管網布置對實驗室平面靈活性的影響

齊永利

摘要：當今信息化時代，實驗室無疑是各國、各地區之間展開科技和人才競爭的最好見證和載體之一。科技的發展，人們對醫藥科技的進步也越來越關心，針對目前醫藥類實驗室的相關理論探索多從宏觀出發而較少以微觀入手的研究現狀，本文著力于建筑設計層面，以管網布置對醫藥類實驗室建筑靈活性設計問題為研究對象并展開研究。

關鍵詞：實驗室；管網布置；靈活性

科研實驗活動區、工程管線系統等空間成分的相互位置，這些空間成分連同建筑的主體結構，構成了科研過程全部環節的空間環境。因此，功能要求、管線布置以及建筑的結構體系相結合，共同組成了決定實驗室單元的參數體系。

實驗室建筑的管網較多，設計者在方案設計階段，就應該注意研究管網系統組織與統一，妥善解決管網與結構體系的關系，力求使管網布置既經濟合理，便于使用和維修，又有利于改裝和發展。

管道井布局方式的選擇將對服務設施管道的走向和長度、室內凈高、消防措施乃至整個建筑設計產生巨大的影響。主要的管道井分布類型包括管廊式、分散式豎向管井和集中式豎向管井三種布局方式。

分散式豎向管井縮短了水平服務管道，可增加房間凈高，各實驗室中服務設施規模相對較小；服務設施獨互運作，能單獨關閉進行維護，不會對其它設施產生影響。但是這種布局方式占地面積相對較大，樓板需要更多加固措施（管道要穿過樓板）。集中式豎向管井的設備間相對較小，但是水平服務管道橫穿其它房間，如果規模較大可能影響室內凈高。如果建筑規范、基地因素或者經濟性等因素限定了建筑層高，宜采用分散式的布局方式，分散布置的管道井更適應越來越高的衛生要求。

一、管廊式

中間設管廊，內部為一個通敞的空間，可靈活布置水平或豎向管網，一般用于管網要求較多的實驗室，這種實驗室空間分隔較自由。

單獨管廊帶：將各種管線集中一起設置管廊帶，便于管理，使得實驗室也更加整潔。管廊帶按可變工藝流程選擇位置。在一般的實驗室中，這種走廊常置于實驗室的中心地帶，可為各個實驗室提供所求。管廊帶內除留有檢修通道外，一定要留有管線擴建預留地，以預防實驗室的工藝改變或者應付將來的擴建需求。所以，一般管廊帶占地面積及空間都較大。管廊帶的平面形式常依實驗室的總體布局要求而定，一般常見的有一字形和丁字形等。

如杜邦醫藥化學樓，服務走廊與建筑的公共區域是分開的，建筑的靈活性則是通過這條走廊獲得，所有的工程系統都暴露在開放的頂棚內。工程系統連接在每個實驗室的后部，允許維護人員不進入試驗區域就可以做出改變。玻璃器皿和化學藥品的儲藏室也可以從服務走廊進入而無需使用實驗室入口。

當然，對各種管線的敷設在實驗室設計中尚有多種形式，如設于走廊吊頂中；分設在各實驗室吊頂中等，但這些做法常應用在小型實驗室中，對近代大型實驗室已不能滿足。

二、分散式豎向管井

具有水平布置的主干線和在一些垂直布置的分干線。在分散式豎向管井中，分干線垂直地貫穿工作區，并限制了在建筑使用過程中變更工藝與平面布置的可能性。這樣的管線系統是最經濟的一種，并在實踐中被廣泛采用。一般適用于豎向為支管，水平方向為干管的管網系統，或排風系統較多的實驗室。豎向管井可設在建筑中間（內管井），也可設在建筑外側（外管井）。內管井一般靠近內柱布置，在樓板上預留孔洞，或局部作雙梁，以便豎管通過，也可將柱子作成空腹形式（如N形、H形等），與管井結合。使用外管井的情況下，可以使室內空間布置的靈活性更大一些。

具有這類管線系統的建筑，可建議用在這樣一類科研所中：即在基本上不改動平面布置的范圍內要求有工藝的靈活性。

在這種模式中，工程管線的豎向通道，包在專門的壁龕中，可以從單側或兩側使用

（一）在具有單排布置分干線、單側活動的建筑中，每一層的壁龕服務一個實驗室單元，管線壁龕的間距，一般相當于結構平面布置模數的縱向柱距。這些建筑的寬度不超過12—14米。單側布置的實驗室設計，利用建筑的有利朝向，可以創造最大的舒適。（二）具有雙排布置分干線、單側活動的直線型建筑，更為經濟。實驗室布置在由壁龕形成的走廊兩側，壁龕的深度一般為0.6—0.8米（三）在具有單排布置分干線、雙側活動的建筑中，每層的管線壁龕分為兩個實驗單元服務。這類建筑的平面空間處理特點是：因為走道的存在，在空間組織中，有必要將管線轉接到走道后面的實驗房間中去。（四）在具有單排布置分干線、單側活動的建筑中，建筑的寬度不超過12—14米，可以形成大廳式的統一的工作空間；（五）具有雙排布置分干線、單側活動的建筑，可以形成大廳式的統一的工作空間。管線的預檢和修理，只能在工作空間進行，這就引起一系列使用上的不便。此外，布置在外墻里的管線壁龕，減少了采光口面積。如果必須使實驗室與外界環境的影響隔絕時，采用這種形式是合適的。

在美國哈佛大學新建科學中心，就是采用了外管井形式。該建筑物外墻一側為U形后張預應力鋼筋混凝土柱子，柱高三層直通頂層機械室。外管井與結構柱相結合，在柱內布置排風管、水管及電管。另一側采用了外廊，在廊下可以吊掛各種水平管網，同時對于防火、疏散及遮陽也有一定作用。由于各開間均設有管井，且無內柱，室內空間分隔的靈活性較大，使建筑能靈活布置，以適應化學、生物學、地質學、物理學、數學、統計學及天文學等系實驗室的要求。

三、集中式管井

具有豎向集中布置的干線和水平布置的分配線，是在技術層中，布置有各種各樣管線的實驗用房的建筑群。

將管道豎井集中設置在建筑物的旁側或中間。各層設水平技術層，一般適用于豎向為干管，水平方向為支管的管網系統。這種型式，由于管井采用獨立結構體系，便于實驗室結構體系的統一化及標準化。管網可方便地通向各使用點，結合采用靈活隔墻及活動式家具設備，可取得一個靈活性很大的實驗空間。

在集中型中，管網分干線被布置在工作區范圍內的每層水平地帶中，因此對工藝和平面布置變更，提供了廣闊的可能性。在這種情況下，實驗室房間在縱向和橫向都可以變更，這種管線布置在實踐中應用很廣，可用于在功能和平面布置上要求有高度靈活性的實驗室。

在采取集中式管井的建筑形式中，由工程管網主干線的垂直方向集中點逐層地引出水平的分干線：

（一）在每個分區中心具有管線集中點的建筑中，為了在水平方向布置管線，要求有高度為1.2—2.4米的空間。這些管線一般布置在承重樓板和輕質吊平頂之間，檢修管線是在工作室內，從吊平頂下面進行的；

（二）具有布置在建筑物外部的管線集中點的建筑中，管線系統組織的特點——水平線相當長和設有技術層。管線的服務與實驗房間完全隔開，改變管線系統的組成和容量，不會引起困難，而且基本上不會中斷實驗工作。

在英國布利斯托爾工業大學科學建筑中，實驗室的結構則采用預應力鋼筋混凝土密肋樓板，便于樓板下作吊頂，形成水平技術層。水、電及天然氣管網均在集中豎井內，各層水平方向布置環狀管網，并有支管通向各使用點，吊頂及地面上有規律地布置接管口及下水口，通過軟管與實驗管架相連接。

頂層設空調小室及排風機房。樓板上預留孔洞，蓋以50毫米厚的預制混凝土活動蓋板，可根據需要靈活布置排風豎管。所有的家具設備均采用活動式，當家具搬走后之，室內便是形成一個開敞的大空間。這種實驗室建筑的結構體系便于統一化，標淮化，增加了室內空間布置的靈活性，提高了實驗單元的通用性，使其易于適應不同實驗內容的要求，同時也促進了實驗室建筑的工業化。

四、結語：

論文通過對管網布置的形式進行分析，提煉出其對醫藥類實驗室建筑靈活性設計的影響因素，希望通過對一些案例的整理歸納與研究，能夠挖掘出隱藏于個案之中的、與設計理念相對應的、行之有效的方法和策略。

參考文獻：

[1]研究實驗室建筑.丹尼爾·D·沃奇 帕金斯與威爾公司著 中國建筑工業出版社.

[2]實用實驗室設計.瑞·弗格森著.中國建筑工業出版社.

[3]實驗室建筑設計.陸軫.中國建筑工業出版社.