火神山醫院
設計與施工
裝配式建筑
心系武漢
2020年1月的武漢，新型冠狀病毒來勢洶洶，眾多病患急需安置，就醫形勢異常嚴峻。中信建筑設計研究總院有限公司1月23日下午接到了武漢火神山醫院的緊急設計任務后，迅速組建60余人項目組，當晚即投入設計工作。非常時期，特殊的任務，雷神山醫院的設計和建設是一場生死競速，飽含著無數人的期待，意味著許多人生命的角逐，中信設計總院在5個小時內完成了場地平整設計圖，24小時內完成方案設計圖，60小時內交付全部施工圖，經過參建各方人員10天的共同努力，火神山醫院于2月2日上午正式交付使用。
01總平面規劃設計
武漢火神山醫院選址在蔡甸區武漢職工療養院內，西鄰知音湖大道，這是一條市郊主干道，北接漢陽大道，南接天鵝湖大道，當地無需換乘即可直達王家灣、琴臺以及漢陽站、武昌站等中心城區，有利于人員物資轉運和醫院建設的管線碰接。同時，醫院位于四環外，遠離市區，三面臨水，便于封閉隔離。火神山醫院建設用地面積約50000㎡，總建筑面積33940 ㎡，在綜合考慮醫護人員數量、總床位數量、征用醫院數量的基礎上病床總床位數設計目標為 1000 床。
火神山醫院整體的平面布局呈L型，主要考慮在盡可能滿足更多床位的基礎上與東側水系保持一定的距離。火神山醫院主要包括接診區、負壓病房樓、ICU、醫技部，其中負壓病房有兩組：一號住院樓為單層，共8棟，靠近接診區的一棟為疑似病房；二號病房樓為兩層，共4棟。
圖1 火神山醫院平面規劃鳥瞰圖
圖2 功能分區
02建筑設計
平面設計
傳染病醫院平面布局的基本要求是“三區兩通道”，三區是指清潔區、半污染區和污染區，兩通道是指醫務人員通道和病人通道。
火神山醫院建筑平面在分區劃分時考慮到醫務人員要有自己的清潔工作區和對應的連續通道，進而采用魚骨狀形式。在平面布置上正中間的一條軸便是清潔區和醫務人員通道，中軸兩側的布置都是病房單元，病房單元中的病房為污染區。在清潔區與病房單元之間是半污染區，即醫護人員和病房接觸的過渡段，醫護人員的很多工作都在半污染區里完成。病人通道在每個護理單元的外側。病人通道與醫護人員的通道是各自獨立的，以確保醫護人員不被感染。
圖3 平面布局
護理單元間距
參考小湯山醫院護理單元12m的間距經驗值，護理單元的理想間距為20m，但出于滿足更多床位的應急考慮，此次醫院設計病房樓間距為15m。
圖4 護理單元間距示意
護理單元模式
每個護理單元50床，4個護理單元為一個治療區。
圖5 單個護理單元
醫技部設計
為了更好地適應復雜的功能，使空間布置更加靈活，醫技部不再沿用病房區 3m×3m的模數，而是將模數進行減少，改為 1.8m×1.8m。
圖6 醫技部平面圖
03結構設計
基礎設計
結合現場實際情況，火神山醫院采用鋼筋混凝土筏板基礎，地基承載力特征值取值60kN/㎡，筏板厚度大范圍為300mm，小范圍為450mm。筏板底設置100mm厚C15混凝土墊層。筏板基礎混凝土強度等級采用C35，鋼筋采用HRB400，采用雙層雙向通長布置，筏板300厚處鋼筋布置為12@200，450厚處鋼筋布置為12@150。
圖7一號住院樓筏板基礎平面圖
鋼結構模塊化設計
集裝箱房屋是裝配式建筑的一種形式，是將傳統房屋以單個房間或一定的三維建筑空間為建筑模塊單元進行劃分，其每個單元都在工廠內完成預制且進行精裝修，各單元運輸到工地進行裝配連接，是一種新型建筑型式，其現場施工的周期可以壓縮到非常短。基于項目的急迫性，整個建筑結構采用模塊化設計。
（1）建筑模數及集裝箱組合方式
火神山醫院病房區采用3×3m的模數，便于配合3×6m的集裝箱構造、搭建。每個集裝箱模塊高度集成化，結構及電氣管線均在工廠加工完成，現場只需拼裝即可完成。3塊集裝箱板拼成兩個病房，走廊采用與病房的垂直的集裝箱板。
圖8 兩個病房的組合平面圖
圖9 多個病房的組合平面圖
（2）集裝箱設計
單個集裝箱由預制板材及預制鋼柱組成，預制板材尺寸為3m×6m，鋼柱為“L”型的角鋼，高度為3m，角鋼和預制板材之間通過螺栓連接。
圖10 單個集裝箱分解圖
圖11 預制板材
圖12 L型鋼柱 圖13 連接節點
圖14 集裝箱拼接
04通風防污染設計
火神山醫院每間病房均分別單獨設置不循環利用的新風系統和排風系統，它們共同構成負壓系統，使病房保持新鮮空氣的持續供應，排出的氣體經消毒后才會排入空氣中。在一號病房樓南側設垃圾焚燒爐，固體廢物通過以下四步進行集中焚毀，確保醫院不造成環境污染：
一、接收醫療廢物入儲存間；
二、運輸醫療廢物至焚燒爐；
三、焚燒醫療廢物；
四、將用過的醫療廢物垃圾桶通過紫外線和消毒液消毒。
圖15通風設備安裝
05給排水防污染設計
火神山醫院嚴格按照《傳染病醫院建設標準》進行設計，鋪設了50000㎡的防滲膜，覆蓋整個院區，確保污染物不會滲透到土壤水體中，同時醫院安裝了雨水、污水處理系統，經過兩次氯氣消毒處理，達標后才可排入市政管網。
圖16 抗滲設計與施工
現場施工
火神山醫院設計與施工僅用了10天，中信建筑設計研究總院經60小時連續奮戰完成所有施工圖設計，并深入現場進行工程指導，保證現場施工工作有條不紊地開展。現場施工順序為：場地平整——抗滲處理——鋼筋綁扎——基礎澆筑——集裝箱拼裝——設備安裝調試。
圖17 設計人員深入現場進行工程指導
場地平整
施工現場相當于7個足球場大小，在全面開始施工之前，需要進行場地平整。施工管理單位協調了上百臺包括挖機、裝載機在內的機械設備，兩天不到的時間完成了50000㎡的場地的平整。
圖18 場地平整
抗滲處理
火神山醫院采用“兩布一膜”+廢水封閉處理的施工設計：布即土工布，往往為滲水材料，可以保護土體不至水土流失；HDPE膜（高密度聚乙烯膜）為防水材料，用于基礎的防水防滲。在防滲層的上下還各鋪設了20cm砂子，具有較強的防滲作用。
圖19 抗滲處理
鋼筋綁扎
火神山醫院采用鋼筋混凝土筏板基礎，鋼筋采用HRB400，采用雙層雙向通長布置，300厚處鋼筋布置為12@200，450厚處鋼筋布置為12@150。
圖20 鋼筋綁扎
基礎混凝土澆筑
火神山醫院采用鋼筋混凝土筏板基礎，混凝土強度等級為C35，大部分區域基礎混凝土一天內澆筑完成。
圖21 基礎澆筑
集裝箱拼裝
在箱式板房主體結構拼裝時，先將板房地面墊起，一方面起到防潮作用，另一方面也為之后水、暖、電專業的進入留下靈活的空間。在板房地面鋪裝完成之后，進行L型角鋼柱的吊裝，完成板柱連接節點的安裝。之后吊裝預制板，完成單個集裝箱的安裝，隨后進入下一個集裝箱的安裝。相近的兩個集裝箱之間通過扣件進行連接。
圖22 板房地面墊起
圖23 吊裝L型鋼柱
圖24 安裝節點
圖25 吊裝預制板
設備安裝調試
板房內電線已在吊裝前接入，集裝箱拼裝完成后進行設計安裝調試，很好地節約了時間。
圖26 設備安裝調試
06完工交接
2月2日上午，武漢火神山醫院舉行交付儀式，武漢市市長周先旺和聯勤保障部隊白忠斌副司令員在武漢火神山醫院簽署、互換交接文件，這標志著火神山醫院正式交付使用。
圖27 建設完成后的火神山醫院
07結語
感謝中信建筑設計研究總院有限公司開放共享火神山醫院設計成果，并為本文提供了珍貴資料。
最后，向在火神山醫院建造過程中付出辛勤勞動的設計人員、現場施工人員和管理人員致以最崇高的敬意！
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