高校科研用房的建设思考——以四川大学水电试验场改造为例

高校科研用房的建设思考——以四川大学水电试验场改造为例

刘东昭

四川大学基建处 四川成都 610065

摘要：科研建筑作为一种特殊的建筑形式，通常按照民用公共建筑的标准进行设计，甚至有的地方管理部门完全按照教育类建筑进行建设管理。但是随着高校、科研机构等科研基建上的不断投入，学科交叉不断深化，科研建筑的形式与内涵越来越复杂，从理论研究到中试生产，科研建筑的覆盖范围从民用建筑已经扩展到工业建筑甚至上升为特殊装置。本文以高校基建管理角度，以四川大学水电试验场大流量供回水系统改造项目为例，提出关于高校科研类建筑的建设管理思考。

关键词：高校建筑，高校基建，科研用房，建筑设计

1.前言

《科研建筑设计标准》自2020年1月1日实施，对科研建筑做出了新的定义与管理要求。根据科研活动的形式，划分为多种不同功能类别，包括通用实验区、专用实验区、办公区、展示区、教学实验区、试验区和野外科学观测研究站等。由于科研活动的复杂性，文理工农医每个类别、每个学科都有不同的科研用房需求，对建筑的选址、结构形式、功能分区、设备设施、环境保护等都有不同的要求。

以四川大学的科研用房基建项目为例，大致包括化学化工类科研用房、生物医药类科研用房、机械制造类科研用房、建筑水利工程类科研用房、文史商艺类科研用房，以及理工医学科交叉的综合性科研用房。化学化工类科研用房对通风排气要求较高，生物医药类科研用房对废弃物处理要求较高，机械制造类科研用房对结构承载要求较高，建筑水利工程类科研用房对空间尺度要求较高，文史商法类科研用房对环境氛围要求较高，交叉学科科研用房对用水用电和结构设备都要求较高，可能需要高稳定的电源和高标准的生化医学防护标准。在校园规划中，需要根据学科学院类别，合理划分校园功能分区，综合布置各类科研用房的选址，保障校园环境、交通组织以及科研用水、用电及排污环保设施。

2.项目情况

四川大学水工科研试验场建于2003年，占地约30亩，主要作为水利水电学院与水力学国家重点实验室科研和实验教学基地，场地建有水利水电设施模型用于进行水利工程、安全和生态环境保护的科学实验。特殊的科研内容需要几十米的场地用于等比例模拟河流山川和水利水电设施，并且为了减少日晒雨淋对水利试验水流的影响，必须建设遮阳遮雨设施。为保证水流流量，需要使用水泵机房驱动水循环模拟不同类型的河流。

本试验场修建年代较早，长期采用钢管桁架篷布的形式和临时水泵作为场地保障系统。经过两次地震后，水利模型基础出现了渗水情况，影响了水利试验。2018年开始对本场地进行系统改造，主要包括水工试验场地钢结构大棚、水泵供水回水系统及场地总平工程等建设内容。

根据使用单位科研需要和场地情况，最大限度利用场地空间，在试验场内布置了两个门式型钢结构的大棚区域。A区试验大棚由三跨组成，单跨23米，平均净高6米，至拱顶净高9.4米，总面积4139平方米。B区试验大棚由一跨18米的钢结构组成，平均净高6米，至拱顶净高9.1米，总面积632平方米。两组不同面积的大跨度钢结构大棚，解决了水工试验场特殊的空间需求。大棚按照七度烈度设防，屋架采用拱式三角桁架构成，屋面采用PVC防火帆布，主要考虑自身荷载和风压荷载，基础采用钢筋混凝土独立基础，并通过纵向地梁连接保证整体刚度。钢结构的焊接、机械连接等进行质量检测，并按设计施工规范进行除锈、防火、防雷处理。本区域采用了工业厂房的设计理念，通过常规技术方案经济有效的解决了水利模型试验对大空间尺度的需求。

水泵供水回水系统由水泵房、地下蓄水池、高位蓄水池组成。水泵房中包含2台350S44A和3台500S35单级双吸清水离心泵；地下蓄水池1425立方米埋设在水泵房一侧用于模拟一般河流水系；水泵房屋顶设置一座250立方米的高位水箱模拟高水头水利设施，最高水位距离地面高25米。五台水泵采用卧式型号并设置隔振基础，进出口阀门均采用明杆铸铁闸阀，出水管上的止回阀采用防水锤缓闭消声止回阀。地下水池的倒流防止器采用低阻力倒流防止器，水头损失不大于0.03MPa。由于水泵功率较大，为水泵房设置一台1250KVA/10KV预装式箱式变电站为本次水泵房项目供电，10KV电源由江安校区3#开关站引来一路10KV电缆，10KV进线电源利用场地内已有通道引至水泵房附近手孔井，由箱式变电站接至水泵房控制室内的低压线路。由于需要模拟高水头水电站，必须将水提升至20多米高的水箱，水泵房内必须设置水锤消除装置，防止紧急情况停机导致压力水流的重力和惯性，产生水流冲击波损坏阀门和水泵。

3.思考

高校建筑作为公共建筑，首先是按照教育类建筑的规定进行规划设计。按照《普通高等学校建筑面积指标》的规定，普通高校必须配置教室、实验实习、图书馆、宿舍、食堂等十二项基本办学用房，专职科研机构研究用房、重点实验室、产学研及创业用房、医学临床教学实习用房等作为根据学校类型选择配置的校舍。科研实验用房的功能根据学科类别、科研方向甚至具体的实验需求都会产生差异化的用房需求，作为高校基建管理部门必须以人为本，根据学校学科事业发展规划制定校园基建规划，合理布置科研试验区域，科学论证科研实验项目。对全校可以共享利用的科研用房，可以规划校级层面的分析测试共享中心，服务不同学科或交叉学科。对于具体的科研用房项目，必须认真调研分析科研单位的需求，对实验类别、设备选型、结构荷载、通风排烟等进行论证，总结制定设计任务书，尽量通过技术成熟的工程技术方案实现科研用房需求。尽可能选择有相关设计经验的专业设计院或高校设计院，对科研用房设计建设过程中可能存在的超出土木工程领域的专业技术问题提前谋划。对于土木建筑工程类的科研用房，本身也可作为新技术、新材料、新设备的实践对象，让高校基建与科研内容结合，促进教学、科研和管理的融合发展。

参考文献

[1]JGJ 91-2019,科研建筑设计标准[S].中华人民共和国:住房和城乡建设部标准定额研究所,2019.

[2]建标191-2018,普通高等学校建筑面积指标[S].中华人民共和国:住房和城乡建设部 国家发展和改革委员会,2018.

作者简介：刘东昭（1987-）、男、四川大学基建处，山东烟台人、助理研究员