、王彦、贾伟、郑梦迪、 张龙、夏梦、章慧、王伟、解陈力、彭玲、马轩
机电顾问:
马友才
造价:
张超、徐文波、聂刚、张燃、程军光、黄倩倩、梁欣、廖宁、李帆、宋明亮、王求、王卫、熊婷婷
协助团队:
江苏环亚集团:余静亮,江志兴,沈文光,胡珂,邵磊等

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