药物研究中心建筑设计剖析

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1当代实验建筑的新特点

从多方面实现建筑内部的灵活性。人性化的设计。舒适的实验环境能够为高强度工作的科研人员激发创造力，如适合人体工效学的座椅和灵活的工作台、令人愉悦的办公氛围、适当私密的声音工作环境、共享的交流空间等。

2郑州大学药物安全性评价研究中心设计理念

2.1项目概况

该中心不仅是我国中西部地区设在高校的第一个药物安全认证机构，郑州大学也将因此成为我国第4个具有药物安全性评价资质的高校。该中心位于河南省郑州市高新区的郑州大学科技园内。项目地块西侧紧邻长椿路，长椿路西为郑州大学新校区;北侧紧邻郑州大学理工学科平台;南侧为郑州九冶三维化工机械有限公司。基地地形平坦，东西约122m，南北约120m，总用地规模14432m2，约合14407.2m2(见图1和建筑视窗)。

2.2项目特点

2.2.1功能复杂

该中心包括药物药理实验、动物实验、办公研究、档案存贮、学术交流、贵宾接待等多种功能，这些功能各自均有其特殊的设计要求。尤其动物实验是一项复杂的系统工程，涉及建筑、空调、净化、生物学、微生物学、实验动物学等多个学科，不同于一般的实验设施。其最大特点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，对外环境、供电、供暖等均有特殊要求。此外，该中心还分别隶属于两个不同的单位，每个单位需要相对独立的出入口和户外空间;怎样解决建筑的复杂性、独立性与完整性就成了设计者面临的问题。

2.2.2环境特殊、形象设计要求高

该中心所在地段紧邻郑州大学新校区工科园，业主要求建筑风格既要体现现代大学的人文特征，又能创造朴素的文化内涵。郑州大学新校区工科园的主体建筑以方形体量为主，框架梁与柱均突出墙面，整齐统一，光影关系明晰;色调以灰白色为主;大片玻璃幕墙与实体墙面形成鲜明的对比，整个建筑群呈现出严谨、有序的理性特征(图2)。该中心与郑州大学工科园遥相呼应，因此，在建筑风格上与其尽量协调，并在此基础上突出现代实验建筑的理性特征。

2.3设计原

则实验建筑需要满足其首要功能:科学实验。基于对该项目的深入分析，制定了如下设计原则。1)科学性:严格遵循各种国家与行业的标准与规范;功能分区科学合理，满足科学实验的设计要求。2)完整性:总体布局与建筑风格都尽量延续该地段环境的完整性。4)人性化:在设计中贯彻人性化的因素，尽量创造宜人的工作实验环境。5)可持续性:在建筑、结构、材料等设计中强调绿色、环保与可持续的理念。

2.4总平面设计

地段西侧是高新区的主干道:长椿路，将主入口设置在地块西侧中部，使其稳重、大气，标识明确。该中心包括主楼、动物实验楼(北配楼)和实验动物中心三个部分(图3)。主楼6层，东西向排布，正对主入口，形成良好的景观展示。实验楼(北配楼)4层，位于主楼北侧，南北朝向，与主楼之间通过4层连廊相联，既便于独立使用，又便于功能联系。实验动物中心5层，位于主楼南侧，同样南北朝向，其主入口朝南，便于独立使用。主楼、实验楼(北配楼)和实验动物中心三部分呈倒“∏”布局，围合成主广场区，主广场区以硬质铺地和绿化为主，满足日常车辆交通、人员集散的需要;3个功能区布局紧凑，分区合理，既不相互干扰，又联系紧密。总平面布局严格遵循“人车分流、人货分流、污洁分流”的规划理念，围绕基地四周形成6m宽的环形车辆通道，日常办公人员由主广场直接进入各个功能区;车流及货物运输进入地块后，由6m宽的环形车辆通道引导到达各个功能区。

2.5建筑单体设计

主楼高23.8m，建筑面积6101m2，柱网采用6.9m×7.2m。为了与北配楼和实验动物中心相协调，1层层高定为4m，2～6层高则根据药学实验室的功能需要定为3.8m。1层主要布置有门厅、会议等一些常用功能;2层主要安排工作人员办公室;3～6层为药学实验室。北配楼高17.6m，建筑面积3882m2，柱网采用6.0m×7.5m。由于北配楼主要供动物实验用，因此，层高设为4.2m。1～2层为小屏障区，即普通级动物实验区，主要安排有犬、猴、兔、豚鼠饲养与实验室;3～4层为大屏障区，SPF级动物实验区。主楼南侧为实验动物中心，高21.8m，建筑面积3587m2，柱网采用6.0m×6.9m，层高4.2m。1层为综合办公教学区;2层为小屏障区，普通级动物实验公共平台，2～5层为大屏障区，SPF级动物实验区。该中心的功能布局很好地体现了设计原则，并满足了建筑对科学实验的空间需求和实验流程的空间序列(图4)。

2.6立面设计

该建筑的特殊性使立面设计充满着挑战，体现在以下几个方面:1)动物试验建筑与办公建筑并列的矛盾。一般动物实验室对微环境要求极为严格，因此，国际上大多采用全密闭、无开窗的形式，这种形式往往会沉闷、压抑，与主楼的办公建筑风格极为不符。2)该建筑与郑州大学、高新区建筑风格协调的问题。该中心位于郑州大学东侧的科技园区内，可以说是郑州大学建筑风格在校外的延伸与体现。如何将高校建筑与实验建筑风格更好地融合是在设计过程中时刻需要探讨的话题。3)实验建筑风格与人性化设计的矛盾。封闭、严谨与理性是实验建筑所体现出的特有风格，这种风格与人性化设计所要求的开敞、明朗与亲切形成了矛盾，而如何解决这种矛盾正是该项目的魅力所在。通过对上述几个方面的思考，最终主楼以竖向窗为主，仅在交通部分采用大面积落地玻璃窗;北配楼与试验动物中心则以实墙为主，入口和楼梯间采用玻璃幕墙和混凝土框架相结合。从建筑西广场望去，三者通过一致的建筑材料、统一的立面划分与突出墙面的梁柱框架达到了完美的统一。主楼沉稳、坚定，体现了郑州大学厚重的性格特征;南北两幢配楼简洁有力，轻盈与凝重、透明与封闭的对比极好地诠释了实验建筑的性格。整个建筑朴实无华，细腻耐久，将自然的有机因素和严肃的科学形象相结合，没有丝毫的张扬，却依然醒目(图5、图6)。

2.7技术设计

该项目除了满足一般的技术规范要求之外，还需要满足GB19489—2004《实验室生物安全通用要求》、GB50346—2004《生物安全实验室建筑技术规范》、GB14925—2001《实验动物环境及设施》和GB50591—2010《洁净室施工及验收规范》等相关规范要求。

2.7.1采暖通风设计

该中心主楼空调系统为风机盘管加新风系统，新风采用自然补偿。北配楼和实验动物中心空调系统均采用集中式中央空调系统，其中除2层采用舒适空调外，各楼层均采用全新风净化空调系统，排风系统采用高效过滤排风机组集中高空排放。各实验室每个房间内的通风设备独自构成一个或多个相互不影响的系统，从而达到每个实验室之间的排风互不影响。

2.7.2电气设计

该中心的试验电力采用双电源放射式供电，设备末端配电箱自动切换，普通电力树干式供电，照明和空调分开供电，火灾报警、有线电视、保安监控、微机通讯等不能间断供电设施双电源供电，并在相应设备房设不间断供电电源(UPS电源)。

2.7.3节能设计

郑州四季分明，年温差较大，建筑物的外墙和屋面均需采取保温隔热措施。屋面与外墙保温层均采用挤塑聚苯板;外窗采用中空玻璃(空气层厚度10mm)，气密性等级不低于3级(0.5＜q≤2.5)。北配楼和实验动物中心的实验部分由于有恒温、恒湿的要求，因此，北配楼和实验部分基本不开窗。

2.7.4环保设计

环保设计包括对废水、废气和固体废弃物的处理。该中心的废水主要包括实验废水和职工生活污水，以实验室废水为主。病毒实验室废水经全自动高压灭菌器灭菌后与其他废水以及经处理的生活污水混合后进入调节池，经提升、沉淀、消毒(接触时间不小于1.5h)后达标排放。实验室所排空气经过滤处理后，通过楼顶排气管达标排放。固体危险废弃物包括一次性手套、口罩、卫生帽等固体废物、废培养基和实验动物尸体。按照国务院有关规定，将医疗废物分类放入防渗漏、防锐器穿透等符合国家有关环境保护要求的专用容器内，并设置明显的危险废物警示标识和说明，并指定专人负责危险废物的集中管理，设置专门收集箱。

3结语

通过近半年的设计，经由若干方面的努力与配合，郑州大学药物安全性评价研究中心施工图终于得以完成，现正处于施工阶段。坚信不久的将来，这座现代化的实验建筑必将为河南省药学安全认证的发展做出极大地贡献，同时，为郑州市高新区的城市面貌增添新的亮点。

本文作者:韦峰徐维波工作单位:郑州大学建筑学院