管网布置对实验室平面灵活性的影响

摘要：当今信息化时代，实验室无疑是各国、各地区之间展开科技和人才竞争的最好见证和载体之一。科技的发展，人们对医药科技的进步也越来越关心，针对目前医药类实验室的相关理论探索多从宏观出发而较少以微观入手的研究现状，本文着力于建筑设计层面，以管网布置对医药类实验室建筑灵活性设计问题为研究对象并展开研究。

关键词：实验室；管网布置；灵活性

科研实验活动区、工程管线系统等空间成分的相互位置，这些空间成分连同建筑的主体结构，构成了科研过程全部环节的空间环境。因此，功能要求、管线布置以及建筑的结构体系相结合，共同组成了决定实验室单元的参数体系。

实验室建筑的管网较多，设计者在方案设计阶段，就应该注意研究管网系统组织与统一，妥善解决管网与结构体系的关系，力求使管网布置既经济合理，便于使用和维修，又有利于改装和发展。

管道井布局方式的选择将对服务设施管道的走向和长度、室内净高、消防措施乃至整个建筑设计产生巨大的影响。主要的管道井分布类型包括管廊式、分散式竖向管井和集中式竖向管井三种布局方式。

分散式竖向管井缩短了水平服务管道，可增加房间净高，各实验室中服务设施规模相对较小；服务设施独互运作，能单独关闭进行维护，不会对其它设施产生影响。但是这种布局方式占地面积相对较大，楼板需要更多加固措施（管道要穿过楼板）。集中式竖向管井的设备间相对较小，但是水平服务管道横穿其它房间，如果规模较大可能影响室内净高。如果建筑规范、基地因素或者经济性等因素限定了建筑层高，宜采用分散式的布局方式，分散布置的管道井更适应越来越高的卫生要求。

一、管廊式

中间设管廊，内部为一个通敞的空间，可灵活布置水平或竖向管网，一般用于管网要求较多的实验室，这种实验室空间分隔较自由。

单独管廊带：将各种管线集中一起设置管廊带，便于管理，使得实验室也更加整洁。管廊带按可变工艺流程选择位置。在一般的实验室中，这种走廊常置于实验室的中心地带，可为各个实验室提供所求。管廊带内除留有检修通道外，一定要留有管线扩建预留地，以预防实验室的工艺改变或者应付将来的扩建需求。所以，一般管廊带占地面积及空间都较大。管廊带的平面形式常依实验室的总体布局要求而定，一般常见的有一字形和丁字形等。

如杜邦医药化学楼，服务走廊与建筑的公共区域是分开的，建筑的灵活性则是通过这条走廊获得，所有的工程系统都暴露在开放的顶棚内。工程系统连接在每个实验室的后部，允许维护人员不进入试验区域就可以做出改变。玻璃器皿和化学药品的储藏室也可以从服务走廊进入而无需使用实验室入口。

当然，对各种管线的敷设在实验室设计中尚有多种形式，如设于走廊吊顶中；分设在各实验室吊顶中等，但这些做法常应用在小型实验室中，对近代大型实验室已不能满足。

二、分散式竖向管井

具有水平布置的主干线和在一些垂直布置的分干线。在分散式竖向管井中，分干线垂直地贯穿工作区，并限制了在建筑使用过程中变更工艺与平面布置的可能性。这样的管线系统是最经济的一种，并在实践中被广泛采用。一般适用于竖向为支管，水平方向为干管的管网系统，或排风系统较多的实验室。竖向管井可设在建筑中间（内管井），也可设在建筑外侧（外管井）。内管井一般靠近内柱布置，在楼板上预留孔洞，或局部作双梁，以便竖管通过，也可将柱子作成空腹形式（如N形、H形等），与管井结合。使用外管井的情况下，可以使室内空间布置的灵活性更大一些。

具有这类管线系统的建筑，可建议用在这样一类科研所中：即在基本上不改动平面布置的范围内要求有工藝的灵活性。

在这种模式中，工程管线的竖向通道，包在专门的壁龛中，可以从单侧或两侧使用

（一）在具有单排布置分干线、单侧活动的建筑中，每一层的壁龛服务一个实验室单元，管线壁龛的间距，一般相当于结构平面布置模数的纵向柱距。这些建筑的宽度不超过12—14米。单侧布置的实验室设计，利用建筑的有利朝向，可以创造最大的舒适。（二）具有双排布置分干线、单侧活动的直线型建筑，更为经济。实验室布置在由壁龛形成的走廊两侧，壁龛的深度一般为0.6—0.8米（三）在具有单排布置分干线、双侧活动的建筑中，每层的管线壁龛分为两个实验单元服务。这类建筑的平面空间处理特点是：因为走道的存在，在空间组织中，有必要将管线转接到走道后面的实验房间中去。（四）在具有单排布置分干线、单侧活动的建筑中，建筑的宽度不超过12—14米，可以形成大厅式的统一的工作空间；（五）具有双排布置分干线、单侧活动的建筑，可以形成大厅式的统一的工作空间。管线的预检和修理，只能在工作空间进行，这就引起一系列使用上的不便。此外，布置在外墙里的管线壁龛，减少了采光口面积。如果必须使实验室与外界环境的影响隔绝时，采用这种形式是合适的。

在美国哈佛大学新建科学中心，就是采用了外管井形式。该建筑物外墙一侧为U形后张预应力钢筋混凝土柱子，柱高三层直通顶层机械室。外管井与结构柱相结合，在柱内布置排风管、水管及电管。另一侧采用了外廊，在廊下可以吊挂各种水平管网，同时对于防火、疏散及遮阳也有一定作用。由于各开间均设有管井，且无内柱，室内空间分隔的灵活性较大，使建筑能灵活布置，以适应化学、生物学、地质学、物理学、数学、统计学及天文学等系实验室的要求。

三、集中式管井

具有竖向集中布置的干线和水平布置的分配线，是在技术层中，布置有各种各样管线的实验用房的建筑群。

将管道竖井集中设置在建筑物的旁侧或中间。各层设水平技术层，一般适用于竖向为干管，水平方向为支管的管网系统。这种型式，由于管井采用独立结构体系，便于实验室结构体系的统一化及标准化。管网可方便地通向各使用点，结合采用灵活隔墙及活动式家具设备，可取得一个灵活性很大的实验空间。

在集中型中，管网分干线被布置在工作区范围内的每层水平地带中，因此对工艺和平面布置变更，提供了广阔的可能性。在这种情况下，实验室房间在纵向和横向都可以变更，这种管线布置在实践中应用很广，可用于在功能和平面布置上要求有高度灵活性的实验室。

在采取集中式管井的建筑形式中，由工程管网主干线的垂直方向集中点逐层地引出水平的分干线：

（一）在每个分区中心具有管线集中点的建筑中，为了在水平方向布置管线，要求有高度为1.2—2.4米的空间。这些管线一般布置在承重楼板和轻质吊平顶之间，检修管线是在工作室内，从吊平顶下面进行的；

（二）具有布置在建筑物外部的管线集中点的建筑中，管线系统组织的特点——水平线相当长和设有技术层。管线的服务与实验房间完全隔开，改变管线系统的组成和容量，不会引起困难，而且基本上不会中断实验工作。

在英国布利斯托尔工业大学科学建筑中，实验室的结构则采用预应力钢筋混凝土密肋楼板，便于楼板下作吊顶，形成水平技术层。水、电及天然气管网均在集中竖井内，各层水平方向布置环状管网，并有支管通向各使用点，吊顶及地面上有规律地布置接管口及下水口，通过软管与实验管架相连接。

顶层设空调小室及排风机房。楼板上预留孔洞，盖以50毫米厚的预制混凝土活动盖板，可根据需要灵活布置排风竖管。所有的家具设备均采用活动式，当家具搬走后之，室内便是形成一个开敞的大空间。这种实验室建筑的结构体系便于统一化，标淮化，增加了室内空间布置的灵活性，提高了实验单元的通用性，使其易于适应不同实验内容的要求，同时也促进了实验室建筑的工业化。

四、结语：

论文通过对管网布置的形式进行分析，提炼出其对医药类实验室建筑灵活性设计的影响因素，希望通过对一些案例的整理归纳与研究，能够挖掘出隐藏于个案之中的、与设计理念相对应的、行之有效的方法和策略。

参考文献：

[1]研究实验室建筑.丹尼尔·D·沃奇 帕金斯与威尔公司著 中国建筑工业出版社.

[2]实用实验室设计.瑞·弗格森著.中国建筑工业出版社.

[3]实验室建筑设计.陆轸.中国建筑工业出版社.

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