實驗室建筑設(shè)計綜述

１實驗室建筑設(shè)計的前提

 

 

１．１科學(xué)規(guī)劃實驗室建設(shè)?

作為學(xué)校學(xué)科專業(yè)發(fā)展規(guī)劃的一部分，實驗室是為人才培養(yǎng)和科學(xué)研究服務(wù)的，因此它必須附和學(xué)校的辦學(xué)規(guī)模、發(fā)展方向、專業(yè)設(shè)置、學(xué)科建設(shè)、科研方向以及本學(xué)科的現(xiàn)狀和發(fā)展方向，從經(jīng)費投入、隊伍建設(shè)、實驗場地，以及國內(nèi)外同類實驗室的技術(shù)水平等方面進(jìn)行綜合考慮。規(guī)劃是發(fā)展的藍(lán)圖，科學(xué)的規(guī)劃就是最大的節(jié)約。

 

 

１．２準(zhǔn)確定位實驗室?

實驗室建筑建設(shè)是以實現(xiàn)實驗室的功能為目標(biāo)，準(zhǔn)確定位實驗室是做實驗室建筑規(guī)劃設(shè)計前提。實驗室定位要根據(jù)學(xué)科的發(fā)展、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)、科研的需要，對各個實驗室的功能、目標(biāo)、空間容量進(jìn)行分析和定位。要充分考慮如何將有限的資源發(fā)揮最大的作用，同時要注意行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)安全規(guī)范。

 

 

１．３認(rèn)真做好前期調(diào)研工作

實驗室建筑設(shè)計的最基本的條件是要滿足使用單位的需求，因此要切實做好建設(shè)前期使用單位需求的調(diào)研工作。學(xué)校各級單位要認(rèn)清前期調(diào)研工作的重要性。基建管理部門要在設(shè)計部門的協(xié)助下，有針對性地設(shè)計調(diào)研問卷，調(diào)研問卷要簡明，同時反饋的結(jié)果又能為實驗室建筑設(shè)計提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。使用單位要認(rèn)真參照目前實驗室情況、新建實驗室情況以及未來實驗室發(fā)展情況，填寫調(diào)研問卷，對于不清楚的問題要及時與基建管理部門進(jìn)行溝通，同時對于調(diào)研問卷中未涉及的特殊問題一定要加以說明。

 

 

１．４保證實驗室建設(shè)的基本條件

建筑建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，只有在保證土地、資金、管理人員等基本條件的基礎(chǔ)上，才可以開工建設(shè)。特別是對于建設(shè)新校區(qū)的學(xué)校，如何統(tǒng)籌各個新建建筑之間的資金和管理人員安排至關(guān)重要。

 

２實驗室建筑設(shè)計的基本原則

 

 

２．１高效原則

高效原則是指利用有效手段，用盡可能少的材料、資源消耗來取得盡可能大的發(fā)展效益。高效原則還體現(xiàn)在建筑空間組織、利用的高效化方面。這要求不僅

要重視對每一平方米面積的有效利用，還要對三向度的空間做充分的發(fā)掘［９］。

 

 

２．２集約化原則

高等學(xué)校的土地資源相對較寬松，但仍要最大程度地發(fā)揮土地的合理使用。在建設(shè)實踐中應(yīng)注意立體地開發(fā)用地空間，發(fā)掘地上及地下空間的利用效益；在建筑空間的構(gòu)筑中，應(yīng)積極采用輕、薄的新型節(jié)能建筑材料，以少占建筑空間。同時設(shè)計中應(yīng)結(jié)合相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，提高能源的集約化利用程度。

 

 

２．３適宜性原則

實驗室建筑設(shè)計要符合高校土地、資金等客觀條件，要結(jié)合高校所在地域自然氣候、地形、地貌、地質(zhì)等因素，要符合高校內(nèi)涵、特色、校園文化等。

 

 

２．４循環(huán)利用原則

建筑的循環(huán)利用原則包括再利用、再循環(huán)兩方面內(nèi)涵。再利用是指將各種建筑產(chǎn)品以初始形式多次加以使用，主要表現(xiàn)為對早期建筑的改造利用以及對結(jié)構(gòu)構(gòu)件、照明設(shè)施、管道設(shè)施、各類設(shè)備以及磚石構(gòu)件的重復(fù)利用。再循環(huán)是指建筑產(chǎn)品在完成其使用功能后，經(jīng)過一定加工處理使之變成可再次利用的資源。

 

 

２．５綠色環(huán)保原則?

建筑設(shè)計中應(yīng)注意結(jié)合廢水凈化、雨水收集，設(shè)置循環(huán)用水和分質(zhì)用水系統(tǒng)，并積極采用各類節(jié)水設(shè)施、設(shè)備，有效地控制用水量。另外，要積極結(jié)合自然氣候條件，充分利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿荣Y源，以減少空調(diào)、照明對不可再生能源的消耗。

 

３實驗室建筑的基本模數(shù)

 

建筑模數(shù)（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ），是建筑設(shè)計中為了實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，使不同材料、不同形式和不同制造方法的建筑構(gòu)配件、組合件具有一定的通用性和互換性，統(tǒng)一選定的協(xié)調(diào)建筑尺度的增值單位。也就是說實際建筑是各種建筑模數(shù)的倍數(shù)組合。在各個國家的經(jīng)驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實際情況，可以使用如下的建筑模數(shù)來進(jìn)行實驗室建筑設(shè)計。

 

 

３．１開間模數(shù)?

實驗室的開間模數(shù)取決于實驗人員活動空間以及工程管網(wǎng)的合理布置所需的尺度。對實驗室的開間模數(shù)，各國均有自己推薦的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。德國一般采用３．０ｍ、３．２５ｍ和３．５ｍ三種開間模數(shù)；英國實驗室的模數(shù)通常采用３．０５ｍ、１０英尺的模數(shù)；日本建議實驗室開間采用３．２ｍ為模數(shù)，他們用１．６ｍ的單位模數(shù)，如實驗臺寬度、實驗臺長度、實驗臺之間的走道寬度以及管道豎井的寬度等均采用１．６ｍ；美國農(nóng)業(yè)部地區(qū)研究實驗室采用３．０ｍ的開間模數(shù)；前蘇聯(lián)科學(xué)院國家科研建筑設(shè)計研究所建議實驗室開間模數(shù)采用３．０ｍ和３．６ｍ，并認(rèn)為３．６ｍ為實驗單元的最優(yōu)寬度。在分折了國外實驗室的開間模數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體標(biāo)準(zhǔn)要求，認(rèn)為可采用３．６ｍ三種來設(shè)計實驗室。

 

 

３．２進(jìn)深模數(shù)

實驗室進(jìn)深的尺度很多，世界各國都有自己的尺度，歸納起來，采用的進(jìn)深一般在６．０ｍ至９．０ｍ之間，其中尤以６．０ｍ至７．０ｍ居多。德國采用跨度為０．２５ｍ的倍數(shù)，采用６．０～８．０ｍ之間的進(jìn)深；英國近４０年來，實驗室的進(jìn)深由４．８８ｍ增加到７．３２ｍ；日本實驗室的進(jìn)深采用１．６ｍ的倍數(shù)，經(jīng)常采用從６．４ｍ到９．６ｍ之間的進(jìn)深；前蘇聯(lián)科學(xué)學(xué)院國家科研建筑設(shè)計研究所采用１．８ｍ的倍數(shù)，認(rèn)為７．２ｍ為實驗室最優(yōu)深度。進(jìn)深模數(shù)主要以建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮，因此建議采用7.0m～９．６ｍ作為主要的實驗室建筑的進(jìn)深模數(shù)。

 

 

３．３層高模數(shù)?

層高是指下層地板面或樓板上表面（或下表面）到相鄰上層樓板上表面（或下表面）之間的豎向尺寸。凈高是指下層地板面或樓板上表面到上層樓板下表面（或吊頂面）之間的距離。實驗室層高模數(shù)取決于實驗室的類型、實驗對溫度和濕度的要求、實驗室潔凈程度要求以及節(jié)約能源的要求等。國外依據(jù)實驗室類型的不同，通常建議物理化學(xué)類實驗室３．６ｍ以上的層高，文科類實驗室３ｍ以上的層高。結(jié)合我國實際情況，建議采用３．7～４．２ｍ作為主要的實驗室建筑的層高模數(shù)。

 

 

３．４走廊寬度

一般實驗室建筑的走廊分如下幾種：單面走廊、雙面走廊、安全走廊、參觀走廊、設(shè)備檢修和管理走廊等。決定走廊寬度的因素有很多，主要包括人流量、建筑物長度、門打開的方式等，同時設(shè)備檢修和管理走廊要考慮通風(fēng)管道、設(shè)備、檢修器材等因素。建議采用０．３ｍ的倍數(shù)，以１．65～２．00ｍ作為主要的實驗室建筑的走廊寬度。

 

４實驗室建筑設(shè)計中要注意的問題

 

 

４．１基本需求必須明確?

實驗室建筑設(shè)計的首要目標(biāo)是要滿足實驗用途。這需要設(shè)計單位、基建管理單位及實驗室使用單位認(rèn)真研究如下主要問題：

（１）實驗室建筑位置的選擇；

（２）實驗室的工藝布局、工藝流程及工藝環(huán)境的要求；

（３）平面組臺的幾種可能，建造實驗樓的層數(shù)；

（４）選擇合適的建筑模數(shù)（包括開間、進(jìn)深、層高以及走道寬度等）； ? ? ? ? （５）實驗室與辦公室之間的布局形式；

（６）工程管道的布置原則，采用明管還是暗管．垂直管網(wǎng)系統(tǒng)還是水平管網(wǎng)系統(tǒng)；

（７）靈活性的要求，如靈活隔斷、活絡(luò)吊頂及地面的靈活措施；

（８）主要儀器設(shè)備的布置方式以及實驗臺、實驗家具的位置；

（９）基本實驗室條件要求，如電力容量、網(wǎng)絡(luò)容量、通風(fēng)采光要求、消防及監(jiān)控設(shè)備等；

（１０）實驗室安全保障條件等。

 

 

４．２特殊需求重點了解?

基建管理單位和設(shè)計單位對某些特殊實驗室的建設(shè)要求可能不是很清晰。一方面設(shè)計單位要充分考慮可能會影響到建筑設(shè)計的指標(biāo)和因素，另一方面實驗室使用單位要盡量全面提供其所需的特殊條件。如下列舉有一些特殊實驗室的特殊要求：

（１）工程機(jī)械實驗室大型設(shè)備對樓板承重的要求；

（２）物理、生化實驗室對上下水的要求；

（３）放射性實驗室的防放射性輻射相關(guān)設(shè)施的安置條件；

（４）生化類實驗室對廢棄物存放、處置、運輸?shù)人璧臈l件；

（５）對防火、防化等特殊需求，以及特殊保障、保護(hù)設(shè)備設(shè)施的安置等。

 

 

４．３合理設(shè)計統(tǒng)籌安排

實驗室建筑設(shè)計中注意相同需求實驗室的合理安排。以降低建設(shè)成本。如相同或相近層高要求實驗室設(shè)計到相同樓層，對上下水有需求的實驗室安排到相同的立面等。同時既要充分考慮不同類型實驗室的個性需求，又要考慮滿足實驗室個性需求所需要的各種資源。一方面保證實驗室使用時實驗人員的安全、設(shè)備安全的要求一定要滿足，另一方面對于不合理的需求要加以限制。

 

 

４．４充分考慮未來變化?

目前各高校實驗室的使用功能不是一成不變的，這就要求在設(shè)計階段充分考慮到多種實驗室的復(fù)用以及使用性質(zhì)變化后改造成本的最小化。對于基本條件，如電力容量、網(wǎng)絡(luò)容量等要相應(yīng)的進(jìn)行預(yù)留。