醫(yī)療建筑地下空間設計研究_吳錚

1、 第 10 卷 第 1 期2014 年 2 月 地下空間與工程學報 Chinese Journal of Underground Space and Engineering Vol 10 Feb 2014*醫(yī)療建筑地下空間設計研究 錚1，2 ，王珊1 ，王進1 ，高行1吳( 1 北京工業(yè)大學建筑與城市規(guī)劃學院，北京 100124; 2 北京市建筑設計 研究院有限公司，北京 100052)摘 要: 通過分析我國醫(yī)療建筑地下空間功能使用單一，空間利用效率低下的現狀特征， 提出應當從改善自身物理條件，拓展功能用途，營造休閑空間，并使之與城市交通連接等方面 積極主動提升地下空間使用效率。通過橫向比對分

2、析相關國內外先進的理念與實例，歸納出 與之相對應的設計手法，彌補自然采光與自然通風的不足，改善自身物理條件; 利用地下空間實現流線分離，將更多的功能空間向下延伸; 強調休閑空間對其周邊的滲透、串聯(lián)與分隔; 與城 市交通相連接，承擔與城市銜接的任務。為設計從業(yè)者更高效，更合理，更人性化地開發(fā)醫(yī)療 建筑地下空間提供一些幫助與啟迪。 關鍵詞: 醫(yī)療建筑; 地下空間; 設計手法 中圖分類號: TU246 1 文獻標識碼: A文章編號: 1673-0836( 2014) 01-0014-05esearch about the Design of Medical Building Underground

3、Space Wu Zheng1，2 ，Wang Shan1 ，Wang Jin1 ，Gao Xing1 ( 1 College of Architecture and Urban Planning，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China; 2 Beijing Institute of Architectural Design，Beijing 100052，China) Abstract: This paper analyzes the current situation of the medical building unde

4、rground space In order to en- hance the efficiency of underground space actively，it proposes that in the medical building underground space the physical conditions should be improved to expand the functional uses，recreational spaces should be created and con- nection with the urban traffic should be

5、 set up Based on analysis and comparison of advanced ideas and examples both at home and abroad，some design methods were deduced to improve the natural lighting and natural ventilation， expand the functional space downward make recreational area to penetrate around and be connected with the urban tr

6、affic It provides some help and inspirations for architects by introducing typical examples and summarizing principal design methods Keywords: medical building; underground space; design method 有效開發(fā)利用。近年來，這種情況有所改變，人們開始認識到土地資源的非可再生性，在條件允許的情況下開始將更多功能用房安排在地下空間。隨著綜合醫(yī)院的規(guī)模逐年增大，越來越多的醫(yī)療建筑選擇了高層建筑綜合體。高層建筑綜合體由

7、于其結構需要，本身具有深層的地下空間，合理開發(fā)地 1引言我國醫(yī)療建筑的地下空間通常都作為設備機房、庫房或停車庫，很少用作其他功能。由于地下空間與生俱來的局限性，使人們對于其使用存在較多顧慮。這種成見阻礙了對醫(yī)療建筑地下空間的 * 收稿日期: 2013-09-17( 修改稿) 作者簡介: 吳錚( 1987-) ，男，北京人，碩士生，主要從事公共建筑設計工作。E-mail: jameswoo870127 gmail com 基金項目: 北京市科技計劃項目( Z090006017409001) 152014 年第 1 期吳 錚，等: 醫(yī)療建筑地下空間設計研究 下空間，不但能使有限的土地資源得到高效利

8、用， 而且能夠使結構體系更加合理優(yōu)化。因此，從被動 地使用地下空間轉變?yōu)榉e極主動地開發(fā)地下空間， 是醫(yī)療建筑設計的新方向，也是設計從業(yè)者的新課 題。要求設計從業(yè)者從多方面考量，增加地下空間 價值，提升其品質。 2 改善醫(yī)療建筑地下空間的物理條件 地下空間本身具備很多物理優(yōu)越性，如冬暖夏涼，恒溫恒濕，抗震隔聲等屬性，非常適宜醫(yī)療建筑的功能需要。而由于其封閉性，造成自然采光和自然通風的不足，因此，應從這兩方面入手，改善其自身物理條件。 2 1 自然采光 自然光是決定空間品質最為基本的要素1。在醫(yī)療建筑地下空間中，自然采光的設計對改善其 品圖 1 英國布萊頓亞歷山大兒童醫(yī)院東視剖面圖 Fig 1 T

9、he east section of oyal Alexandra childrens hospital，UK 和技術手段引導、改變光路，使得光線可以進入原本不可能得到自然采光的空間3。將自然光引入地下最為常見的做法是中庭采光，中庭頂部一般覆蓋玻璃，以抵擋室外天氣變化，保持室內的恒溫環(huán)境。有時候由于功能需要，有些醫(yī)療建筑空間的功能屬性要求必須是全封閉式或埋深較大的( 例如中心供應、血庫、多層地下車庫等功能) ，可以利用設置采光通道的方式來滿足對自然光的需求。對于淺埋式地下空間，可設立專門的采光豎井，利用棱鏡、平面鏡使自然光多次連續(xù)反射進入室內; 對于深埋式地下空間，由于具有完全隔絕性，單純利用

10、鏡面反射無法引入自然光線。這就需要采用主動太陽光導照明系統(tǒng)，將自然光通過采光罩、光導管和漫射器的傳導進入到隔絕的地下空間中。如圖 2 的 巴塞爾腦脊傷康復中心2，利用在地面設置的采光罩采集自然光線，然后通過光導管將自然光線導入位于地下的康復游泳池，為病人在康復過程中提供了令人愉悅的光環(huán)境。 質具有多方面的作用: 不僅可以增加空間的明，滿足使用者的生理需求; 更重要的是，在視覺心理上大大緩解地下空間所帶來的封閉單調、缺少方 向感等影響，滿足人們感受陽光，感知日夜交 替、陰晴變幻等心理需求。適度的自然光具有很高 的醫(yī)學價值，研究表明自然光具有調節(jié)人體生物節(jié) 奏等作用，有利于患者病情的控制和恢復。同

11、時自 然光在病菌等方面的醫(yī)學價值也是不可忽視的。 增大受光面是提升醫(yī)療建筑地下空間自然采 光品質的最主要方式。常見的做法是設置天窗。天窗采光效率較高，可以滿足多種醫(yī)療功能的采光 需求。天窗的設置可以根據醫(yī)療建筑內部的功能 布局靈活處理，將自然采光與醫(yī)療建筑地下空間的 出入口部分相結合進行設計也是增大受光面的一 種常見做法，通常將入口部分做通透處理，這樣也 可以使原本封閉的地下空間變得開敞，對前來就診 的患者起到引導作用。同樣，增大受光面方式不僅 僅對應的地面開敞空間，使地面的一部分“下沉” 至自然地面標高以下，增加采光面，通過高差進行 采圖 2 巴塞爾腦脊傷康復中心采光罩示意光。如圖 1 中的

12、英國布萊頓Fig 2 The schematic of the dome of the cerebral spinal injury rehabilitation centre， Switzerland 自然通風 亞歷山大兒童醫(yī)院2，就是將南面設計成為下沉廣場，使得原本在南邊地下一層的牙科部得到了充足的采光，并且 經由南面下沉廣場的引導，形成醫(yī)院主要出入口。 在醫(yī)療建筑地下空間受光面有限，深度過大的時候，可以考慮將自然光引入地下。利用設計手法 2 2便受到了廣泛的重視。而醫(yī)療建筑 做到天的地下空間過去完全依靠機械通風空調系統(tǒng)，既不健康，又不節(jié)能4。自然通風在醫(yī)院建筑中的重 16地下空間與工程學

13、報 第 10 卷要性體現在: 能夠提供新鮮空氣、排出污染空氣，保障室內空氣品質; 能夠控制空氣梯度壓差、防止交叉污染，保障空氣安全; 能夠降低空調開啟時間，降低后期空調的運行能耗，降低運行成本。力爭為使用者提供有效、低耗、自然的通風換氣。 自然通風的原理大致分為: ( 1 ) 風壓單獨作用。在迎風面形成正壓區(qū)，背風面形成負壓區(qū)。氣流就會從正壓區(qū)流入室內，再從室內流向負壓區(qū)， 形成風壓通風。( 2) 熱壓單獨作用。在建筑內，有人體、燈光、設備、太陽輻射等產生大量的熱量，當室外空氣溫度低于室內溫度時，可以利用熱壓的“煙囪效應”將室外空氣引入室內。( 3 ) 風壓和熱壓共同作用。實際環(huán)境的影響因素非

14、常復雜，因此，在設計過程中應充分考慮各種環(huán)境因素，與設計融合，才能有效利用自然資源。( 4) 風機輔助式自然通風。當風壓與熱壓不足時，需要開動風機以彌補自然通風量的不足。在不同時間、不同季節(jié)選用自然通風和機械通風的系統(tǒng)，是將兩者特性合為一體的二元通風系統(tǒng)5。 比較常用的做法是設置通風豎井，或者設置面 向風向或可以調節(jié)開口方向的捕風器。這些被動 式通風系統(tǒng)利用各種可以改變風向的捕風構筑物， 也可以引導風向通過地下建筑的開敞門窗進行通 風，如圖 3。 入冷卻下降的空氣，經風井利用日間積蓄的熱量加熱后排出，如圖 4。 圖 4 捕風塔與天井結合系統(tǒng)示意 Fig 4 The schematic of t

15、he wind catcher patio system 在風環(huán)境的設計中，需要著重注意的是要根據 醫(yī)療建筑的功能設置確定通風路徑，令新鮮空氣從 清潔區(qū)域進入，排風從污濁區(qū)排出。嚴格保證清潔 區(qū)空氣流向次清潔區(qū)，再流向污染區(qū)，形成了明確 的梯度壓差，杜絕空氣交叉污染。醫(yī)療建筑地下空 間宜劃分多個區(qū)域( 如中心供應中工作人員活動區(qū)與物料處理區(qū)宜設置各自獨立的送排風分區(qū)) ， 忌不分區(qū)或少分區(qū)，分區(qū)控制通風不僅僅有利于節(jié) 能，還便于控制感染和消毒等。綜合以上幾點，用 現代成熟技術，增加新風置換，控制風速，排除醫(yī)療 過程中產生的廢棄及有害氣體，消除霉味和各種異 味，使空氣質量接近于地上，為醫(yī)療建筑地

16、下空間 的使用者提供高品質的風環(huán)境。 3拓展醫(yī)療建筑地下空間的功能 用途 3 1 功能延伸 隨著越來越多地下空間被積極有效的開發(fā)，更多的功能可以不再局限于地面而向下延伸。依據地下空間自身特點和功能之間的聯(lián)系需要，不同的功能部門向地下空間延伸的內容方式各有不同: 門診部門結合地下出入口設計，可以將大廳部 分的問詢、掛號、收費等功能延伸到地下空間，將進 入醫(yī)院的人的流線與離開醫(yī)院的人的流線分開，避 免了不同流線之間的交叉干擾。傳染科、兒科等需 要單獨設計出入口的功能部門也可以利用地下空 間下沉廣場形成各自的組團，減少干擾。在用地限 制較大的時候，可以將急診部單獨設置在地下6， 如圖 5 中的北京朝

17、陽醫(yī)院，急診部由設置在地上的標識進行快速引導，急救車輛由坡道直接開到地下 一層的急救入口，急診人行流線則由樓梯或電梯下 到地下一層。 醫(yī)技部中的核醫(yī)學、檢驗科、病理科、血庫、太 圖 3 被動式通風系統(tǒng)示意 Fig 3 The schematic of the passive ventilation system 將捕風塔與天井結合，利用風壓與熱壓結合的原理進行換風，夏季白天風力較強，通過捕風塔獲取通風進風，由天井排風; 夜間風力較弱，由天井引 172014 年第 1 期吳 錚，等: 醫(yī)療建筑地下空間設計研究 間的大面積深層次開發(fā)，流線設計由過去的停留在 平面上發(fā)展為立體交通。將部分流線設置在地

18、下 空間中進行立體交錯來避免平面的流線交叉8。例如: 可以將醫(yī)務工作者的出入口和主要行動流線設置在地下，避免與地面上的患者流線交叉干擾， 達到醫(yī)患分流，如圖 6; 可以將污物通道設置在地下，物資供應路線設置在地上，實現潔污分流; 還可以將院區(qū)內的車行線路都設置在地下，將地面空間 都留給了人的流線，做到人車分流。 圖 5 北京朝陽醫(yī)院地下急診部示意 Fig 5 The schematic of the Beijing Chaoyang hospital underground emergency department 平間等功能空間本身就適宜設置在地下空間。隨著地下空間自身物理條件的提升，手術部

19、、中心供應、ICU 等需要較大開間進深的大空間也可以發(fā)揮地下空間較規(guī)整開闊的特點延伸至地下。藥劑科可以利用地下空間下沉庭院等單獨設置，減少其污染。 住院部可以利用地下出入口組織藥劑中心、靜脈配置中心的物資供應流線，安排卸貨場地，減少其對其他流線的干擾; 將藥劑中心和靜脈配置中心隨之設置在地下?？梢詫⒉“钢行牡裙δ苡梅吭O置在地下; 可以利用地下庭院，下沉廣場等組織護理單元，形成各自獨立的共享空間。可以將住院部與醫(yī)院其他部門的聯(lián)系通道設置在地下，避免設置于地上對于病房采光有所干擾。也可以將營養(yǎng)餐廳結合下沉廣場或者庭院設置，既保證了其良好的采光和景觀，又能夠避免其對于住院部其它部門的干擾。 后勤服務

20、部門中，設備用房、消防用房、庫房、洗衣房等本身就適宜設置在地下空間。隨著停車 量的不斷增大，停車庫也適宜向地下延伸。根據停 車庫容量越大，車道所占比例越小，即停車庫的使用效率越高的特點，盡可能地把地下停車庫空間集 中，以形成整體的停車空間，來提高相同面積下的停車數量7。同時停車庫可以進一步向深層發(fā) 展，多層次，集中布局，減少交通面積，提高經濟性。相鄰相近的建筑物其地下空間可以統(tǒng)一設計，互相 連通，從而有利于地下停車庫空間的完整性。 圖 6 青島西海岸醫(yī)療中心的地下醫(yī)務工作者出入口Fig 6 The underground medical workers entrances of Qingdao

21、 west coast medical center 4延伸醫(yī)療建筑地下空間的休閑 空間 作為醫(yī)療建筑地下空間，應該營造舒適的休閑空間，消除人們對傳統(tǒng)醫(yī)療建筑地下空間單調、呆板的印象，使其成為可以供人們駐足停留的積極空間。醫(yī)療建筑中使用者的活動是流動性的，因此休閑空間本身也應具有共享與連續(xù)性，不能將地上與地下休閑空間割裂開來分開設計，而應當使休閑空間本身成為有機組成部分，貫穿于整個醫(yī)療建筑之中。醫(yī)療建筑地下空間的休閑空間在效果處理上主要有以下兩種手法。 4 1 滲透 在醫(yī)療建筑地下空間中，休閑空間是最具人性 化，最富有活力的部分。強調休閑空間對其周邊的 滲透，利用其活力改善醫(yī)療建筑的整體氛圍，

22、營造 通透、整體的空間效果，提升空間的人性化，親切 感9。具體到手法上，則主要可分成兩類: 入口休閑空間的向內滲透和內部主體休閑空間向四周的 滲透。入口休閑空間主要采用向外延伸下沉廣場、開 敞坡道等手段 在，視線、交通上形成與城市空間的滲透關系，避免地下空間的封閉、孤立感; 內部主體休閑空間則主要是通過采光井( 圖 7 ) 、玻璃隔斷、門窗、旋轉樓梯、共享中庭等節(jié)點的設置，將外 部自然景致引入地下，使其在水平和垂直兩個方向 都能互相滲透，從而獲得豐富的層次變化。 3 2 立體交通 醫(yī)療建筑中流線繁多，在總平面布置的時候極易產生流線直接的交叉與互相干擾。隨著地下空 18地下空間與工程學報 第 1

23、0 卷地下出入口連通形成了醫(yī)院的主要出入口。與城 市地下停車連接，緩解院區(qū)內部停車空間緊張的問題。與城市地下廣場連接，形成開闊空間10，11，結合院區(qū)內的地下休憩空間設置，形成開敞、流動、明朗的院區(qū)氛圍。與城市功能連接必將給醫(yī)院注入新的活力，使醫(yī)院與城市其他公共建筑創(chuàng)造的環(huán)境氛圍更加接近，從而減少傳統(tǒng)醫(yī)院給人們帶來的畏懼心理。 6展望在開發(fā)醫(yī)療建筑地下空間設計過程中，彌補自然采光與自然通風的不足，改善其自身物理條件應放在首位; 同時利用地下空間實現醫(yī)療建筑中必不可少的流線分離，盡可能將更多的功能空間向下延 伸，拓展其功能用途; 營造休閑空間時，強調對其周邊的滲透、串聯(lián)與分隔; 通過與城市交通相

24、連接，承擔與城市銜接的任務也應引起足夠重視。更高效、更合理、更人性化地開發(fā)醫(yī)療建筑地下空間，將提 升現代綜合醫(yī)院的建設品質。 圖 7 采光井示意 Fig 7 The schematic of the light well 引導 休閑空間起到串聯(lián)分隔、組織過渡各個功能空 4 2間的作用。利用休閑空間中景觀節(jié)點的指引、提示作用，明晰流線，引導使用者的動線，劃分各自的功能區(qū)域。這種引導還可以利用休閑空間的節(jié)奏、序列、對比等處理的手法，自然巧妙地令使用者沿著一定的方向或路線從一個空間依次地走向另一個空間。在設計實施中，可以采用彎曲的墻面、特意設置的踏步或坡道以及天花和地面的特殊處理等方法。 參考文獻(

25、 eferences)1戴維B布朗寧，戴維G 馬琴，譯 路易斯I康在建筑的王國中M 北京: 中國建筑工 業(yè)，2004 ( David B Browning，David G Deron， ( authors ) Ma Qin ( translator ) Louis I Kahn In the realm of architectureM Beijing: China Architecture Building Press，2004 ( in Chinese) ) 羅運湖 現代醫(yī)院建筑設計M 北京: 中國建筑工5連接醫(yī)療建筑地下空間與城市 2交通 醫(yī)療建筑地下空間作為院區(qū)新的出入端口設置，開始承

26、擔與城市銜接的任務。與城市道路連接，可以利用地下空間的自身特性，形成功能明確的廣場組團。與地鐵連接，如圖 8 中的約翰霍普金斯大學醫(yī)院2，一條地鐵線路穿過院區(qū)，地鐵站與 ，2010 ( Luo Yunhu Modern hospital archi- 業(yè)tectural design M Beijing: China Architecture Building Press，2010 ( in Chinese) ) 楊潔如，王珊 地下空間自然光應用初探J 工業(yè)建筑，2010，40 ( 12 ) : 125-128 ( Yang Jieru，Wang Shan An initial study o

27、n the application modes of day- light in the underground spaceJ Industrial Construc- tion，2010，40( 12) : 125-128 ( in Chinese) ) 朱星平 設計“健康”的地下空間J 地下空間， 2004，24 ( 4 ) : 530-535 ( Zhu Xingping Design of a “healthy”underground spaceJ Underground Space， 2004，24( 4) : 530-535 ( in Chinese) ) 趙阜東，陳保健，焦冠然

28、地下建筑可持續(xù)性設計方法地下建筑自然通風設計研究J 地下空 345間與工程學報，2006，2 ( 4 ) :532-538 ( Zhao Fud-ong，Chen Baojian，Jiao Guanran Sustainable design method for underground buildingunderground build- ing with natural ventilationJ Chinese Journal of Un- derground Space and Engineering，2006，2 ( 4 ) : 532- 圖 8 約翰霍普金斯大學醫(yī)院平面示意 Fig

29、8 The plan of Johns Hopkins University hospital 538 ( in Chinese) )( 下轉第 25 頁) 252014 年第 1 期高保彬，等: 單軸壓縮下煤巖聲發(fā)射及分形特征研究 mission J114 ( in Chinese) ) Chinese Journal of ock Mechanics and Engineering，2009，28( Supp 2 ) : 3 383- 3 390 ( in Chinese) ) 李元輝，劉建坡，趙興東，等 巖石破裂過程中的聲發(fā)射 b 值及分形特征研究J 巖土力學，2009， 30( 9)

30、: 2 559-2 574 ( Li Yuanhui，Liu Jianpo，Zhao Xingdong，et al Study on b-value and fractal dimen- sion of acoustic emission during rock failure process J ock and Soil Mechanics，2009，30( 9) : 2 559- 2 574 ( in Chinese) ) 姜永東，鮮學福，尹光志，等 巖石應力應變全過程的聲發(fā)射及分形與混沌特征J 巖土力學， 2010，31 ( 8 ) : 2 413-2 418 ( Jiang Yongd

31、ong，Xian Xuefu，Yin Guangzhi，et al Acoustic emission，frac- tal and chaos characters in rock stress-strain procedure J ock and Soil Mechanics，2010，31( 8) : 2 413- 2 418 ( in Chinese) ) 劉延保，曹樹剛，李勇，等 含瓦斯煤體破壞過程中AE 序列關聯(lián)維數演化分析J 重慶大學學報， 2012，35( 3) : 108-114 ( Liu Yanbao，Cao Shugang， Li Yong，et al Correlati

32、on dimension analysis of AE sequence under failure process of gas-filled coal J Journal of Chongqing University，2012，35 ( 3) : 108- 16季峰，徐小麗，等 單軸壓縮下的巖石聲發(fā)射及其分維特征J 金屬礦山，2008 ( 11 ) : 133- 135 ( Ji Ming，Gao Feng，Xu Xiaoli，et al Acoustic emission and fractal dimension of rock under uniaxial compression

33、J Metal Mine ，2008 ( 11) : 133- 135 ( in Chinese) ) 陳宇龍，魏作安，許江，等 單軸壓縮條件下巖石 聲發(fā)射特性的實驗研究J 煤炭學報，2011，36 1317( 增 2 ) :237-240 ( Chen Yulong，Wei Zuoan，Xu 14Jiang，et al Experimental research on the acoustic e- mission characteristics of rock under uniaxial compres- sion J Journal of China Coal Society，2011

34、，36 ( Supp 2) : 237-240 ( in Chinese) ) 高峰，李建軍，李肖，等 巖石聲發(fā)射特征的分形分析J 武漢理工大學學報，2005，27 ( 7) : 67-69( Gao Feng，Li Jianjun，Li Xiaoyin，et al Fractal a- nalysis of the characteristics of acoustic emission of rock J Journal of Wuhan University of Technology， 2005，27( 7) : 67-69 ( in Chinese) ) 181519張濟忠 分形M

35、北京: 清華大學，1995 ( Zhang Jizhong Fractal M Beijng: Tsinghua Uni- versity Press，1995 ( in Chinese) ) 6張娟 城市大型醫(yī)院建設總體規(guī)劃若干問題研究 D 北京: 清華大學，2004 ( Zhang Juan Inquiry into general planning of hospital D Beijing: Tsing- hua University，2004 ( in Chinese) ) 胡嘉 北京奧運會運動員村地下建筑空間設計研究J 地下空間與工程學報，2011，7 ( 2) : 232- 237 ( Hu