模块化设计及施工技术在医院中的应用

严 犇

上海市第十人民医院 上海 200000

摘要：随着时代的发展，现代医疗体系的不断深化和医疗需求的不断扩大，对医院建筑的设计和改造提出了新的要求，传统的简单形式的医院不复存在，医院建筑模块化设计应运而生。本文从医院建筑的功能布局、单元模块设计和单元模块施工三个方面来介绍医院建筑模块化设计需要考虑的关键因素以及设计施工中遇到的一些难点和解决方法，并结合上海市皮肤病医院项目的工程实践，论述其在实际工程尤其是专科医院中的运用和发展。

关键词：皮肤病医院 模块化设计 改扩建

1 引言

1.1 医疗建筑设计理念的现状背景

伴随着当前我国国民经济社会的不断发展，医疗体系改革的不断深化^[1]，我国当前的医疗服务体系日益成熟，医疗技术日益提高，医院建筑从广度（规模化）及深度（专业化）上均得到了较为长足的进步。医院建筑的设计理念也不断发生改变，不断发展的医疗体系对医院建筑的设计提出了更新、更高的要求^[2]。

在此背景下，国内外提出了模块化医疗单元的设计方法^[3]。

1.2 模块化设计的优势及难点

模块化医疗单元设计是指将多个不同的医疗要素集合在一起，形成具有一定功能的医疗子系统，再将这个子系统作为通用模块与其它功能模块进行组合，形成一个具有完整功能的医院体系。

模块化医疗单元设计具有以下几点优势：

（1）可以将大问题化为若干个容易解决的小问题，将复杂庞大的医疗系统拆分成许多简单、具有一定规律特征的子模块进行设计、组合；

（2）设计好的模块可以在不同的项目中重复运用。虽然医院的布局不完全相同，但大部分医院都有相似的医疗功能模块，这些模块在经过一定的组合后是可以重复利用的；

（3）模块本身优化方便。这种体系在改造时只需要对其中一个或多个通用模块进行更换，可以在不影响整体架构的情况下完成整个医院系统的更新，这样就能很好地解决当前医院建筑改造规模太大的问题^[4]。

与此同时，模块化设计也存在一些难点：

（1）模块化设计的普适性；

（2）模块化设计难以满足业主对医院外观形态的追求；

（3）全局规划与单体设计的协调。

本文将以上海市皮肤病医院项目为案例，从医院建筑的功能布局、单元模块设计和单元模块施工三个方面来介绍医院建筑模块化设计需要考虑的关键因素以及设计施工中遇到的一些难点和解决方法，为其他同类医疗建筑改扩建工程提供可借鉴的经验。

2 改造需求

上海市皮肤病医院是一家规模较大的公立三甲专科医院，医院目前房屋多为50、60年代之前的老建筑，还有部分为临时用房，设施简陋，就医流程、布局、医疗功能、环境等均与市颁标准相差甚远，不能适应现代化专科医院的要求和日益增长的医疗服务需求。

图1 上海市皮肤病医院效果图

基于上海市皮肤病医院的专业分类和医疗服务需求，拟对医院进行改扩建。医疗功能方面，通过不断梳理整合，优势较为明显的特色专业将从大门诊中独立出来，成为特色专题门诊。医疗建筑设计上，将规模相近的特色专题门诊以及普通门诊作为基本单元，采用模块化设计的思路对医院进行设计，以确保医院高效、有序地进行扩张，医院改扩建效果如图1所示。

3 医院模块化设计

3.1 医院功能分区和布局

皮肤病医院的布局一般包含门诊部、住院部、急诊部、检验部等，这些是一个现代化医院不可或缺的一部分。门诊部、住院部等功能性模块有着共同的特性，可按统一的标准模块进行设计。对这类空间进行模块化设计不仅可以短时间内做出设计方案，同时也可以根据医院的功能变化及时做出调整，大大提高医院大楼的建造效率。

3.2 模块化设计要点

单元模块设计一般分以下几个专业工种：结构系统，强弱电系统，医疗气体系统，设备安装系统等。

（1）结构设计

模块化的结构设计通常采用标准化柱网。标准化柱网是医院单元模块设计时的通用尺寸，在满足最小医疗空间尺寸的前提下，可兼容诊疗室、手术室、病房、药房等不同功能区块的空间需求。例如南京鼓楼医院由标准化的诊疗单元模块组成，柱网尺寸为7.8×7.8米，如图2所示^[5]。

图2 南京鼓楼医院柱网布置图

装配式结构设计也是一种常用的医疗建筑模块化设计方法，在需要快速搭建的应急医疗建筑中发挥了重要的作用。以在火神山医院建造为例，结构设计时优先遵循标准化、模数化的原则，采用预制装配式可更好地提高后期施工效率^[6]。模块单元由模块地板、顶板以及墙板组成，设计时充分考虑机电管线的空间与荷载要求，高效地将设备管线、门窗及装饰部件集成在模块中。

（2）电气设计

电气单元模块化设计也要优先遵循标准化、模数化的原则^[7]。以电气功能为模块，通过集成化、模块化设计，小型化处理，装配式生产和安装，完成强弱电系统、医气系统、设备系统的安装，既节材节能，又可以提高施工质量和施工效率，方便后期对单个电气功能模块进行检修、升级、改造。

（3）接口设计

完成单个单元模块的设计后，医院的各个部门就可以通过多个模块接口的连接形成一个整体^[8]。连接时可根据各个部分功能的要求进行刚性连接或柔性连接。刚性连接方式是模块与模块端口部件直接连接，它对模块的位置要求较高，而柔性连接是指两个模块通过中间媒介进行连接，它不要求两个模块在位置上相邻，对模块位置要求较为宽松。各个模块经过多样化的组合后，通过刚性连接或柔性连接的方式有机地结合在一起。

3.3 上海市皮肤科医院的单元模块设计

（1）专题门诊

专题门诊各自独立，互相之间有着相近的规模，延续皮肤病院门诊与治疗相结合的模式，自成一体。平面布局中将门诊设置在靠近公共交通的部位，经过门诊的筛查与截流，有序地向后部治疗区引导，使病患在最短的时间通过最快的路径，完成缓解病痛的有效治疗目的。

（2）住院部

住院部是医疗功能重复率最高的模块，主楼标准层面积1800平方米，标准柱网尺寸为8×8.1m，可根据面积需要划分为多个护理单元使用。设计中采用双廊模式，将病房设置在南向，两个病房占用一个标准柱网，病房镜像设置，这种布置方式能够使两个病房的卫生间贴邻，从而达到用设备井道的目的。病患通行走道与护士站以及其他辅助用房占用一个标准柱网；医生内走廊、教研及办公布置在北侧。前后走廊之间的空间属于公共区域，可作为器械辅助治疗使用，也可作为公共活动空间。位于标准护理单元东侧的公共区域因为有良好的景观条件，面向公园，被打造为医护病患的共享活动空间。

（3）医技部

皮肤病医院的检查和治疗多数需要医疗设备辅助完成，比如影像科，各种不同病症的患者都需要借助这些基础诊断辅助手段，设置在一层除考虑设备维护以及设备自重对结构的影响，更是为了兼顾门诊和住院的同时使用。与综合医院中的DR、CT、MR相比，皮肤病专科的浅表层诊断应用更为频繁，比如黑光诊断，皮肤CT，皮肤B超，皮肤镜等，由此衍生出无创诊断科，虽然也是影像检查的一部分，却又不尽相同。这两种基础建设条件相近的功能相邻布置，正是考虑到今后改扩建成本，将二者规模合而为一，以达到其中一个科室的扩张需求。靠近大厅一侧的候诊区域作为公共连接，将这些不同功能的模块化单元有机组合在一起。

图3 影像检查-无创诊断功能模块融合设计示意图

4 医院模块化施工

由于机电管线错综复杂，机电管线标高精度要求高，施工周期短，投入运营后根据应用需求、医疗设施的升级调整，机电管线修改升级较多，因此单元模块施工的难点在于如何高效、高精度地完成管线设备的安装。

机电管线的安装涉及暖通管线连接、医用气体管线连接、给排水管线连接等，各管线具体连接形式及方式如下：

（1）暖通管线连接方式

抱箍式连接：主要用于钢板圆通风管道和螺旋风管连接，先把每一管段的两端轧出鼓筋，并使其一端缩为小口。安装时按气流方向把小口插口，外面用钢制抱箍将两端的鼓箍抱紧连接，最后用螺栓穿在耳环中间固定拧紧。

插接式连接：主要用于矩形或圆形风管连接。先制作连接管，然后插入两侧风管，再用拉铆钉将其紧密固定。

插条式连接：主要用于矩形风管连接。将不同形式的插条插入风管两端，然后压实。

（2）医用气体管线连接方式

法兰连接：与管道上的法兰对应，通过螺栓固定法兰安装在管道中。法兰有凸面（RF）、平面（FF）、凸凹面（MF）等。

对夹连接：阀门安装在两片法兰中间，阀体上通常有定位孔以方便安装定位，用螺栓直接将阀门及两头管道穿夹在一起的连接形式。

焊接连接：阀体两端按对焊焊接要求加工成对焊坡口，与管道焊接坡口对应，通过焊接固定在管道上。

承插焊连接：阀体两端按承插焊要求加工，与管道通过承插焊连接。

（3）给排水管线连接方式

丝扣连接：应用范围为镀锌钢管，衬塑钢管。

法兰连接：需要拆卸、与设备阀门等连接。

承插连接：应用于室内、外铸铁排水管道。

5 模块化实施效果

模块化设计中采用标准的柱网，适用于各种功能用房，如门诊、病房、手术室等等，很大程度上提高了各个功能模块的搭建效率和空间利用率。各个模块又因使用功能上的不同而有着不同的功能布局：

首先，将门诊设置在靠近公共交通的部位，使得患者能以最高的效率接受诊治，并将患者有序地向后部治疗区引导，既提高了医院的诊断效率，也为医院各部门之间的协作运行建立起了桥梁；

其次，住院部设计时采用双廊模式，两个病房占用一个标准柱网，将护士站和辅助用房设置在中间，既实现了模块空间的高效利用，又能达到公共设施共用的目的；

再者，医技部的模块在设计时，将功能相近的模块相邻布置，兼顾了门诊和住院的同时使用，同时也为各个功能的转变提供了有效的应变能力，为扩建时增加模块的拼接提供了可能。

总之，对医院建筑进行模块化设计是医疗建筑现代化的必然趋势，模块化设计不仅提高了设计和施工效率，还为打造高品质的医患活动空间提供了可能，加速了国内医院配置的统一和现代化进程。对功能模块的精细化设计，更是弥补了医院建筑整体设计时的缺陷，展现了现代医院建筑先进的功能模块和灵活的空间布局。

6 结语

采用医疗单元模块化设计，可以在不影响整体架构的情况下完成整个医院系统的更新，有效地提高皮肤病医院的改造施工效率。上海市皮肤病医院由于其规模大，医疗服务需求广，科室分类多，其在单元模块化设计中遇到各种挑战。结合在设计和施工中的经验，提出以下几点建议作为参考：

（1）根据各个医院的功能对医院各部分进行分区，常规的医院的功能区主要包含管理部、门诊部、急诊部、住院部、检验部等，对于各个医院共用的功能模块可以进行整体设计、多个复制，以达到医院建筑高效设计和建造的目的。

（2）单元模块设计时应优先遵循标准化、模数化的原则，采用标准化柱网和预制装配式设计可以更好地提高后期施工效率，充分发挥单元模块化设计的优势。

（3）设计时要充分考虑机电管线的空间与荷载要求，应高效地将设备管线、门窗及装饰部件集成在模块中。

（4）施工时应重点加强暖通管线、医用气体管线、给排水管线等机电管线的安装连接，施工中应注意安全风险的控制。

参考文献

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