藥物研究中心建筑設(shè)計剖析

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1當(dāng)代實驗建筑的新特點

從多方面實現(xiàn)建筑內(nèi)部的靈活性。人性化的設(shè)計。舒適的實驗環(huán)境能夠為高強(qiáng)度工作的科研人員激發(fā)創(chuàng)造力，如適合人體工效學(xué)的座椅和靈活的工作臺、令人愉悅的辦公氛圍、適當(dāng)私密的聲音工作環(huán)境、共享的交流空間等。

2鄭州大學(xué)藥物安全性評價研究中心設(shè)計理念

2.1項目概況

該中心不僅是我國中西部地區(qū)設(shè)在高校的第一個藥物安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)，鄭州大學(xué)也將因此成為我國第4個具有藥物安全性評價資質(zhì)的高校。該中心位于河南省鄭州市高新區(qū)的鄭州大學(xué)科技園內(nèi)。項目地塊西側(cè)緊鄰長椿路，長椿路西為鄭州大學(xué)新校區(qū);北側(cè)緊鄰鄭州大學(xué)理工學(xué)科平臺;南側(cè)為鄭州九冶三維化工機(jī)械有限公司。基地地形平坦，東西約122m，南北約120m，總用地規(guī)模14432m2，約合14407.2m2(見圖1和建筑視窗)。

2.2項目特點

2.2.1功能復(fù)雜

該中心包括藥物藥理實驗、動物實驗、辦公研究、檔案存貯、學(xué)術(shù)交流、貴賓接待等多種功能，這些功能各自均有其特殊的設(shè)計要求。尤其動物實驗是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及建筑、空調(diào)、凈化、生物學(xué)、微生物學(xué)、實驗動物學(xué)等多個學(xué)科，不同于一般的實驗設(shè)施。其最大特點是需要全面控制微生物及防止交叉污染的措施，并且能耗大，對外環(huán)境、供電、供暖等均有特殊要求。此外，該中心還分別隸屬于兩個不同的單位，每個單位需要相對獨(dú)立的出入口和戶外空間;怎樣解決建筑的復(fù)雜性、獨(dú)立性與完整性就成了設(shè)計者面臨的問題。

2.2.2環(huán)境特殊、形象設(shè)計要求高

該中心所在地段緊鄰鄭州大學(xué)新校區(qū)工科園，業(yè)主要求建筑風(fēng)格既要體現(xiàn)現(xiàn)代大學(xué)的人文特征，又能創(chuàng)造樸素的文化內(nèi)涵。鄭州大學(xué)新校區(qū)工科園的主體建筑以方形體量為主，框架梁與柱均突出墻面，整齊統(tǒng)一，光影關(guān)系明晰;色調(diào)以灰白色為主;大片玻璃幕墻與實體墻面形成鮮明的對比，整個建筑群呈現(xiàn)出嚴(yán)謹(jǐn)、有序的理性特征(圖2)。該中心與鄭州大學(xué)工科園遙相呼應(yīng)，因此，在建筑風(fēng)格上與其盡量協(xié)調(diào)，并在此基礎(chǔ)上突出現(xiàn)代實驗建筑的理性特征。

2.3設(shè)計原

則實驗建筑需要滿足其首要功能:科學(xué)實驗。基于對該項目的深入分析，制定了如下設(shè)計原則。1)科學(xué)性:嚴(yán)格遵循各種國家與行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范;功能分區(qū)科學(xué)合理，滿足科學(xué)實驗的設(shè)計要求。2)完整性:總體布局與建筑風(fēng)格都盡量延續(xù)該地段環(huán)境的完整性。4)人性化:在設(shè)計中貫徹人性化的因素，盡量創(chuàng)造宜人的工作實驗環(huán)境。5)可持續(xù)性:在建筑、結(jié)構(gòu)、材料等設(shè)計中強(qiáng)調(diào)綠色、環(huán)保與可持續(xù)的理念。

2.4總平面設(shè)計

地段西側(cè)是高新區(qū)的主干道:長椿路，將主入口設(shè)置在地塊西側(cè)中部，使其穩(wěn)重、大氣，標(biāo)識明確。該中心包括主樓、動物實驗樓(北配樓)和實驗動物中心三個部分(圖3)。主樓6層，東西向排布，正對主入口，形成良好的景觀展示。實驗樓(北配樓)4層，位于主樓北側(cè)，南北朝向，與主樓之間通過4層連廊相聯(lián)，既便于獨(dú)立使用，又便于功能聯(lián)系。實驗動物中心5層，位于主樓南側(cè)，同樣南北朝向，其主入口朝南，便于獨(dú)立使用。主樓、實驗樓(北配樓)和實驗動物中心三部分呈倒“∏”布局，圍合成主廣場區(qū)，主廣場區(qū)以硬質(zhì)鋪地和綠化為主，滿足日常車輛交通、人員集散的需要;3個功能區(qū)布局緊湊，分區(qū)合理，既不相互干擾，又聯(lián)系緊密。總平面布局嚴(yán)格遵循“人車分流、人貨分流、污潔分流”的規(guī)劃理念，圍繞基地四周形成6m寬的環(huán)形車輛通道，日常辦公人員由主廣場直接進(jìn)入各個功能區(qū);車流及貨物運(yùn)輸進(jìn)入地塊后，由6m寬的環(huán)形車輛通道引導(dǎo)到達(dá)各個功能區(qū)。

2.5建筑單體設(shè)計

主樓高23.8m，建筑面積6101m2，柱網(wǎng)采用6.9m×7.2m。為了與北配樓和實驗動物中心相協(xié)調(diào)，1層層高定為4m，2～6層高則根據(jù)藥學(xué)實驗室的功能需要定為3.8m。1層主要布置有門廳、會議等一些常用功能;2層主要安排工作人員辦公室;3～6層為藥學(xué)實驗室。北配樓高17.6m，建筑面積3882m2，柱網(wǎng)采用6.0m×7.5m。由于北配樓主要供動物實驗用，因此，層高設(shè)為4.2m。1～2層為小屏障區(qū)，即普通級動物實驗區(qū)，主要安排有犬、猴、兔、豚鼠飼養(yǎng)與實驗室;3～4層為大屏障區(qū)，SPF級動物實驗區(qū)。主樓南側(cè)為實驗動物中心，高21.8m，建筑面積3587m2，柱網(wǎng)采用6.0m×6.9m，層高4.2m。1層為綜合辦公教學(xué)區(qū);2層為小屏障區(qū)，普通級動物實驗公共平臺，2～5層為大屏障區(qū)，SPF級動物實驗區(qū)。該中心的功能布局很好地體現(xiàn)了設(shè)計原則，并滿足了建筑對科學(xué)實驗的空間需求和實驗流程的空間序列(圖4)。

2.6立面設(shè)計

該建筑的特殊性使立面設(shè)計充滿著挑戰(zhàn)，體現(xiàn)在以下幾個方面:1)動物試驗建筑與辦公建筑并列的矛盾。一般動物實驗室對微環(huán)境要求極為嚴(yán)格，因此，國際上大多采用全密閉、無開窗的形式，這種形式往往會沉悶、壓抑，與主樓的辦公建筑風(fēng)格極為不符。2)該建筑與鄭州大學(xué)、高新區(qū)建筑風(fēng)格協(xié)調(diào)的問題。該中心位于鄭州大學(xué)東側(cè)的科技園區(qū)內(nèi)，可以說是鄭州大學(xué)建筑風(fēng)格在校外的延伸與體現(xiàn)。如何將高校建筑與實驗建筑風(fēng)格更好地融合是在設(shè)計過程中時刻需要探討的話題。3)實驗建筑風(fēng)格與人性化設(shè)計的矛盾。封閉、嚴(yán)謹(jǐn)與理性是實驗建筑所體現(xiàn)出的特有風(fēng)格，這種風(fēng)格與人性化設(shè)計所要求的開敞、明朗與親切形成了矛盾，而如何解決這種矛盾正是該項目的魅力所在。通過對上述幾個方面的思考，最終主樓以豎向窗為主，僅在交通部分采用大面積落地玻璃窗;北配樓與試驗動物中心則以實墻為主，入口和樓梯間采用玻璃幕墻和混凝土框架相結(jié)合。從建筑西廣場望去，三者通過一致的建筑材料、統(tǒng)一的立面劃分與突出墻面的梁柱框架達(dá)到了完美的統(tǒng)一。主樓沉穩(wěn)、堅定，體現(xiàn)了鄭州大學(xué)厚重的性格特征;南北兩幢配樓簡潔有力，輕盈與凝重、透明與封閉的對比極好地詮釋了實驗建筑的性格。整個建筑樸實無華，細(xì)膩耐久，將自然的有機(jī)因素和嚴(yán)肅的科學(xué)形象相結(jié)合，沒有絲毫的張揚(yáng)，卻依然醒目(圖5、圖6)。

2.7技術(shù)設(shè)計

該項目除了滿足一般的技術(shù)規(guī)范要求之外，還需要滿足GB19489—2004《實驗室生物安全通用要求》、GB50346—2004《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》、GB14925—2001《實驗動物環(huán)境及設(shè)施》和GB50591—2010《潔凈室施工及驗收規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范要求。

2.7.1采暖通風(fēng)設(shè)計

該中心主樓空調(diào)系統(tǒng)為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)采用自然補(bǔ)償。北配樓和實驗動物中心空調(diào)系統(tǒng)均采用集中式中央空調(diào)系統(tǒng)，其中除2層采用舒適空調(diào)外，各樓層均采用全新風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)，排風(fēng)系統(tǒng)采用高效過濾排風(fēng)機(jī)組集中高空排放。各實驗室每個房間內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備獨(dú)自構(gòu)成一個或多個相互不影響的系統(tǒng)，從而達(dá)到每個實驗室之間的排風(fēng)互不影響。

2.7.2電氣設(shè)計

該中心的試驗電力采用雙電源放射式供電，設(shè)備末端配電箱自動切換，普通電力樹干式供電，照明和空調(diào)分開供電，火災(zāi)報警、有線電視、保安監(jiān)控、微機(jī)通訊等不能間斷供電設(shè)施雙電源供電，并在相應(yīng)設(shè)備房設(shè)不間斷供電電源(UPS電源)。

2.7.3節(jié)能設(shè)計

鄭州四季分明，年溫差較大，建筑物的外墻和屋面均需采取保溫隔熱措施。屋面與外墻保溫層均采用擠塑聚苯板;外窗采用中空玻璃(空氣層厚度10mm)，氣密性等級不低于3級(0.5＜q≤2.5)。北配樓和實驗動物中心的實驗部分由于有恒溫、恒濕的要求，因此，北配樓和實驗部分基本不開窗。

2.7.4環(huán)保設(shè)計

環(huán)保設(shè)計包括對廢水、廢氣和固體廢棄物的處理。該中心的廢水主要包括實驗廢水和職工生活污水，以實驗室廢水為主。病毒實驗室廢水經(jīng)全自動高壓滅菌器滅菌后與其他廢水以及經(jīng)處理的生活污水混合后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)提升、沉淀、消毒(接觸時間不小于1.5h)后達(dá)標(biāo)排放。實驗室所排空氣經(jīng)過濾處理后，通過樓頂排氣管達(dá)標(biāo)排放。固體危險廢棄物包括一次性手套、口罩、衛(wèi)生帽等固體廢物、廢培養(yǎng)基和實驗動物尸體。按照國務(wù)院有關(guān)規(guī)定，將醫(yī)療廢物分類放入防滲漏、防銳器穿透等符合國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)要求的專用容器內(nèi)，并設(shè)置明顯的危險廢物警示標(biāo)識和說明，并指定專人負(fù)責(zé)危險廢物的集中管理，設(shè)置專門收集箱。

3結(jié)語

通過近半年的設(shè)計，經(jīng)由若干方面的努力與配合，鄭州大學(xué)藥物安全性評價研究中心施工圖終于得以完成，現(xiàn)正處于施工階段。堅信不久的將來，這座現(xiàn)代化的實驗建筑必將為河南省藥學(xué)安全認(rèn)證的發(fā)展做出極大地貢獻(xiàn)，同時，為鄭州市高新區(qū)的城市面貌增添新的亮點。

本文作者:韋峰徐維波工作單位:鄭州大學(xué)建筑學(xué)院