上海市东大建筑设计（集团）有限公司
摘要：在科研项目的建设中，实验室建筑设计极为关键，科研活动的开展质量也会直接受到实验室建筑设计的影响。基于此，本文将简单分析实验室建筑设计的前提与原则，并以张江高科技园区科研教育区的某电磁兼容实验室建筑设计作为研究对象，深入探讨实验室建筑设计要点，希望由此能够为同类工程带来一定启发。
关键词：实验室建筑；电磁兼容实验室
前言：随着科学技术的快速发展，我国科研领域对实验室建筑的需求不断提升，各类实验室建筑工程也因此大量涌现，电磁兼容实验室便属于其中代表。但结合实际调研可以发现，在实验室建筑的设计中，规划的科学性、设计的针对性、前期调研的全面性往往很容易出现问题，而为了尽可能避免这类问题出现，正是本文围绕实验室建筑设计问题开展具体研究的原因所在。
1.实验室建筑设计的前提与原则
1.1设计前提
为保证实验室建筑设计的顺利、高质量完成，实验室建筑设计的前提必须得到重视，即科学规划、准确定位、前期调研，具体设计前提如下：（1）科学规划。实验室服务于科学研究与人才培养，因此实验室建筑设计必须考虑科研方向、涉及领域、发展方向、科研规模、行业发展现状缝内容，以此综合考虑预算投入、场地建设，国内外同类实验室的技术水平也需要得到重视。（2）准确定位。实验室建筑的设计应以实现实验室功能为目标，因此设计必须以实验室的准确定位为前提，以此确定实验室建筑的空间容量、目标、功能，并考虑有限资源的最大化作用发挥，技术安全规范与行业标准也需要得到重视。（3）前期调研。在设计实验室建筑前，前期调研工作的认真开展存在较高必要性，因此设计单位必须做好调研工作，并真正认识到调研工作的重要性，如设计过程遇到关注实验室使用等方面的特殊问题，必须与建设单位开展深入沟通，避免影响实验室建筑的正常使用[1]。
1.2设计原则
为保证实验室建筑设计质量，设计人员还应遵循一定原则，如高效原则、集约化原则、适宜性原则、循环利用原则、绿色环保原则，具体原则如下：（1）高效原则。实验室建筑设计需严格遵循高效原则，以此使用尽可能少的材料，并尽可能降低资源消耗，以此取得尽可能高的发展效益。在高效原则设计，设计还应实现实验室建筑空间组织、利用的高效化，因此设计不仅需关注空间的有效利用，设计师还应结合实验室建筑特点充分发掘三向度的空间。（2）集约化原则。近年来我国城市土地资源日渐紧张，因此实验室建筑设计理应贯彻集约化原则，以此更为合理的使用土地。在具体的实验室建筑设计实践中，用地空间的立体开发、地上及地下空间的利用效益发掘均需要得到重视。此外，设计还应积极采用各类新型的轻薄节能建筑材料，以此减少建筑空间占用，配合各类节能、环保技术，即可保证实验室建筑具备更高的能源集约化利用能力。（3）适宜性原则。实验室建筑所在地的地形地貌、气候特点等因素同样需要得到重点关注，以此保证设计能够符合各类客观条件，并更好满足使用需要。（4）循环利用原则。为响应国家倡导的资源节约型、环境友好型社会建设目标，实验室建筑设计需尽可能遵循循环利用原则，以此关注再利用与再循环两个方面。再利用要求设计能够实现各种建筑产品的多次使用，再循环则需要保证完善使用功能的建筑产品，能够在加工处理后再次变为可利用资源。（5）绿色环保原则。为提高实验室建筑的绿色性能，绿色环保原则也需要在设计中得到体现，如设置分质用水和循环用水系统、充分利用各类新能源、实现建筑的自然通风等，由此开展的设计同样需要得到重视[2]。
2.实例分析
2.1工程概况
为提升研究的实践价值，本文选择了位于张江高科技园区科研教育区6街坊B-2地块的电磁兼容实验室建筑设计作为研究对象。工程基地面积16011m2，原有6层保留建筑、新建电磁兼容实验室建筑的面积分别为17207m2与17616m2，电磁兼容实验室为地上6层、地下2层建筑，属于高层丙类厂房，室外地面至建筑最高处为32.95m，室外地面至主体建筑女儿墙顶为29.95m，地上、地下建筑耐火等级分别为二级与一级，抗震设防烈度为7度，设计使用年限50年，屋面防水等级为I级。建筑地上部分为计算机房、电磁兼容实验室及相关检测用房，地下一层及地下二层为机动车库和设备用房，地下二层机动车库部分战时为甲类防空地下室，常规武器抗力级别常6级，核武器抗力级别核6级，战时用途为二等人员掩蔽部，设计总指标图表1所示。
表1 设计总指标
2.2功能分区及平面布局
基于基地实际情况，电磁兼容实验室建筑采用L形的钝角状设计，南侧横向部分采用较为规整的柱网，布置规格为8.1m×7.5m；东侧竖向部分为适应电波暗室外形尺寸，柱网布置采用（7.9～9.0）m×（6.0～10.8）m的设计；地下室部分（主体建筑外）柱网采用8.2m×（6.0～8.4）m。
地下一层，主体建筑下层高、中心绿地下层高分别为5.00m、3.45m，采用平齐的楼板面设计，但层高不同，以此满足变配电房设置、地下车库顶板覆土等需求；地下二层，用于机械停车，层高为4.9m，通过提高停车位，机动车停放需求可得到较好满足，防空地下室位于上部主体建筑投影范围内；底层，主要设置数据处理及样品暂存处（南侧）、3m及10m法电波暗室（东侧）、业务接待大厅（东南侧），层高4.50m；二层，层高4.20m，设置计算机房（南侧）、电波暗室上空及屏蔽室（东侧）、接待大厅上空（东南侧）；三层，层高4.00m，设置计算机房（南侧）、10m法电波暗室及屏蔽室的上空（东侧）、检测车间（东侧）；四层，层高4.00m，设置计算机房（南侧）、检测车间（东侧）；五层，层高4.00m，设置检测车间；六层，层高8.00m，设置MIMO天线暗室（南侧）、SISO天线暗室（东侧）；为减小集中绿化面积被底层建筑占用，三、四、五层建筑北侧局部悬挑，设计也能够更好符合规划要求[3]。
2.3建筑防火设计
考虑到电磁兼容实验室的特殊性，设计师针对性开展了防火设计。电磁兼容实验室设计有三个消防登高场地，分别位于西侧、北侧空地、西北侧，三者的总长度为79.2m，远高于建筑物长边长度57.6m，每块登高场地的大小均在10m×15m以上，且边缘间隔距离不超过30m。通过设置直通疏散楼梯的入口，并针对性设置1m以上净尺寸的消防救援窗口，消防登高场地即可较好满足电磁兼容实验室的防火需要；设置环形消防车道于实验室建筑四周，利用基地内原有的7m宽道路和场地作为西北侧车道，东南侧消防车道与4米宽的检测辅助通道兼用；电磁兼容实验室的两层均为机动车库，结合建筑特点，将地下一层作为1个防火分区，地下二层则分为人防区和非人防区共2个防火分区，每个防火分区均设置有直通室外的楼梯2个。地上部分的每层设1个防火分区，一层西侧设有消防控制室及独立出入口，建筑的中间和两端设置疏散楼梯，以此满足人员的快速疏散需要；底层的3m及10m法电波暗室、六层天线暗室均拥有丁类火灾危险性，考虑到使用的特殊性，设备顶部未设置自动喷水。地上二三四层计算机房、地下一层变配电房采用气体灭火，同时整栋电磁兼容实验室设置火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统。
2.4民防工程设计
在电磁兼容实验室地下二层车库设计民防工程，平时、战时功能分别为汽车库、附建式甲类防空地下室。同时设计二等人员掩蔽所1个，防护单元1个，防护等级为常6级、核6级，防化等级为丙级。
2.5电梯设计
电磁兼容实验室建筑共设计4部无机房电梯，用于地面各层的货梯1部、位于建筑中部贯通地下地上的客梯2部、专用于地下车库的车库西北角客梯1部。
2.6建筑构造设计
采用200mm厚的加气混凝土砌块用于内外墙建设，采用中空玻璃与断热型铝合金型材作为外门窗，采用铝合金门窗的内门窗，采用钢质防火门用于楼梯间与设备机房，采用特级防火卷帘用于防火分区；地下防水工程防水等级为I级，采用抗渗混凝土作为主体结构，1.2mm厚高分子防水卷材两层作为防水层；屋面防水工程防水等级为I级，采用1.2mm厚高分子防水卷材两层、40mm厚C20细石砼保护层，并以1:3水泥砂浆20mm厚找平，同时采用80mm厚泡沫玻璃保温板，40mm厚水泥加气混凝土碎块（1:8），按2%找坡；采用30mm厚毛花岗石用于入口台阶及无障碍坡道，外墙采用干挂25mm厚花岗石。
2.7无障碍及智能化设计
东南侧主入口设计有无障碍坡道，规格为1200mm宽、1/10坡度，中间一部客梯兼无障碍电梯，电磁兼容实验室三层设置有无障碍厕位；地下一层电梯入口附近设置有残疾人停车位4个，且一侧设计有轮椅通道，宽度为1200mm；实验室底层接待台设有残疾人专用窗口；为保证人行流线不交叉，等候区和检测区连通处设置有门禁系统，整栋电磁兼容实验室建筑设有集消防、安保于一体的智能化系统控制室。
2.8建筑幕墙设计
电磁兼容实验室建筑采用构件式结构的石材幕墙，为备栓支承形式，石材厚度为25mm，规格为0.6m×0.9m，图1为设计效果图。
图1 设计效果图
结论：综上所述，实验室建筑设计需关注多方面问题。在此基础上，本文涉及的功能分区及平面布局、建筑防火设计、民防工程设计、电梯设计、建筑构造设计、无障碍及智能化设计、建筑幕墙设计等内容，则提供了可行性较高的实验室建筑设计路径。为更好保证实验室建筑设计质量，建筑的基本及特殊需求、未来变化必须得到设计人员的重点关注。
参考文献：
[1]李小狼.电力设备EMC测试的实验室设计思路——中国电力科学研究院电磁兼容实验室[J].安全与电磁兼容,2016(01):91.
[2]张竞竞. 现代实验室建筑设计与发展趋势研究[A].《工业建筑》2015年增刊Ⅰ[C].:工业建筑杂志社,2015:4.
[3]杨志远.实验室建筑的设计与布置[J].建设科技,2015(12):138-139.
论文作者:柏珽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/17
标签：实验室论文; 建筑论文; 建筑设计论文; 原则论文; 电磁兼容论文; 层高论文; 地下论文; 《基层建设》2019年第18期论文;