1 工程概况

　　武汉火神山医院是全功能呼吸系统传染病大型专科医院^[1]，优于或高于国家建设标准。医院设有接诊大厅、医技楼、ICU、病房楼、附属用房。医技楼有3台CT室、1间功能检查室、1间手术室、检验科、血库等医技用房。病房楼分三区两通道(污染区、半污染区、洁净区、病人通道、医护人员通道)。病房为负压病房，并设缓冲间及独立卫生间。ICU楼包含接诊区、重症监护中心及院区安防监控室3部分功能。附属用房包括救护车洗消间、衣物消毒间、垃圾暂存间、焚烧炉、尸体暂存间、吸引站、液氧站、污水处理站、雨水调蓄池、液氯投放间等，功能比常规医院更齐全。

　　火神山医院采用鱼骨状布局，每根鱼刺都是独立的医疗单元，医护人员与患者在活动空间、交通路线上进行分区分流，实现三区两通道设计。病房楼建筑方案采用3m×6m模块化、标准化集装箱拼装而成^[2,3,4]，每个集装箱模块高度集成化，结构及部分管线均可在工厂加工，运输到现场拼装完成。

　　火神山医院为装配式集装箱模块化建筑^[5]，集装箱排布总量约1 600个。

　　2 深化设计

　　2.1 目的

　　深化设计是高效实施项目EPC施工模式，充分释放E能力，催化设计、采购、施工深度融合，促进项目快速建造，确保医院按期交付的方法。

　　2.2 工作思路

　　深化设计全过程是以有什么用什么，高效建造为指导思想。以设计院设计方案图为依据，根据资源组采购锁定现状，排查材料采购清单缺项，寻找可替代产品资源，减少后期施工找不到图纸资源，需要变更图纸再找资源的情况。在设计院设计方案图基础上，进行项目可实施性推演，根据推演情况，对图纸进行细化、补充与完善，减少后期施工中出现碰撞、施工难度大或不能施工的情况。

　　2.3 工作安排

　　火神山医院以中建三局总承包公司为深化设计牵头单位，统一协调(中建三局二公司、三公司、武汉建工)深化设计中出现的重难点，对各公司采购不同情况，统一标准模块设计变更，集中与设计院进行确认。

　　3 集装箱排布深化设计问题与解决思路

　　3.1 深化设计进度与施工进度同步

　　火神山医院深化设计进度需在最短时间内完成，若深化设计进度滞后会影响后续采购、施工、安装等工作，很难实现医院按期交付。

　　解决思路如下:(1)为确保应急医院的深化设计质量及进度，公司安排深化设计人员集中在中信建筑设计研究总院有限公司办公，与设计人员同步深化，减少后续设计变更;(2)深化设计人员到施工现场进行技术支持，现场办公解决施工问题，并协助进行设计变更处理。

　　3.2 集装箱尺寸与原建筑设计方案标准模数偏差

　　原建筑设计标准模块平面尺寸长、宽分别为6 000,3 000mm;采购集装箱标准模块平面尺寸长、宽分别为6 055,2 990mm;标准模块平面误差长、宽分别为55,-10mm。

　　按建筑设计方案两横+一竖布置原则，即病房为2个标准模块横放+走道为1个标准模块竖放布置，出现拼装误差6 055-2×2 990=75mm，远大于标准模块间隙10～12mm，若缝宽处理不当会产生屋面防水漏水隐患和影响室内后期装修等问题。多个病房的组合如图1所示。

　　图1 多个病房组合  

　　以过道箱体尺寸为总控，房间箱体宽缝(75mm或138mm)留在标准模块间分户墙(双墙)位置，箱体间穿过位置的缝应为10～12mm密拼方式。走道箱体的缝应为10～12mm密拼方式，拼装误差消除在3个走道箱体(1个标准组)范围内，如图2所示。

　　图2 误差消除方案平面  

　　3.3 集装箱尺寸偏差导致建筑平面累计误差偏大

　　原建筑设计平面长、宽分别为129 000,72 000mm;采购集装箱放样平面长、宽分别为130 397,72 729mm;平面累计误差长、宽分别为1 397,729mm。

　　按原建筑设计方案平面功能布置集装箱原则，出现拼装误差长度方向累计1 397mm，宽度方向累计729mm。偏差产生如下问题:(1)原筏板设计不能满足集装箱排布要求;(2)影响现场施工方案选择，出现靠西侧挡土墙位置空间不够等问题。

　　对采购集装箱实际尺寸，按1∶1比例进行深化设计(见图3)，重新排布，根据深化设计平面布置图重新设计筏板边界线位置，绘制筏板位置误差图，指导现场筏板后续增补施工(见图4)。

　　图3 1∶1比例绘制集装箱排布 

　　3.4 集装箱深化设计与其他专业协同

　　集装箱与其他专业分开深化设计，施工现场出现如下问题:(1)风管与门位置冲突;(2)防火门封堵干涉分管吊挂结构;(3)现场楼板开孔位置与结构冲突等，现场返工问题严重。

　　针对应急项目制定各专业集中深化设计策划方案，对标准模块采用BIM技术^[6]三维模拟施工，解决深化设计碰撞问题，降低结构安全风险(见图5)。

　　图4 现场筏板偏差分析  

　　图5 BIM三维模型  

　　3.5 箱体包边标准件尺寸不统一

　　传统集装箱包边件尺寸标准化，但集装箱群吊装拼装时，会产生一定安装误差，特别是难以统一集装箱间的包边件尺寸，处理不当会有渗水隐患，影响室内建筑观感。

　　屋面缝封堵按伸缩缝位置包边件方式进行深化设计，解决屋面缝隙问题。楼板、阴阳角、立柱包边件根据现场实际尺寸进行深化设计。

　　3.6 双开门质量增加导致墙板承载力不足

　　现场采购的双开门重165kg，超出设计使用要求，按原设计方案施工会引起房间墙板(75mm厚夹芯板)承载力不足，可能出现墙板破坏或倒塌风险。

　　根据集装箱结构受力特点，将门荷载直接传递到集装箱钢梁上，让墙板不受门的重力荷载。现场在门两侧增加槽钢进行加固，槽钢与集装箱上、下钢梁进行焊接连接，槽钢固定好后再安装双开门。

　　3.7 施工条件变化引起深化设计变更

　　由于受西面挡土墙施工影响，最西侧一列集装箱不具备吊装条件，不能及时施工，影响集装箱整体安装进度。

　　以方便施工、对医院建筑功能影响最小为原则，采用现场多方案研讨形式，根据讨论结果及时优化集装箱排布方案，西侧指廊集装箱整体向东偏移3 000mm，相应连廊部分也同时调整建筑功能，及时与设计院沟通确认实施方案。

　　4 防水屋面构造深化设计问题及解决措施

　　4.1 结构材料选取

　　建筑防水屋面设计采用压型钢板金属屋面，传统做法常采用方钢管屋架或H型钢轻钢形式，但材料采购、加工制作、运输、施工周期较长，难以满足施工交付要求。

　　以因地制宜、有什么用什么的原则，盘点公司资源库储备，钢管架(48×3.2钢管)材料库存约1 548 212.9m，合计5 824.496t，完全满足防水屋面结构设计需求量，故选取钢管架(48×3.2钢管)作为防水屋面结构设计材料，大大节省材料采购、安装时间。

　　4.2 钢管架搭设方案优化

　　防水屋面结构钢管架搭设方案以施工工期为导向，须确保屋面结构安全可靠，结合屋面下部支撑箱体的结构受力特点，大大增加防水屋面结构方案深化设计难度。

　　考虑屋面设备影响及集装箱排布方案，对比分析搭设方案，结合优化计算分析结果，选择结构受力合理、安装高效的搭设方案(见图6):(1)方案1立柱间距3.0m×3.0m，为交叉撑;(2)方案2立柱间距1.5m×3.0m，为人字撑;(3)方案3立柱间距3.0m×3.0m，为人字撑;(4)方案4立柱间距3.0m×3.0m，为人字撑，向外悬挑1.5m。初步分析结果如下:(1)方案1布置杆件数量较少，但上弦杆跨度较大，结构变形最大;(2)方案2布置杆件数量较多;(3)方案3杆件数量适当，上弦跨度与方案2一样。综合分析可知，方案3的构造结构受力合理，现场搭接效率较高。最后考虑屋面对纵向集装箱防水效果及檐口集装箱布置的影响，决定让横向桁架两侧檐口悬挑1.5m，故选择方案4为防水屋面结构施工方案。

　　图6 方案对比分析  

　　经计算，确定1.0恒荷载+1.5风荷载为最不利组合，按方案1立柱间距3.0m×3.0m布置时，上弦杆强度不满足规范设计要求;按方案3采用人字撑，立柱间距3.0m×3.0m布置时，杆件强度、刚度计算结果均满足规范设计要求，故结构选择方案3。

　　5 结语

　　1)火神山医院要在10d内完成，深化设计进度与质量是按期交付的关键，应急项目前期应提升对深化设计重要性的认识，思想上需足够重视。

　　2)针对应急项目制定合理的深化设计出图标准，应对施工人员专业素质不足问题，增加出图量(平立剖、对应不同产品尺寸大样详图、安装详图、材料清单、现场变更图等)，提升出图深度及质量。

　　3)总结现有应急医院深化设计经验，编制《应急医院深化设计图集》，为应急医院提供标准化解决方案。

　　4)应急医院施工工地需深化设计人员驻场，及时解决因施工条件变化引起的变更设计工作，确保项目顺利推进。

　　5)武汉火神山医院深化设计需做到2个零距离沟通，即与设计零距离沟通和与施工零距离沟通，为项目顺利推进提供保障。集装箱群深化设计过程中碰到诸多问题，其中实施阶段最突出，深化设计人员经讨论研究后，结合现场条件，提出解决方案，当然此方案有一定局限性、时效性，可能不是最合理的，但在当时施工情况下是最快、最有效的。