浅谈核化工厂房建筑设计

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【摘要】核化工厂房平面布置过程中，不断了解各专业工作原理及系统流程，合理划分功能分区，就近集中布置各专业用房，减少各专业之间相互干扰，减少公共服务面积;同时优化精简工作流线与疏散流线，设立核心交通枢纽，扩大楼电梯的服务面积，减少公共交通面积;此外充分利用各专业用房冗余面积，设置应急疏散、设备检修、工具备件等辅助功能用房，既方便了各专业设备管线布置，又简化了厂房体量，节约造价，缩短建设周期。

【关键词】核化工厂;厂房布局;建筑设计

一、项目概况

该设施位于中国西北某厂，主要功能为溶剂及氮氧化物回收，属于核化工厂房中的辅助工艺厂房，具有如下特点。

(一)国拨资金项目。核化工项目因其自身特殊性及敏感性，绝大部分项目的建造运营经费均由国防科工局拨付，节约每一分钱便成为设计、建造、运营等每个阶段的首要任务，对于设计者来讲，努力做到性价比最优便显得尤为重要。

(二)原创示范项目。本设施是我国首个放射性溶剂精馏及氮氧化物回收的突破性厂房，带有示范性、原创性、标志性的创新意义。其主要任务是对厂区产生的污溶剂进行精馏回收以及回收蒸发过程产生的氮氧化物，可满足厂区正常运行一年的污溶剂及氮氧化物的回收及重复利用。设计过程中，流程的优化、布局的合理、流线的便捷等不仅仅影响着最终生产能力的实现，今后的核燃料后处理项目有着足够的参考借鉴价值。尽可能做到布局合理、造价节约、运行低廉也就成了设计者义不容辞的义务。

(三)配套加急项目。本设施从设计周期到施工周期都相对比较紧凑，设计过程既要为功能考虑，也要为施工调试着想，设计上的体量简化，既可以为国家节省造价，又可以缩短建设周期，加快调试进度。基于上述条件限制，本设施设计伊始，就被赋予精简体量、节约造价、缩短工期的隐性任务。设计过程中，流程的简化、布局的合理、流线的便捷等都直接影响着最终目标的实现，因此，不断了解各专业工作原理及系统流程，合理划分功能分区，就近集中布置各专业用房，设立核心交通枢纽，充分利用各专业用房冗余面积，既方便了各专业设备管线布置，又简化了厂房体量，节约造价，缩短建设周期，加快施工调试的进度。为中试厂完善配套能力建设工程的展开提供良好的条件，并为后续核化工项目的建设完善提供良好的借鉴。

二、设计过程分析

本设施设计有两套工艺系统，污溶剂精馏以及氮氧化物回收。两套系统相对独立又相互依存。设计过程中，综合运用集中与分散相结合、分区与体块相结合、流动与共存相结合等多种布局手法，在生产流程、辅助流程、人员操作流程上重点着手，力求在满足功能需求的前提下面积最小，性能最优。

(一)划定功能分区。功能分区的划定，既方便了两套工艺系统的有序展开，又为各辅助系统的布置提供了便利。在经过多次的方案讨论之后，两套相对独立的工艺系统分区域布置，各自对应的辅助用房也逐渐清晰，功能分区初步划定。在此基础上，两套系统共用的辅助用房就近居中布置，分系统辅助用房根据系统流程尽量就近布置，同时考虑结构计算需要，满足各专业用房面积的前提下充分利用冗余面积，根据系统排布难易程度合理布置房间次序，在与各专业密切沟通，了解各专业系统流程之后，划定最终的功能分区。进而将各专业用房依次排布进对应的功能分区，厂房的平面布局便初步确定。功能分区的划定，可以在很大程度上方便各专业之间依照系统排布就近布置各自系统用房，减少各专业之间管线彼此交叉产生的面积浪费，同时在功能分区内部协调各专业之间的用房矛盾，也可以减少对其他无关专业的影响，加快设计进度。此外，功能分区划定过程中融入了各专业之间的接换，限定了分区面积，一定程度上压缩了各专业所需的独立检修操作空间，变独立为共用，各专业之间根据自身系统特点及需求共用检修操作空间。功能空间的多元化，为厂房体量的优化奠定了良好的基础。

(二)体块式布局。体块式布局，将各专业用房呈体块式竖向布置。核化工厂房因工艺系统及设备需要，层高均相对较高，少占地多占天的体块式布局方式便成为节约成本造价的又一有效手法。设计过程中，工艺系统及设备的竖向展开也为辅助用房的竖向布置提供了便利。各专业用房可以根据工艺流程及接口需要在各个标高与工艺设备对接，就近布置的专业用房与分层对接的管线，简化了各系统流程，缩短了管线长度，避免了管线之间过多的互相交叉，可以在很大程度上减少公共服务的面积。与此同时，体块式布局方式将各专业独立的内部系统用房布置在同一体块内，同一专业内部的管线接口等在自己体块内解决，各专业体块之间尽量减少互相干扰，减少管线互穿造成的公共区域面积。以通风专业为例，风机房的体量往往都是工艺系统之外的面积大户，风管的体积在各类管线中也是处于霸主地位。设计过程中，将通风专业用房布置在同一体块范围内，减少大体积风管对其他专业的影响，公共区域的面积也会相应减小。体块与体块之间仅存在必要的对外接口，其余管线均内部解决，减少交叉，减少干扰，同时，功能相近用房可合并到统一体块，分标高布置相关设备，管线走向等也可同时设置，将公共区域的管线进行分类，同时排布，共享走线区域，以达到节约公共服务面积的目的。

(三)设计核心交通枢纽。核心交通枢纽的设置，其初衷是扩大楼电梯的服务面积，减少公共交通区域的面积。在实际设计过程中，核心交通枢纽的设置，不仅仅在人员流线上发挥了方便快捷的联通作用，还为管线的竖向过渡及生产流线的完善提供了便利。核心交通枢纽的设置，可以极大地缩短人员流线，保证巡检及操作人员很便捷地到厂房任一区域，也可以缩短意外事故工况下的疏散距离，用于交通组织的公共服务面积也就相应减少。同时，在人员流线简化的同时，部分公共服务的管线也跟随交通枢纽的设置竖向布置，在每层展开布置的时候也会相应缩短，对于部分送排风、照明、报警控制、消防灭火的管线也有一个不小的节约。考虑到核化工厂房辐射分区的特殊性，橙区、绿区、白区均相对集中布置，全额分区内均独立设置竖向交通枢纽，并根据操作需求及使用频率等相应调整设计标准，并在满足规范要求的情况下，橙区交通枢纽分别设置有专用的疏散枢纽及工作联系枢纽，绿区、白区设置共用的交通枢纽。各个交通枢纽的设计，均在规范要求的前提下将服务面积扩展至最大，以减少不必要的交通服务面积。

(四)厂房体量简化。厂房体量的简化，就在于充分利用冗余面积及层高，就地布置一些控制柜、检测箱、工具间等用房，将厂房体量规整化，以达到各专业功能的同时实现。同时，在建筑高度上尽量减少不必要的服务面积，顶层检修平台由原先的经由交通枢纽进出，简化流线之后，设置专用的检修梯供进出之用。同时由于部分用房正常维修需要吊车辅助，采取局部抬高层高的方式，以方便结构计算及施工组织。为进一步压缩造价，经与工艺专业沟通，氮氧化物回收工段因整体流程有设备密封，且整体剂量不超过橙区限值，将吸收塔顶部楼板取消，与检修平台共用顶板，造价节约方面做到精细化、合理化、突破化设计。厂房的体量在经过层层紧凑式布局之后，也最终呈现出规整有秩的整体形态，对于设备布置、结构计算、施工组织均有不同程度的便利，做到布局优化的同时，为各个阶段的顺利开展也提供了便利。

三、设计经验总结

(一)设计理念的交流。理念先行是每一个设计从业者的基本素养，核岛及核化工设计工作尤为如此。设计理念的确立，对于一个项目的设计过程，都有着方向性的指导意义。方案的好坏、功能的优劣、效能的高低，归根结底都取决于设计者的设计理念。设计理念的交流，将每个设计者的理念去粕存优，不断将优秀的设计理念灌输给每一个设计者，在今后每一个厂房的设计工作中，共同学习，共同进步，共同优化。

(二)设计手法的推广。在建筑设计领域，存在着众多的设计手法，其在公共建筑、民用建筑以及工业建筑领域均可以保持互通。建筑布局的设计手法，在建筑设计领域无异于沧海一粟，其手法通用性更是无可厚非。具体到核电项目及后处理厂房，其工艺及辅助系统组成均与本设施类似，主工艺确定核心工艺流程，辅助及配合系统根据需要在主工艺系统周围布置，平面布局手法可以通用。分区式布局、体块式设计、体量式完善，在今后核化工厂房及核电厂房设计中，均可根据具体设计对象选取或者组合相应的设计手法，以达到性价比最优的设计成果，保证实用性、经济性、美观性。

(三)设计方案的适用。本设施是我国首个放射性溶剂精馏及氮氧化物回收的突破性厂房，是核燃料后处理项目不可或缺的功能组成，其功能布局及设计形式在今后的后处理厂项目设计中，都有借鉴参考意义，也为今后后处理项目的设计提供一个强有力的铺垫。

作者：李园园 单位：中国核电工程有限公司