裝配式建造技術(shù)在醫(yī)院建設(shè)中的應(yīng)用與思考

□ 陳戎 CHEN Rong 項海青* 張權(quán) ZHANG Quan

裝配式建造(Prefabricated Construction)是英法資產(chǎn)階級革命后，工業(yè)化社會的一種生產(chǎn)建造形式，英國倫敦建筑師馬克·羅森(Mark Lawson)給出定義為：“使用工廠預(yù)制構(gòu)件加工，建造并且大部分在現(xiàn)場組裝完成”[1]。世界上已知最早的裝配式建造的工程車道出現(xiàn)在大約公元前3800 年的英國，使用預(yù)制的部分木材，運到現(xiàn)場后進(jìn)行現(xiàn)場組裝[2]，被稱為Koerner[3]。歷經(jīng)幾個世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的裝配式建造體系已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)完善，其主要特征是：建造的全過程采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工和全過程的信息化管理，形成了完整的一體化產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了建筑工業(yè)化大生產(chǎn)。

我國傳統(tǒng)建造方式的高能耗、高污染、低效率在建筑活動中仍較為普遍，建造技術(shù)的落后、勞動力供給不足、高素質(zhì)產(chǎn)業(yè)工人短缺、建造的質(zhì)量和效益不高，使得傳統(tǒng)的建造方式越來越難以為繼。國家“十三五”規(guī)劃綱要中明確要求加速推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略，建筑工業(yè)化是建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然之路。建筑工業(yè)化就是采用先進(jìn)、適用的技術(shù)、工藝和裝備科學(xué)合理地組織施工，發(fā)展施工專業(yè)化，提高機(jī)械化水平，減少繁重復(fù)雜的手工勞動和濕作業(yè)；發(fā)展建筑構(gòu)配件、制品、設(shè)備生產(chǎn)并形成適度的規(guī)模經(jīng)營，為建筑市場提供各類建筑使用的系列化的通用建筑構(gòu)配件和制品；制定統(tǒng)一的建筑模數(shù)和重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，合理解決標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的關(guān)系，建立和完善產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)、工法等，不斷提高建筑標(biāo)準(zhǔn)化水平；采用現(xiàn)代管理方法和手段，優(yōu)化資源配置，實行科學(xué)的組織和管理，培育和發(fā)展技術(shù)市場和信息管理系統(tǒng)，以適應(yīng)發(fā)展社會主義市場經(jīng)濟(jì)的需要。建筑工業(yè)化是一整套生產(chǎn)方式的變革，裝配式建筑是建筑工業(yè)化的一種成果，裝配式建造技術(shù)是實現(xiàn)裝配式建筑的方法與手段。但不是說運用了裝配式建造技術(shù)的建筑就是裝配式建筑，只有當(dāng)裝配式建造技術(shù)應(yīng)用到相當(dāng)程度時，才可定義該建筑為裝配式建筑。

醫(yī)院建筑作為大型公共建筑中最為復(fù)雜的建筑形式，在政府力推建筑工業(yè)化之前，已有裝配式建造技術(shù)的諸多應(yīng)用，取得了非常好的經(jīng)驗積累，推動了部分供應(yīng)商上下產(chǎn)業(yè)鏈的逐步整合。本文依照馬克·羅森定義的裝配式建造概念，結(jié)合筆者醫(yī)院建設(shè)的實踐，列舉裝配式建造技術(shù)在醫(yī)院建設(shè)中的成功應(yīng)用實例，探討目前施行《工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》在醫(yī)院建筑上的適用性問題并提出相應(yīng)建議，最后拓展裝配式建造技術(shù)對未來醫(yī)療的發(fā)展新思路。

裝配式建造技術(shù)在醫(yī)院建設(shè)中的應(yīng)用

1.裝配式手術(shù)室的應(yīng)用。目前，醫(yī)院潔凈手術(shù)室建設(shè)傳統(tǒng)的方法是由輕鋼龍骨外加表面裝飾材料，現(xiàn)場焊接噴涂而成。由于施工現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜惡劣，材料在現(xiàn)場進(jìn)行二次加工時，施工比較困難，積塵多，效率低，手術(shù)室的整體質(zhì)量水平難以得到保證，還存在甲醛污染，涂層易脫落的使用問題。針對上述問題，已有企業(yè)研發(fā)出裝配式手術(shù)室產(chǎn)品，其各部件均為潔凈手術(shù)室整體結(jié)構(gòu)，工廠流水線生產(chǎn)、裝配式安裝，使得整體裝配式潔凈手術(shù)室全部產(chǎn)品進(jìn)行工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、自動化流水線生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量可控，整體工藝水平高。各功能單元與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備高效集成，把傳統(tǒng)繁雜的手術(shù)室建設(shè)工程變成可根據(jù)需求而定制的產(chǎn)品。在現(xiàn)場施工時，只需按模板化進(jìn)行安裝，如同搭積木的方式進(jìn)行裝配式拼裝，大大簡化了潔凈手術(shù)室的施工工藝，降低了對環(huán)境的污染，縮短了施工周期。手術(shù)室的空間可變性也大大提高，后期維護(hù)與改造也更加便捷。見圖1。

圖1 裝配式手術(shù)室

2.綜合MEP (Mechanical， Electrical & Plumbing)，即機(jī)械、電氣、管道三個專業(yè)的應(yīng)用。綜合MEP 一體化就是模塊化的機(jī)電管道，有龍骨框架再配上水、電、暖各專業(yè)的管線排布所組成模塊化預(yù)制件，該技術(shù)不但有助于空間的塑造，而且可以避免各安裝管線的撞車，在美國醫(yī)院建筑中應(yīng)用較廣[2]。在我國醫(yī)院建設(shè)中，已經(jīng)應(yīng)用比較廣泛的聯(lián)合橋架就是綜合MEP 系統(tǒng)中的MEP 龍骨模塊(MEP rocks)，隨著管線裝配化的推進(jìn)，綜合MEP 應(yīng)用將更為廣泛。

3.鋼質(zhì)成品隔墻的應(yīng)用。醫(yī)院內(nèi)裝修階段，鋼質(zhì)成品隔墻是一種作為內(nèi)墻體的新材料，其不但可以有效減少建筑自重(減少主體結(jié)構(gòu)用鋼量)，而且抗菌、抗腐、防污、0 甲醛、耐火等特點也非常適用于醫(yī)院環(huán)境，整體外形美觀不亞于傳統(tǒng)木制墻板或墻塑的效果。同時，具有強大的承載力，可整合內(nèi)置各種醫(yī)療設(shè)備、收納家具等。其易拆卸、重復(fù)使用、靈活變化的特點也為日后的維護(hù)與改造提供了便利。在施工過程中，完全干法作業(yè)，可不受現(xiàn)場條件限制，能夠有效縮短工期[4]。

4.整體式衛(wèi)生間的應(yīng)用。工業(yè)化的整體浴室，是采用一體化防水底盤、墻板、天花頂板構(gòu)成框架，搭配多功能潔具及其他附件組合而成的獨立衛(wèi)生單元，具有洗漱、淋浴、盆浴、便溺四大功能或?qū)崿F(xiàn)這些功能任意組合。具有以下特點：(1)采用復(fù)合材料，既環(huán)保又安全；(2)模塊化組織，干式施工，組裝標(biāo)準(zhǔn)化，縮短工期；(3)防水可靠，抑菌防霉；(4)預(yù)制化生產(chǎn)安裝做到管線分離，實現(xiàn)墻體、樓板與管線的分離。整體衛(wèi)浴無論從材料還是施工過程，在綠色環(huán)保、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)時等方面都具有顯著優(yōu)勢[5]。

5.模塊化定制式家具的應(yīng)用。醫(yī)院中固定的家具，如病房儲物柜、標(biāo)準(zhǔn)護(hù)士站、處置治療室邊柜、檢驗試驗臺等，在醫(yī)院各功能使用區(qū)內(nèi)重復(fù)使用量大，且均有各自功能明確、樣式單一的子模塊，非常適合采用模塊化定制。在產(chǎn)品研發(fā)上，模塊化定制式家具實行系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，可以有效縮短產(chǎn)品的開發(fā)和制造周期，也可降低醫(yī)用家具后期運維成本；在產(chǎn)品靈活性上，模塊化定制式家具實現(xiàn)積木式組合，增加了產(chǎn)品的可變性，可滿足醫(yī)護(hù)人員個性化需要。

6.屏蔽防護(hù)用房的應(yīng)用。在醫(yī)院的功能區(qū)域中，有一類對聲學(xué)技術(shù)要求非常高的測聽室，要求做到完全屏蔽外界噪音，而且環(huán)保通風(fēng)。該類屏蔽室由專業(yè)廠家根據(jù)空間大小選擇合適的產(chǎn)品款型，工廠生產(chǎn)完成后到現(xiàn)場裝配，最后由專業(yè)機(jī)構(gòu)依據(jù)設(shè)計與規(guī)范要求進(jìn)行檢測并通過驗收[6]。該類用房全裝修與機(jī)電管線集成化程度高，但與主體結(jié)構(gòu)聯(lián)系不是很緊密。

在醫(yī)院功能區(qū)域中，還有一類需要采取屏蔽防護(hù)設(shè)施的放射診療用房，需要在墻體與頂面的土建結(jié)構(gòu)層做相應(yīng)的屏蔽防護(hù)，且管線的埋設(shè)與門窗均要考慮屏蔽防護(hù)措施，主體結(jié)構(gòu)、機(jī)電管線與全裝修的一體化要求非常高。但是，由于目前傳統(tǒng)建造模式的限制，專業(yè)的屏蔽防護(hù)廠家僅在二次裝修階段進(jìn)行防輻射施工，建造效率低、屏蔽整體性差。裝配式建造技術(shù)如能在該領(lǐng)域取得突破，可極大提升建造效率，提高屏蔽效果。

7.裝配式建筑主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。根據(jù)裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)，主體結(jié)構(gòu)裝配比例評價分值占比達(dá)到50%以上。因此，一幢單體建筑要被認(rèn)定為裝配式建筑，其大部分主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件(梁、板、柱、承重墻等)均應(yīng)實現(xiàn)裝配式建造。醫(yī)院建筑根據(jù)醫(yī)院功能特點，一般可分為門診、住院、醫(yī)技三大功能區(qū)及其他附屬功能區(qū)，住院區(qū)通常在醫(yī)院的面積占比最大(一般占39%)[7]且重復(fù)率也最高。因此，在純住院病房功能的建筑單體應(yīng)用裝配式主體結(jié)構(gòu)建造是最合適、最經(jīng)濟(jì)的。

裝配式醫(yī)院建筑中，所用的結(jié)構(gòu)材料不同，又可分為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)等。根據(jù)目前國內(nèi)建筑工業(yè)化水平，采用鋼結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)的建筑，裝配率高；采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(Precast Concrete)的建筑，裝配率低。具體選用哪一種裝配結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目性質(zhì)、建設(shè)場地情況、建筑功能特點、周邊環(huán)境、建筑高度、概算水平等多因素綜合考量。

隨著各地政府相繼出臺關(guān)于裝配式建筑的政策，大力促進(jìn)建筑工業(yè)化的全面發(fā)展，政策均明確要求由政府主導(dǎo)的公共建筑(醫(yī)院、學(xué)校、保障性住房等)應(yīng)率先采用裝配式建筑形式[8]，目前已有越來越多的醫(yī)院建設(shè)采用裝配式建筑結(jié)構(gòu)。如表1。

表1 采用裝配式建筑結(jié)構(gòu)醫(yī)院

裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)在醫(yī)院建筑上的適用性及建議

在大力推廣裝配式建筑的政策背景下，國家及各省均結(jié)合產(chǎn)業(yè)特點出臺了裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)，但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的指標(biāo)多面向居住建筑，缺乏針對醫(yī)院建筑特點的內(nèi)容，如：醫(yī)院建筑主樓梯寬度要求高于其他民用建筑，預(yù)制主樓梯構(gòu)件的自重遠(yuǎn)高于其他主體結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件，為了一個樓梯加大吊裝設(shè)備載重是不經(jīng)濟(jì)的。因此，在醫(yī)院裝配式建筑中強調(diào)預(yù)制樓梯的應(yīng)用比例不太合理；病房區(qū)域的處置室、治療室等區(qū)域有評價標(biāo)準(zhǔn)中類似“集成廚房”的功能，并且也有裝配式建造技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，可按照“集成廚房”予以評價；防輻射屏蔽用房及手術(shù)用房的功能要求主體結(jié)構(gòu)、非承重墻體、全裝修和設(shè)備管線的一體化集成，這正與評價標(biāo)準(zhǔn)所提倡的建筑系統(tǒng)大集成方向是一致的，但評價標(biāo)準(zhǔn)沒有此方面的評價項。

在我國，建筑工業(yè)化還在發(fā)展的初期，裝配式建筑在醫(yī)院建設(shè)中的個別應(yīng)用仍存在較多問題，多數(shù)是因為政策的要求而采用裝配式。因此，在建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)鏈不完善的背景下，政府層面應(yīng)給予更有力的政策支持。筆者所在的浙江省早在2016 年就出臺了《關(guān)于推進(jìn)綠色建筑和建筑工業(yè)化發(fā)展的實施意見》，但多是對房產(chǎn)住宅項目的優(yōu)惠政策，針對推廣裝配式醫(yī)院建筑的優(yōu)惠政策幾乎沒有。

裝配式建造技術(shù)在醫(yī)院建設(shè)中有很好的應(yīng)用基礎(chǔ)，如何提高裝配式建造技術(shù)的應(yīng)用深度，激發(fā)醫(yī)院建設(shè)者加大推廣，以期達(dá)到裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)，筆者提出以下建議：

1.大力推行醫(yī)院設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并利用大數(shù)據(jù)完善醫(yī)院建筑的標(biāo)準(zhǔn)化模塊庫。借鑒美國、日本等發(fā)達(dá)國家模塊化醫(yī)院裝配式設(shè)計與建造經(jīng)驗，“少規(guī)格，多組合”是其設(shè)計基本原則，“少規(guī)格”就是模塊的平面空間具有簡單、規(guī)則的特征；“多組合”就是標(biāo)準(zhǔn)模塊的接口具備通用性，以便模塊單元對接，這些標(biāo)準(zhǔn)化模塊可以是醫(yī)院單元功能重復(fù)性最強的空間，如手術(shù)室、病房、診室。同時，利用大數(shù)據(jù)建立符合中國醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊庫，并為建筑設(shè)計師配備相關(guān)使用手冊。目前，中國建筑設(shè)計研究院裝配式建筑設(shè)計部已經(jīng)研發(fā)了關(guān)于住宅建筑的標(biāo)準(zhǔn)單元模塊庫，同樣的經(jīng)驗可以推廣到醫(yī)院建筑中[2]。

2.供給側(cè)加快培育完善建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)鏈，降低裝配式建筑的建造成本。推行工程總承包模式，建立全產(chǎn)業(yè)鏈垂直化布局，培育出具備設(shè)計、研究、規(guī)模生產(chǎn)、物流運輸、裝配建造能力的大型總承包企業(yè)。一方面，通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計以及規(guī)?；a(chǎn)降低構(gòu)件成本。另一方面，通過全產(chǎn)業(yè)鏈整合提效降成本。

3.進(jìn)一步提高采用裝配式醫(yī)院建筑的概算指標(biāo)。目前建筑工業(yè)化起步階段，裝配式建筑的建造成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建造方式，各地政府為加快推廣裝配式建筑的應(yīng)用，均將政府投資的新建醫(yī)院項目列入年度建筑工業(yè)化項目實施計劃，但項目的估算或概算指標(biāo)卻沒有相匹配地提高。如《杭州市政府投資項目審核控制標(biāo)準(zhǔn)》(杭建審改〔2018〕3 號)中對三級甲、乙醫(yī)院項目估算控制指標(biāo)增加了“裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制率按20%考慮，若預(yù)制率不同，按每增加10%綜合指標(biāo)增加300 元/m2進(jìn)行調(diào)整”的內(nèi)容，但調(diào)整指標(biāo)與目前市場成本仍有相當(dāng)差距。

4.針對醫(yī)院建筑的特點，進(jìn)一步細(xì)化推廣裝配式建筑的政策支持。從醫(yī)院裝配式建造技術(shù)所應(yīng)用的領(lǐng)域以及醫(yī)院建筑的特點可以看出，醫(yī)院建筑在裝配式建筑評價子項的“管線分離”“隔墻與管線、裝修一體化”中的得分較高、應(yīng)用較廣，但這些指標(biāo)的取得多是以犧牲建筑面積為代價，所以可以看到很多醫(yī)院的設(shè)備層層高都低于2.2 米，以換取更多的實用面積，但這樣的層高對日后設(shè)備的維護(hù)與更新非常不利。因此，建議在采用裝配式建筑的醫(yī)院建筑中，設(shè)備層無論層高多少均可不計入建筑面積，給予建筑面積方面的政策優(yōu)惠。

裝配式建造技術(shù)對未來醫(yī)療發(fā)展的展望

從目前應(yīng)用成效來看，采用裝配式建設(shè)方式，可明顯壓縮施工時間，且對施工場地要求較低，在既有醫(yī)院建筑的改擴(kuò)建工程、市中心容積率要求高的醫(yī)院建設(shè)項目中適用性好。今后，隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步與變革，對醫(yī)院空間的可變性提出了更高的要求，裝配式建造技術(shù)正好提供了這方面很好的技術(shù)選項。未來，隨著裝配式建造技術(shù)的完善、建筑工業(yè)化走向成熟，醫(yī)療設(shè)施設(shè)備實現(xiàn)輕量化、物聯(lián)化、便攜化，以及醫(yī)生自由執(zhí)業(yè)的普及化，醫(yī)院可能不再是醫(yī)療服務(wù)提供的集中場所，在家里實現(xiàn)符合醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的空間、享受移動式個性化的醫(yī)療服務(wù)將成為一種可能。