本文作者:

邢立华 深圳市建筑设计研究总院有限公司本原医疗设计研究院院长

摘   要:超大规模医院是与城市发生密切关系的复杂系统,对城市与医院而言均是挑战。其人流、车流、物流、能源、资源的系统组织复杂度随规模扩大而急剧增加,组织模式的变化也由量变转为质变,传统的医院设计方法难以应对,亟需探索新模式。本文以华中科技大学协和深圳医院(南山医院)改扩建项目实践案例为切入点,剖析紧缩用地条件下超大规模医院改扩建面临的挑战与难点,提出“动态式时空规划与辩证式矛盾平衡”的规划策略;通过研究超大规模医院关键要素与城市的交互关系,探讨项目中对“复合式街区构架、枢纽式交通布局、交融式公共体系、网络式物流系统”设计理念的运用,为超大规模医院新模式探索提供借鉴意义。

关键词:医院与城市;超大规模医院;改扩建;紧缩用地;新模式探索

1、研究背景

为确保城市健康运作,医疗资源的规划布局与城市发展要保持动态平衡。而在中国很多城市的快速发展过程中,这种平衡往往被打破。

提到医疗资源,就会提到“每千常住人口床位数”这一指标,这是健康城市的评价指标,是衡量城市医疗资源与城市人口是否匹配的重要参数[1]。深圳作为一座仅有40年发展历史的城市,是中国快速城市化发展背景下,城市面临医疗资源严重不足窘境的典型代表[2]。2015年,深圳市每千常住人口床位数3.4张,远低于全国5.1张的平均水平[3]

为了弥补医疗资源不足的短板,“十三五”期间,深圳市开启医疗机构的大建设。囿于深圳土地资源紧张,没有足够的医疗储备用地,在紧缩用地条件下建超大规模医院成为深圳医院建设的无奈之选,进而导致深圳医院建设普遍出现“三高”现象——在高密度城区,建高规模、高容积率的医院。这种基于中国特殊国情及深圳特殊城市背景的现象,对城市与医院而言,灾难与挑战并存,我们很难在世界其它城市中找到借鉴案例,传统的医院设计方法已难应对,亟需探索新模式。

2、研究对象

超大规模医院目前尚未被准确定义。当医院规模大到一定的程度就不再是简单的建筑群,而是与城市发生密切关系的复杂系统[4]。结合笔者多年的实践经验,本文将1,500—2,000床规模的医院定义为大规模医院,2,000床及以上规模的医院定义为超大规模医院。“大”与“超大”都能体现其作为复杂系统的特质,有共性也有差异——在复杂性的深度及广度上,前者是“量”的影响,后者是“质”的变化。

从定性来分析,超大规模医院的人流、车流、物流、能源、资源的系统组织复杂度会随规模扩大而急剧增加,导致组织模式的变化由量变转为质变;从定量来判断,超大规模医院可以由“床位数”与“建筑规模”两个指标来衡量。目前我国以“床位数”作为经典指标,将1,500床位作为编制标准上限,对应配置医疗资源与建筑规模——比如2021年制定的《综合医院建设标准》中,对于大于1,500床规模的医院并无明确说明,相关医院建设指标参照1,500床规模的参数配置[5]。 

度量复杂系统很难有严格的科学界定,但是建立相关的度量尺度有助于我们描述复杂性的程度[6]。站在经济学维度研判,结合目前中国公立医院的医疗体制与管理模式,“1,500床”接近医院规模效益临界点,床位数再增加可能会导致经济效益递减[7];站在建筑学维度分析,“2,000床”将会导致医院建筑系统出现“质变”——以能源供给为例,2,000床规模医院用电量需求接近4万kVA,超过该临界值需要配建110kV变电站,医院能源供给模式会发生“质”的变化[8]

以“1,500床”与“2,000床”为阈值界定“大规模医院”与“超大规模医院”的范围,有助于我们从宏观上理解医院建筑的复杂性变化带来的影响,从而提出有效的运营管理策略与建筑设计策略。

总平面图

3、挑战分析

华中科技大学协和深圳医院(以下简称南山医院)改扩建项目是深圳“十三五”期间医院建设面临挑战的典型案例。它是在紧缩用地条件下的超大规模医院,又是改扩建项目,项目具有多重的矛盾性与复杂性。

南山医院项目设计起始于2016年初,拉开了深圳“十三五”期间医院大建设的序幕。由于其复杂性,改扩建建设至今仍在持续进行中。项目基地位于深圳市南山区都市核心区,交通较为拥堵,三面临路,东北角为地铁一号线桃园站,并有规划中的地铁十二号线;用地条件局促,需满足其周边三侧居住区的卫生间距与日照要求,以及南侧加油站的防爆安全距离要求。基地西侧为征迁用地,拆改与建设同步实施。南山医院被定位为深圳市西部区域性医疗中心,业主计划在原有650张床位的基础上进行改扩建,通过征迁土地将用地扩增至8.68万㎡,最终形成2,500张病床规模、总建筑面积59.3万㎡、容积率为4.7的超大规模医院。南山医院改扩建项目聚集了医疗建筑可能遇到的所有复杂工程矛盾与设计矛盾,最突出的有4个难点:规模大、用地紧、交通繁、时序杂。 


基地现状

3.1  规模巨大

南山医院建成后每日人流量将在4—5万人次,人流量达到这种数量级别的医院更像一座微缩城市。

3.2  用地紧张

项目床均占地仅为34.72㎡/床,远低于国家相关建设标准,医院只能垂直发展。高密度、高容积率会把某些问题推到极限的临界状态,比如交通、日照、环评、消防等限制条件会变得极为苛刻。同时,并不充裕的用地条件也会加剧医院与城市的紧张关系。

3.3  交通繁忙

项目位于都市核心区,基地周边是城市早晚高峰期的交通拥堵点,医院建成后带来的巨大交通增量会加剧拥堵程度,造成城市“交通病”。

3.4  时序复杂

南山医院除保留旧外科住院楼(后期改造)外,其余旧楼均拆除。改造、拆除、新建、腾挪等诸多矛盾环环相扣、相互嵌套,牵一发而动全身。

4  规划方法

紧缩用地条件下的超大规模医院改扩建,面临双重维度的挑战:一是复杂改扩建时序带来的工程挑战;二是在“三高”背景下超大规模医院的设计挑战。

4.1  动态式“时空”规划

改扩建项目不应只看静态的空间结果,而应同时考虑时间因素,整合建设期间各时空矛盾要素,使其相互影响叠加形成最终设计结果,即动态式“时空”规划。这要求建筑师解决两个层面的规划问题,即时性规划与动态性规划,这是改扩建医院设计最重要的方法论。前者强调静态,后者关注变化。

南山医院组织人流的主要出入口面向南山大道,医院改扩建与南山大道的地铁12号线建设同步进行,导致项目原本有限的施工条件更加局促,确保不同建设阶段有序组织医疗流线成为规划设计的难点。

基于有限的腾挪空间及复杂的工期变化,不同建设阶段的流线组织规划需要不断调整,在“即时性”与“动态性”两个维度上寻求最大公约数。具体而言,南山医院改扩建规划实施遵循以下几个原则。

南山医院改扩建规划实施原则

项目采用一次性规划,分4个工段实施策略。第一阶段,利用基地东南侧空地建设国际诊疗中心楼,前期作为门诊综合楼,容纳旧门诊楼所有科室功能的同时新增300住院床位;主体采用钢结构设计,缩短施工进度。第二阶段与第一阶段同步作业,先完成基地西侧拆迁,然后进行管线迁改、基础供给设施建设(新建锅炉房、污水处理站);最后进行综合住院楼、医技及科研行政楼的建设。第三阶段,将旧门诊楼及附属设施拆除,建新门诊综合楼,调整国际诊疗中心(前期门诊综合楼)并正式投入使用。第四阶段,将原有外科住院楼进行整体升级改造。

国际诊疗中心

国际诊疗中心中庭

4.2  辩证式矛盾平衡

改扩建医院项目过程中的矛盾往往不是单一的,而是各种矛盾要素编织形成的多维矛盾系统;且改扩建项目由于涉及征迁、拆改、腾挪、分期等问题,矛盾相互制约甚至冲突,往往一个矛盾的解决方案会加剧另一个矛盾。这需要我们辩证地看待矛盾之间的关系,既要考虑其不可调和性,也要审时度势地进行取舍。

“辩证式矛盾平衡”是指正确看待局部与整体的辩证关系,即“局部次优,整体最优”[9],以寻求矛盾体系平衡的最优解。例如,在南山医院的设计过程中,各方最纠结的是急救中心的设计问题——是一步到位还是随着建设阶段进行腾挪?前者省时省力,也节省造价,但极大掣肘其它医疗功能布局;后者则意味着反复折腾、造价高,但从长远看更符合医院整体功能规划。“长痛”还是“短痛”——这是一个问题。设计团队经过反复利弊分析后最终选择后者,以最大程度平衡诸多矛盾,优化整体医疗规划布局。

在设计过程中不断否定与调整,是对复杂项目认知过程的一种客观再现。最终整体规划布局充分利用“双地铁”的交通便利设置门急诊楼,采用“双街”布局模式分别组织门诊与住院;以医技平台为核心,形成8h/24h运营分区;行政科研楼、后勤楼、传染楼设置在基地西侧。“双街”系统串联起所有医疗单元,形成一个强有力的整体。

“双街”组织模式

5  设计创新

传统的设计方法很难应对超大规模医院带来的挑战,需要探索新模式。本章节通过研究超大规模医院关键要素与城市的交互关系,提出新的设计理念与组织模式。

5.1  复合式街区构架

人流组织效率是提升超大规模医院品质的决定性因素。针对人流量大的特点,团队提出“复合式街区架构”的组织概念,打破传统医院采用单一医疗街的组织模式,将医院划分为若干“功能街区”,形成更加复合的街道系统。网络化的布局在医院与城市之间建立多个“接口”,快速引导城市不同方向的人群便捷到达。对于超大规模医院而言,该布局模式可以与城市形成更友好的连接关系。这种组织概念可以有效区分人群、提高组织效率,同时按人群分区的特点也为疫情时期避免交叉感染奠定了系统保障基础。


复合式街区示意图

南山医院设计围绕门诊患者、住院患者及访客、医务人员几类主要人群进行街道设置:以医技为核心形成门诊街、住院街、医护街3个公共体系。门诊街、住院街分别组织门诊患者与住院患者的检查流线、避免交叉感染;同时,住院街衔接起各建设时期完成的住院楼,为大量访客提供清晰的寻路体系[10]。医护街则从更宏观的建筑尺度建立“医患分流”体系,为行政后勤与门诊医技提供便捷的工作联系。

另外,考虑到降低能耗维护,结合深圳海洋性气候特点,3个公共体系分别采取了不同的设计策略:门诊街设置空调系统,为全天候室内空间;医护街采用“骑楼式”设计手法,形成半开敞的灰空间;住院街则基于团队在香港大学深圳医院项目中的成功实践,采用生态式设计策略,顶部设计开放式张拉膜围护结构,利用“热压通风”原理将热空气导出形成空气对流,在不设置空调系统情况下,这种创新性设计可以为患者带来舒适的体感温度,为医院节省大量能耗。

5.2  枢纽式交通布局

研究超大规模医院的交通组织方案,需要以城市设计的视角,宏观思考医院和城市的关系。超大规模医院的交通组织特质与枢纽交通建筑有很多类似点:日人流量大、停车量大、高峰期车流大。因此采用立体交通组织模式,向枢纽交通建筑学习是解决超大规模医院交通组织问题的有效路径。

超大规模医院的交通流量会引发周边城市区域的交通阻塞。如果周边市政道路承载量有限,仅靠扩增地下停车场并不能解决交通问题,需要在城市与医院之间建立新的组织模式,团队称之为“枢纽式交通布局”。不同于传统意义的医院地下停车空间,“枢纽式交通”是城市道路的延伸,有效地在城市与医院之间建立起交通“缓冲区”,避免小汽车排队对城市造成交通拥堵[11],使城市与医院的交互边界更加整体有机。

南山医院设计充分利用地下空间,建立南北两条贯穿基地的“下穿市政路”。将到达医院的机动车快速疏导引入地下空间,并结合下沉采光庭院创造无风雨落客接驳区。北侧“下穿市政路”的设置尤为关键,结合医院对面城市公园绿地设置车行出入口,避免南山大道由南至北车辆地面掉头带来交通拥堵。经过科学的交通测算,这种交通布局策略既能高效组织医院交通,也能极大缓解南山医院周边城市交通压力。

交通枢纽节点

5.3  交融式公共体系

医院建筑由于其特殊的功能性质及复杂的流线组织,与城市之间需要一定的空间纵深。紧缩用地条件下的超大规模医院对城市造成很大的压迫,混杂的人流会极大降低城市公共街区的环境品质。因此重构医院与城市友好关系,相比形象工程,更重要的是重塑城市公共空间品质。

南山医院最大的优势是双地铁接驳,通过交通预测,未来会有35%的使用者可通过地铁到达;南山医院用地紧张,入口广场与城市公共街区相互重叠,两者没有明显的边界。结合这两个因素,方案颠覆了传统主入口的形象设计,采用集成设计策略,将医院门诊入口大厅、出租车落客接驳、地铁接驳、地下商业、下沉广场等一系列空间和设施整合设计,形成一个开放、立体、复合的“城市客厅”。它既是医院门诊主入口,也是城市街区重要的公共场所——通过地铁到达的患者可以通过地下公共空间直接进入医院,同时下沉广场的商业配套也为地铁站的城市人群提供服务。“城市客厅”是医院与城市交通转换的节点,地铁接驳与出租车接驳无缝换乘,为患者与城市人群提供交通便利。医院地下商业街垂直连通门诊街与住院街,水平融合“城市客厅”与落客接驳区。这种“交融式公共体系”消解了城市与医院的功能边界,其集成化的设计策略在城市与医院之间建立一个连续、丰富、立体的共享系统。无论人们通过什么样的交通方式到达医院,都可以感受到这样一种充满人性化的公共服务体系。


城市客厅

这是南山医院最具特色的空间组织模式,巧妙化解超大规模医院与城市的紧张关系,为城市创造富有特色的公共体系。交融式空间系统建立新的组织范式,将人流、车流、商业服务完美融于一体,是医院建筑与轨道交通有机融合的典范。

交融式公共体系示意图

5.4  网络式物流系统

物流系统是超大规模医院能否高效运转的关键因素之一。物流系统规划有软件与硬件之分,软件强调管理理念与顶层设计,硬件是物流选型与技术措施。传统医院设计往往只关注后者,并且在医技流程确定后再进行物流规划与选型,是在中观、微观层面上进行完善与补充,导致物流规划设计具有一定的被动性与局限性。超大规模医院的物流系统需要有更清晰的顶层设计,才能在物流系统与医院各系统之间建立更高的匹配度。

超大规模医院物流规划需要与功能规划、空间规划进行交互式设计,形成一套独立完整并与功能空间适配的物流网络。正如路易斯·康提出的“服务与被服务”空间思想一样,这套物流体系应该在建筑空间中有独立的结构与形式,清晰而自明[12]。团队提出了“网络式物流系统”,它是由水平与垂直两套“物流高速路”体系组成的立体运转网络。网络化的物流布局能够并联起所有的医疗单元,为超大规模医院提供高效的物流解决方案。

南山医院设计方案采用“网络式物流系统”理念,在塔楼与裙房之间设计架空层,利用架空层搭建物流水平“高速路”,作为物流快速交换的转换层,塔楼与裙房设置若干物流垂直“高速井”,将物流快速引入到水平“高速路”进行转换。这样可以避免物流系统在水平功能层穿越防火分区,并利于其维护检修;水平“高速路”还可以为未来AGV人工智能机器人预留高速运转的工作场所。与此同时,架空层的规划设置还带来其他好处,如为病患提供景观活动花园、作为塔楼的设备转换层、创造风廊形成空气微循环等等。可以说,复合的架空层集合了建筑学、景观学、工程学与物流学等专业知识,是在紧张用地条件下最有效的集成设计策略。

南山医院的物流体系经过反复科学论证,最终形成以箱式物流为主,以气动物流、垂直仓储物流、被服收集及垃圾收集系统的混合式物流体系为辅。该物流规划理念为南山医院高效运作提供保障,其混合式物流论证也为深圳的大规模医院建设项目提供了借鉴意义。

鸟瞰效果图

6、结语

医院建筑作为一种独特的建筑类型,有其特有的逻辑体系与结构范式[13]。新冠疫情后,中国进入一个全新的医院大建设时期,各地陆续出现超大规模医院的建设需求,“十三五”时期深圳医院建设的经验与总结是借鉴的范本。结合现阶段的中国国情,超大规模医院有其存在的客观性与价值,但我们必须清醒认识到其带来的挑战是全方位的,需要建筑师提升设计维度,以更宏观的视野重新考量医院建筑与城市空间的共生关系,不断拓展医院建筑的内涵与外延。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家卫生健康委员会. 全国健康城市评价指标体系(2018 版)[EB/OL]. 

[2] 孟建民,韩艳红,李宝山,等. 精益规划: 深圳医院建设与城市未来[M]. 南京: 江苏凤凰科学出版社, 2018.

[3] 深圳市卫生和计划生育委员会. 关于印发深圳市区域卫生规划(2016—2020年) [EB/OL]. (2017-6-9). [2022-1-3]. 

[4] 孟建民. 新医疗建筑的创作与实践[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.

[5] JB110-2021综合医院建设标准[S].北京: 中国计划出版社, 2021.

[6] (美)梅拉妮·米歇尔.第一推动丛书综合系列:复杂[M]. 唐璐, 译. 长沙: 湖南科技出版社, 2018.

[7] 罗桢妮,林晓欣,林培君,等. 基于数据包络分析法的医院规模效益研究[J]. 中国医院, 2016, 20(07): 21–23.

[8] 10kV及以下业扩受电工程技术导则[S]. 2018版. 中国南方电网有限责任公司, 2018.

[9] Lipsey R G, Lancaster K. The General Theory of Second Best. Review of Economic Studies, 1956–1957, 24(01): 11–32.

[10] 郝晓赛. 寻路视角下的医院建筑研究与设计[J]. 当代建筑, 2021(05): 42–47.

[11] 邢立华. 医院交通动线组织系统性初探[J]. 医养环境设计, 2017 (07): 78–81.

[12] 钟曼琳, 李兴钢. 结构与形式的融合——路易斯康的服务与被服务空间的演变[J]. 建筑技艺,2013(03): 24–27.

[13] 罗运湖. 现代医院建筑设计[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2010.

注释:

1.次优理论(Theory of the Second Best)最早由经济学家理查德·利普西(Richard Lipsey)与凯尔文·兰开斯特(Kelvin Lancaster)于1956年发表的论文《次优的一般理论》中提出,该理论证明 “如果在一个均衡的体系中出现某些情况,使得帕累托最优的某个条件遭到破坏,那么即使其他条件都得到最优满足,结果未必是令人满意的,换句话说,如果帕累托最优的所有条件不能全部同时满足,则满足某一部分就是最好的决策”。