医疗建筑地下空间设计研究_吴铮

1、 第 10 卷 第 1 期2014 年 2 月 地下空间与工程学报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering Vol 10 Feb 2014*医疗建筑地下空间设计研究 铮1，2 ，王珊1 ，王进1 ，高行1吴( 1 北京工业大学建筑与城市规划学院，北京 100124; 2 北京市建筑设计 研究院有限公司，北京 100052)摘 要: 通过分析我国医疗建筑地下空间功能使用单一，空间利用效率低下的现状特征， 提出应当从改善自身物理条件，拓展功能用途，营造休闲空间，并使之与城市交通连接等方面 积极主动提升地下空间使用效率。通过横向比对分

2、析相关国内外先进的理念与实例，归纳出 与之相对应的设计手法，弥补自然采光与自然通风的不足，改善自身物理条件; 利用地下空间实现流线分离，将更多的功能空间向下延伸; 强调休闲空间对其周边的渗透、串联与分隔; 与城 市交通相连接，承担与城市衔接的任务。为设计从业者更高效，更合理，更人性化地开发医疗 建筑地下空间提供一些帮助与启迪。 关键词: 医疗建筑; 地下空间; 设计手法 中图分类号: TU246 1 文献标识码: A文章编号: 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 有效开发利用。近年来，这种情况有所改变，人们开始认识到土地资源的非可再生性，在条件允许的情况下开始将更多功能用房安排在地下空间。随着综合医院的规模逐年增大，越来越多的医疗建筑选择了高层建筑综合体。高层建筑综合体由

7、于其结构需要，本身具有深层的地下空间，合理开发地 1引言我国医疗建筑的地下空间通常都作为设备机房、库房或停车库，很少用作其他功能。由于地下空间与生俱来的局限性，使人们对于其使用存在较多顾虑。这种成见阻碍了对医疗建筑地下空间的 * 收稿日期: 2013-09-17( 修改稿) 作者简介: 吴铮( 1987-) ，男，北京人，硕士生，主要从事公共建筑设计工作。E-mail: jameswoo870127 gmail com 基金项目: 北京市科技计划项目( Z090006017409001) 152014 年第 1 期吴 铮，等: 医疗建筑地下空间设计研究 下空间，不但能使有限的土地资源得到高效利

8、用， 而且能够使结构体系更加合理优化。因此，从被动 地使用地下空间转变为积极主动地开发地下空间， 是医疗建筑设计的新方向，也是设计从业者的新课 题。要求设计从业者从多方面考量，增加地下空间 价值，提升其品质。 2 改善医疗建筑地下空间的物理条件 地下空间本身具备很多物理优越性，如冬暖夏凉，恒温恒湿，抗震隔声等属性，非常适宜医疗建筑的功能需要。而由于其封闭性，造成自然采光和自然通风的不足，因此，应从这两方面入手，改善其自身物理条件。 2 1 自然采光 自然光是决定空间品质最为基本的要素1。在医疗建筑地下空间中，自然采光的设计对改善其 品图 1 英国布莱顿亚历山大儿童医院东视剖面图 Fig 1 T

9、he east section of oyal Alexandra childrens hospital，UK 和技术手段引导、改变光路，使得光线可以进入原本不可能得到自然采光的空间3。将自然光引入地下最为常见的做法是中庭采光，中庭顶部一般覆盖玻璃，以抵挡室外天气变化，保持室内的恒温环境。有时候由于功能需要，有些医疗建筑空间的功能属性要求必须是全封闭式或埋深较大的( 例如中心供应、血库、多层地下车库等功能) ，可以利用设置采光通道的方式来满足对自然光的需求。对于浅埋式地下空间，可设立专门的采光竖井，利用棱镜、平面镜使自然光多次连续反射进入室内; 对于深埋式地下空间，由于具有完全隔绝性，单纯利用

10、镜面反射无法引入自然光线。这就需要采用主动太阳光导照明系统，将自然光通过采光罩、光导管和漫射器的传导进入到隔绝的地下空间中。如图 2 的 巴塞尔脑脊伤康复中心2，利用在地面设置的采光罩采集自然光线，然后通过光导管将自然光线导入位于地下的康复游泳池，为病人在康复过程中提供了令人愉悦的光环境。 质具有多方面的作用: 不仅可以增加空间的明，满足使用者的生理需求; 更重要的是，在视觉心理上大大缓解地下空间所带来的封闭单调、缺少方 向感等影响，满足人们感受阳光，感知日夜交 替、阴晴变幻等心理需求。适度的自然光具有很高 的医学价值，研究表明自然光具有调节人体生物节 奏等作用，有利于患者病情的控制和恢复。同

11、时自 然光在病菌等方面的医学价值也是不可忽视的。 增大受光面是提升医疗建筑地下空间自然采 光品质的最主要方式。常见的做法是设置天窗。天窗采光效率较高，可以满足多种医疗功能的采光 需求。天窗的设置可以根据医疗建筑内部的功能 布局灵活处理，将自然采光与医疗建筑地下空间的 出入口部分相结合进行设计也是增大受光面的一 种常见做法，通常将入口部分做通透处理，这样也 可以使原本封闭的地下空间变得开敞，对前来就诊 的患者起到引导作用。同样，增大受光面方式不仅 仅对应的地面开敞空间，使地面的一部分“下沉” 至自然地面标高以下，增加采光面，通过高差进行 采图 2 巴塞尔脑脊伤康复中心采光罩示意光。如图 1 中的

12、英国布莱顿Fig 2 The schematic of the dome of the cerebral spinal injury rehabilitation centre， Switzerland 自然通风 亚历山大儿童医院2，就是将南面设计成为下沉广场，使得原本在南边地下一层的牙科部得到了充足的采光，并且 经由南面下沉广场的引导，形成医院主要出入口。 在医疗建筑地下空间受光面有限，深度过大的时候，可以考虑将自然光引入地下。利用设计手法 2 2便受到了广泛的重视。而医疗建筑 做到天的地下空间过去完全依靠机械通风空调系统，既不健康，又不节能4。自然通风在医院建筑中的重 16地下空间与工程学

13、报 第 10 卷要性体现在: 能够提供新鲜空气、排出污染空气，保障室内空气品质; 能够控制空气梯度压差、防止交叉污染，保障空气安全; 能够降低空调开启时间，降低后期空调的运行能耗，降低运行成本。力争为使用者提供有效、低耗、自然的通风换气。 自然通风的原理大致分为: ( 1 ) 风压单独作用。在迎风面形成正压区，背风面形成负压区。气流就会从正压区流入室内，再从室内流向负压区， 形成风压通风。( 2) 热压单独作用。在建筑内，有人体、灯光、设备、太阳辐射等产生大量的热量，当室外空气温度低于室内温度时，可以利用热压的“烟囱效应”将室外空气引入室内。( 3 ) 风压和热压共同作用。实际环境的影响因素非

14、常复杂，因此，在设计过程中应充分考虑各种环境因素，与设计融合，才能有效利用自然资源。( 4) 风机辅助式自然通风。当风压与热压不足时，需要开动风机以弥补自然通风量的不足。在不同时间、不同季节选用自然通风和机械通风的系统，是将两者特性合为一体的二元通风系统5。 比较常用的做法是设置通风竖井，或者设置面 向风向或可以调节开口方向的捕风器。这些被动 式通风系统利用各种可以改变风向的捕风构筑物， 也可以引导风向通过地下建筑的开敞门窗进行通 风，如图 3。 入冷却下降的空气，经风井利用日间积蓄的热量加热后排出，如图 4。 图 4 捕风塔与天井结合系统示意 Fig 4 The schematic of t

15、he wind catcher patio system 在风环境的设计中，需要着重注意的是要根据 医疗建筑的功能设置确定通风路径，令新鲜空气从 清洁区域进入，排风从污浊区排出。严格保证清洁 区空气流向次清洁区，再流向污染区，形成了明确 的梯度压差，杜绝空气交叉污染。医疗建筑地下空 间宜划分多个区域( 如中心供应中工作人员活动区与物料处理区宜设置各自独立的送排风分区) ， 忌不分区或少分区，分区控制通风不仅仅有利于节 能，还便于控制感染和消毒等。综合以上几点，用 现代成熟技术，增加新风置换，控制风速，排除医疗 过程中产生的废弃及有害气体，消除霉味和各种异 味，使空气质量接近于地上，为医疗建筑地

16、下空间 的使用者提供高品质的风环境。 3拓展医疗建筑地下空间的功能 用途 3 1 功能延伸 随着越来越多地下空间被积极有效的开发，更多的功能可以不再局限于地面而向下延伸。依据地下空间自身特点和功能之间的联系需要，不同的功能部门向地下空间延伸的内容方式各有不同: 门诊部门结合地下出入口设计，可以将大厅部 分的问询、挂号、收费等功能延伸到地下空间，将进 入医院的人的流线与离开医院的人的流线分开，避 免了不同流线之间的交叉干扰。传染科、儿科等需 要单独设计出入口的功能部门也可以利用地下空 间下沉广场形成各自的组团，减少干扰。在用地限 制较大的时候，可以将急诊部单独设置在地下6， 如图 5 中的北京朝

17、阳医院，急诊部由设置在地上的标识进行快速引导，急救车辆由坡道直接开到地下 一层的急救入口，急诊人行流线则由楼梯或电梯下 到地下一层。 医技部中的核医学、检验科、病理科、血库、太 图 3 被动式通风系统示意 Fig 3 The schematic of the passive ventilation system 将捕风塔与天井结合，利用风压与热压结合的原理进行换风，夏季白天风力较强，通过捕风塔获取通风进风，由天井排风; 夜间风力较弱，由天井引 172014 年第 1 期吴 铮，等: 医疗建筑地下空间设计研究 间的大面积深层次开发，流线设计由过去的停留在 平面上发展为立体交通。将部分流线设置在地

18、下 空间中进行立体交错来避免平面的流线交叉8。例如: 可以将医务工作者的出入口和主要行动流线设置在地下，避免与地面上的患者流线交叉干扰， 达到医患分流，如图 6; 可以将污物通道设置在地下，物资供应路线设置在地上，实现洁污分流; 还可以将院区内的车行线路都设置在地下，将地面空间 都留给了人的流线，做到人车分流。 图 5 北京朝阳医院地下急诊部示意 Fig 5 The schematic of the Beijing Chaoyang hospital underground emergency department 平间等功能空间本身就适宜设置在地下空间。随着地下空间自身物理条件的提升，手术部

19、、中心供应、ICU 等需要较大开间进深的大空间也可以发挥地下空间较规整开阔的特点延伸至地下。药剂科可以利用地下空间下沉庭院等单独设置，减少其污染。 住院部可以利用地下出入口组织药剂中心、静脉配置中心的物资供应流线，安排卸货场地，减少其对其他流线的干扰; 将药剂中心和静脉配置中心随之设置在地下。可以将病案中心等功能用房设置在地下; 可以利用地下庭院，下沉广场等组织护理单元，形成各自独立的共享空间。可以将住院部与医院其他部门的联系通道设置在地下，避免设置于地上对于病房采光有所干扰。也可以将营养餐厅结合下沉广场或者庭院设置，既保证了其良好的采光和景观，又能够避免其对于住院部其它部门的干扰。 后勤服务

20、部门中，设备用房、消防用房、库房、洗衣房等本身就适宜设置在地下空间。随着停车 量的不断增大，停车库也适宜向地下延伸。根据停 车库容量越大，车道所占比例越小，即停车库的使用效率越高的特点，尽可能地把地下停车库空间集 中，以形成整体的停车空间，来提高相同面积下的停车数量7。同时停车库可以进一步向深层发 展，多层次，集中布局，减少交通面积，提高经济性。相邻相近的建筑物其地下空间可以统一设计，互相 连通，从而有利于地下停车库空间的完整性。 图 6 青岛西海岸医疗中心的地下医务工作者出入口Fig 6 The underground medical workers entrances of Qingdao

21、 west coast medical center 4延伸医疗建筑地下空间的休闲 空间 作为医疗建筑地下空间，应该营造舒适的休闲空间，消除人们对传统医疗建筑地下空间单调、呆板的印象，使其成为可以供人们驻足停留的积极空间。医疗建筑中使用者的活动是流动性的，因此休闲空间本身也应具有共享与连续性，不能将地上与地下休闲空间割裂开来分开设计，而应当使休闲空间本身成为有机组成部分，贯穿于整个医疗建筑之中。医疗建筑地下空间的休闲空间在效果处理上主要有以下两种手法。 4 1 渗透 在医疗建筑地下空间中，休闲空间是最具人性 化，最富有活力的部分。强调休闲空间对其周边的 渗透，利用其活力改善医疗建筑的整体氛围，

22、营造 通透、整体的空间效果，提升空间的人性化，亲切 感9。具体到手法上，则主要可分成两类: 入口休闲空间的向内渗透和内部主体休闲空间向四周的 渗透。入口休闲空间主要采用向外延伸下沉广场、开 敞坡道等手段 在，视线、交通上形成与城市空间的渗透关系，避免地下空间的封闭、孤立感; 内部主体休闲空间则主要是通过采光井( 图 7 ) 、玻璃隔断、门窗、旋转楼梯、共享中庭等节点的设置，将外 部自然景致引入地下，使其在水平和垂直两个方向 都能互相渗透，从而获得丰富的层次变化。 3 2 立体交通 医疗建筑中流线繁多，在总平面布置的时候极易产生流线直接的交叉与互相干扰。随着地下空 18地下空间与工程学报 第 1

23、0 卷地下出入口连通形成了医院的主要出入口。与城 市地下停车连接，缓解院区内部停车空间紧张的问题。与城市地下广场连接，形成开阔空间10，11，结合院区内的地下休憩空间设置，形成开敞、流动、明朗的院区氛围。与城市功能连接必将给医院注入新的活力，使医院与城市其他公共建筑创造的环境氛围更加接近，从而减少传统医院给人们带来的畏惧心理。 6展望在开发医疗建筑地下空间设计过程中，弥补自然采光与自然通风的不足，改善其自身物理条件应放在首位; 同时利用地下空间实现医疗建筑中必不可少的流线分离，尽可能将更多的功能空间向下延 伸，拓展其功能用途; 营造休闲空间时，强调对其周边的渗透、串联与分隔; 通过与城市交通相

24、连接，承担与城市衔接的任务也应引起足够重视。更高效、更合理、更人性化地开发医疗建筑地下空间，将提 升现代综合医院的建设品质。 图 7 采光井示意 Fig 7 The schematic of the light well 引导 休闲空间起到串联分隔、组织过渡各个功能空 4 2间的作用。利用休闲空间中景观节点的指引、提示作用，明晰流线，引导使用者的动线，划分各自的功能区域。这种引导还可以利用休闲空间的节奏、序列、对比等处理的手法，自然巧妙地令使用者沿着一定的方向或路线从一个空间依次地走向另一个空间。在设计实施中，可以采用弯曲的墙面、特意设置的踏步或坡道以及天花和地面的特殊处理等方法。 参考文献(

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26、担与城市衔接的任务。与城市道路连接，可以利用地下空间的自身特性，形成功能明确的广场组团。与地铁连接，如图 8 中的约翰霍普金斯大学医院2，一条地铁线路穿过院区，地铁站与 ，2010 ( Luo Yunhu Modern hospital archi- 业tectural design M Beijing: China Architecture Building Press，2010 ( in Chinese) ) 杨洁如，王珊 地下空间自然光应用初探J 工业建筑，2010，40 ( 12 ) : 125-128 ( Yang Jieru，Wang Shan An initial study o

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29、8 The plan of Johns Hopkins University hospital 538 ( in Chinese) )( 下转第 25 页) 252014 年第 1 期高保彬，等: 单轴压缩下煤岩声发射及分形特征研究 mission J114 ( in Chinese) ) Chinese Journal of ock Mechanics and Engineering，2009，28( Supp 2 ) : 3 383- 3 390 ( in Chinese) ) 李元辉，刘建坡，赵兴东，等 岩石破裂过程中的声发射 b 值及分形特征研究J 岩土力学，2009， 30( 9)

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