中美科研建筑给排水设计规范对比研究 5页

给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering中美科研建筑给排水设计规范对比研究黄鹭1，牛春晓1，王华2，汪长征1，张雅君1(1．北京建筑大学环境与能源工程学院城市雨水系统与水环境教育部重点实验室，北京100044；2．中科院建筑设计研究院有限公司，北京100190)摘要：科研建筑是指科研实验室等用来从事科学研究和实验工作的建筑物类型。近年来随着中国建筑行业的发展，科研建筑模式与功能有了很大的变化，因此对科研建筑设计规范进行研究相当重要。笔者立足于科研建筑这一主题，着重于科研建筑设计的给排水部分，研究美国科研建筑设计标准、规范和政策的独特之处，结合国内现状，调研中国科研建筑设计标准现状，对中美科研建筑规范体系进行对比研究，为提出适合中国科研建筑的设计方法提供思路。关键词：科研建筑；给排水；设计规范；对比研究中图分类号：TU202文献标志码：B文章编号：10019—7767(2014)05一0113—05ComparisonStudyofScientificResearchonDesignCodesforBuildingWaterSupplyandDrainagebetweenChinaandAmericaHuangLu，NiuChunxiao，WangHua，WangChangzheng，ZhangYajun当今美国在规范制定上全球领先．并且在很多领域形成了权威和垄断。中国与美国相比还存在相关规范、标准一带而过；设计标准、规范要求偏低；未充分发挥各部门连接作用，标准制定不完善等等差距。随着涉外工程量的增大，研究分析美国独特的建筑管理理念，了解、熟悉并掌握相应的法律法规．尽快缩小与发达国家的差距，赶超世界先进水平成为了国内施工企业发展的当务之急。对科研建筑的相关研究是中国企业迈进高新技术企业行列．对科研创新和技术进步的迫切需要；同时对提高中国科研建筑给排水设计水平，完善设计理念具有重要现实意义。1中国科研建筑给排水设计规范现状研究科研建筑，特别是科研实验室的新建、扩建和改建，不仅包括对先进、合理的仪器和设备的引进，还要从对环境的影响、防护措施以及基础建设等方面进行整体规划和布局设计，比如电气、给排水、暖通等。随着科研建筑功能和模式发生巨大变化．该类设计项目的需求日益增加。现阶段中国的科研建筑领域虽然发展很快。但技术水平、管理水平等综合素质与发达国家相比仍然较低。尽管国家相关部门已出台了相应的规范、规定。但是其相关内容还有待于进一步明确、细化与完善。1．1中国科研实验室安全相关规范和标准近10年，为了规范中国科研实验室的各项工作，国家相关部门出台了一系列有关科研实验室安全工作的规范和标准。2002年12月国家卫生部颁布了以美国《微生物和生物医学实验室的生物安全》为蓝本制定的《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》【11。2004年发布了生物安全实验室认可的唯一国家标准《实验室生物安全通用要求》[2】，该标准是国家实验生物安全强制执行标准，在参考美国行业标准的基础上结合国情编制而成。随后出台了国务院颁布的《病原微生物实验室生物安全管理条例》、由住建部制定的《生物安全实验室建设技术规范》【31等相应的规范条例，对生物安全实验室的相关内容进行了指导。这些规范和标准对中国科研实验室中给排水工程建造、系统和设备安装、检测验收等过程进行了约束和提供了依据。1．2中国科研建筑设计规范存在的问题1)相关规范、标准一带而过。伴随着经济发展和科学技术进步，设计规范在不同的时间段内表现出不一样的特性。因此现行的设计规范和原来的规范条文之间存在矛盾和互不联系的现象，也没有一个统一的、条例清晰的安全制度标准。2014年$5期(9一)第32巷啼荭故木113\n器给水排水工程WaterSupply&DrainageEngineering现行的建筑设计规范多数都统一适用于国内所有类型的建筑物设计．而实际上各种建筑类型的风格和功能各不相同，如科研建筑设计对给排水部分的要求更为细化，现行的设计规范中很难找到清晰的标准。虽然中国建筑给排水设计规范的编制近年来发展很快，但涉及到有关科研建筑的相关规范中，关于科研建筑区别于普通建筑的给排水设计部分该如何处理，细则通常一带而过，现行的《建筑给水排水设计规范》对于科研建筑给排水设计所要达到的安全和使用标准．也缺乏具体的规定，可操作性较差。2)设计标准、规范要求偏低。从目前的现状看来，中国的科研建筑给排水设计标准、规范要求普遍偏低，很多科研建筑给排水设计质量不过关。科研建筑给排水设计的依据是相关的规范和标准，中国现行的科研建筑给排水设计规范落后于当今社会科技的发展，且由于规范的局限性，限定了新技术、新工艺、新材料的使用和推广，也降低了建筑的质量和功能性拓展。此外，设计规范中的条款大部分是基于实际操作中的经验总结，并没有充分完善时代发展对科研建筑要求带来的新问题。3)未充分发挥部门连接作用，标准制定不完善。在美国等建筑行业规范体系相对完善的国家，在标准、规范的制定和审查方面，都有比较严谨的组织机构和工作程序，有不同的技术委员会、技术分委员会、协会标准委员会，环环相扣，同相关部门互相监督和发展，共同制定相应的标准、规范。相比较，中国在科研建筑给排水设计标准、规范制定方面比较薄弱，如何制定、由谁制定没有形成一个完整、完善的体制。国内建筑业还需在完善行业协会内部结构、加强各部门连接作用、共同引导行业发展方面大胆探索，勇于突破。2美国科研建筑给排水设计规范现状研究2．1美国建筑规范体系现状美国是一个自由化和多元化的联邦制国家，除联邦政府外，各州各地区都有不同的立法、执法权。就科研建筑领域来说，其标准、规范的制定制度在各地方也不尽相同。其建筑行业标准体系分散，参加标准制定活动的组织就有580个之多阳】。除各企业单位所制定的标准以外，还有400多个协会、学会和机构制定并发布其专业领域的规范准则。美国建筑领域的协会和学会．有着丰富的行业经验及资源，经过长期的积累和发展．为建筑业制定了全面规范的标准【踮101。资源文件、公认标准、样板法规是规格逐级递增114席薮鼓木2014No．5(Sep．)V01．32的三类美国规范体系文件。资源文件的构成非常广泛，可以来自于协会正式出版的刊物、书籍，也可以是发布的文件、公告等。在这些资源文件被广泛应用的基础上。如果能够达到一定的共识和公认，则上升形成公认标准．标准再经过多年的应用、整合、修正、补遗等被不断完善后，逐渐上升形成样板法规，见图1。图1美国规范体系关系图2．2美国现有相关科研建筑设计标准研究美国建筑法律体制非常庞大和成熟，其中包含了一个完整的科研建筑设计标准研究体系⋯]。WBDG(WholeBuildingDesignGuide)网站是了解和掌握美国现有相关科研建筑设计标准研究的重要途径。它将科研建筑分为动物研究设施和研究实验室两大类。研究实验室按类型进一步划分为湿实验室和干实验室，按部门划分为学术、企业、政府实验室[12-16]。WBDG网站比较广泛的应用于政府机构和大学进行最前沿的科学研究，包括新建和改造研究设施的设计[171。在美国现有相关科研建筑设计标准研究机构中，美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHeahh，NIH)和医学研究的联系最为密切，其制定了一系列有关科研建筑给排水的资源文伴18-20]。此外，美国现有相关的规范如ISEAZ358．1【21]作为紧急洗眼和淋浴的权威标准，在NIH的设计政策导则和研究实验室设计指南中都被作为参考引用。这些文件的制定推动着科研建筑设计模式的发展[99_28】。3中美科研建筑规范体系的对比分析(见图2)3．1规范制定组织美国科研建筑规范制定组织的层次化非常分明，\n中国美国剜困l困lj画■网l园l虱围i圈到圈l囤l图2中美科研建筑规范体系对比从最基础的资源文件，总结上升成为公认标准，再整合、修订成为样板法规。3个层次之间有明显的递进关系，使得最终的样板法规十分完善，有据可查。中国科研建筑规范制定组织呈现扁平化的特征。由于在规范的制定过程中没有大量的基础资料积淀．大部分是直间或间接借鉴外国的现成规范。也没有整理、总结的过程，因此规范缺乏层次感，使得规范的制定组织显得扁平化。3．2规划体系美国建筑领域存在着许多协会、学会等专业机构和组织，正是由于这些官方和民间组织在其领域持续不断的研究、探索和总结，才慢慢组成并支撑起了美国庞大的规范体系。这些建筑行业的机构和组织多属于民间组织，其成员包括政府机构、大学院校及生产厂家代表等。在标准的制定和审查方面，协会都有着严谨的组织机构和工作程序(见图3)，如美国国家标准学会(AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI)，虽然是一个民间组织，实际上已经成为美国国家标准化的协会。其协会中存在着很多不同领域的技术委员会、技术分委员会和协会标准委员会，美国各界标准的制定、修订都围绕其进行。美国的很多科研建筑规范并不是只由1个协会编制的．而是由2个或者多个协会共同编制出版的。规范中涉及的专业领域有很多交叉重叠的地方。这些协会在规范编制的程序中所处的位置和发挥的作用不同．但是他们之间普遍都有联系和交流。美国的规范制定由这么多不同的组织和团体共同完成，可想而知，与之相关的各种专业知识都涵盖其中，因此呈现出多元化的特点。给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering图3协会标准制定步骤中国的科研建筑规范通常只是由1个部门或者1个机构制定，专业部门、协会之间欠缺协调合作，因此只停留在建筑专业的范畴内，缺少各种专业知识的融入。3．3建筑规范应用美国规范的样板法规属于自愿性示范法．这与美国的联邦国家性质有关。所有的样板法规只有被美国各州及各级地方政府采纳后才能发挥法律效力。标准规范的版权归协会而不归政府所有．政府机构只有权颁布自己修改后的条款。美国各州和各地区结合地方具体的情况和需求，采取讨论、投票的方式，批准采用哪些建筑样板法规。首先将某一标准或某一版本的样板法规的内容建议作为该地区的标准实施，进而通过地方议会进行表决．表决通过后向该地区公民进行公示并征求意见．完成上述流程并且无争议地通过后。所建议的标准条款或样板法规即可作为该行政区域内的强制标准执行例。美国的科研建筑规范具有相当的灵活性，各地区可以根据自身的情况从国家的样板法规中选取、修改适合自己的条款。这对幅员辽阔，各地气候环境、地理特征差异较大的国家来说是非常合理的方式[30-311。与美国相比．中国的建筑规范应用过程呈现“一刀切”的死板现象。制定的国家标准在各地统一执行，虽然根据各地的条件有不同的参数可供选择。但是仍然欠缺灵活性。各地没有根据自身情况修改规范的权利．使得科研建筑设计，尤其是给排水设计过程中出现很多不合理的地方，有时会导致不必要的浪费。3．4监管机制在美国．规范委员会和其他一些有关机构专门设置了针对科研建筑给排水设计、设施评估的部门。其主要作用是解决在规范执行中遇到的问题和新材料、新技术是否可以代替旧材料、旧技术等问题，为政府审批设计项目时，提供相应的技术支持。由于这些评估机构自身2014年第5期(9一)第32巷辛荭投术115科研建筑标准制定的对比\n器给水排水工程WaterSupply&DrainageEngineering有1套极其严密的工作程序，所以政府一般都会接受、采纳这些具有权威性的评估组织提供的评估报告。很多政府机构的官员是各协会的会员。所以尽管政府机构不直接制定标准，但他们也参与提出意见，参加投票并制定标准。美国国家标准与技术研究院(NationalInstituteofStandardsandTechnology．NIST)是美国政府商务部的下属机构，其作用是研究国家标准与技术。NIST的成员大部分都参与过协会的工作，从而为标准的制定与研究提供相应的技术支持。政府不仅仅只采用协会所制定的标准，还会根据当地的条件和情况。制定相对应的科研建筑管理条例和法规．并监督其实施。中国科研建筑规范中有关的标准、条款相比美国在制定过程中存在很大缺陷，主要体现在监管不当，配套的设计规范实施细则不完善、可操作性不强，在对规范中所涉及的条例监督中各个机构部门之间没有相互制约，主观随意性大，不能真正发现并解决问题。4总结随着中国社会的进步和国民经济的快速发展，科研建筑业迎来了快速发展的时机，而国内的科研建筑设计规范不适应性、滞后性13渐突出。尤其与美国的科研建筑给排水设计相比，还存在技术水平不够、管理制度不完善、相关法律条文不健全等一系列问题。这直接影响了国内科研建筑行业的发展。相比较而言，美国有一整套法律程序、法律体系和监管机构来保证规范、标准的制定和执行，特别是其科研建筑关于设计指导、项目管理和操作与维护都有明确的规范标准．其独特的建筑行业管理理念、严格的建筑行业法律制度，值得国内建筑行业及相关领域人士借鉴学习。以下是几点建议：1)建立一整套法律程序、法律体系和监督机构来保证设计规范、标准的制定和执行。2)充分发挥社会中机构的作用。并以法律形式将这些机构的职责确定下来。3)专业性强的技术规范和标准可由政府委托建筑业行业协会或学会编制。细化科研建筑规范，力求设计完善、功能齐全。4)专业协会、专业人士、行业协会协助政府建设行政主管部门制定相关法规，并在监督执行方面发挥作用。5)鼓励设计人员对国内外科研建筑进行大量研究借鉴和经验累积，发挥主观创造力，建立符合国内实情的科研建筑规范体系。薹!鬟116辛荭投_末2014No．5(5ep．)Y01．32参考文献：[1]中华人民共和国卫生部．WS233—2002微生物和生物医学实验室生物安全通用准则[S]．北京：中国标准出版社，2002．[2]中国实验室国家认可委员会．GB19489—2008实验室生物安全通用要求[S】．北京：中国标准出版社，2008．【3】中国建筑科学研究院．GB50346—2011生物安全实验室建设技术规范【S】．北京：中国建筑工业出版社，2008．[41ASHRAE．ApplicationsHandbook，Chapter14(Laboratories)【S]．USA：ASHRAE，2009．[5]IanBDM，ChadBD，CharlesED．ASHRAELaboratoryDesignGuide【S]．USA：ASHRAE，2002．[6]ASHRAE．VADesignGuide，ASHRAELaboratoryDesignGuide【S】．USA：ASHRAE，1995．[7】ICBO．UniformbuildingcodeCA【S】．Whittier：InternationalCodeofBuildingOfficials，1997．[8】ICC．ImemationalbuildingcodeVA[S]．FallsChurch：Interna-tionalCodeCouncil，2011．[9】NFPA．NFPA5000buildingcodeMA[SI．Quincy：NationalEreProtectionAssociation，2011．[10]SBCCL．StandardbuildingcodeAL[SI．Birmingham：SoutllemBuildingCodeCongressInternational，1944．[11】NationalResearchCouncil．LaboratoryDesign，Construction，andRenovation：Participants，Process，andProduct[S]．USA：NationalAcademiesPress．2000．[12】Laboratory．EarlWallsAssociates[S]．USA：Wiley，2000．[13】TheEditorsofR&DMagazine．LaboratoryDesignfromtheEd—itorsofR&DMagazine[S]．USA：Wiley，2013．[14]NationalScienceFoundation．PlanningAcademicResearchFacilities：AGuidebook[S]．USA：AcademicPress．1992．【15]NationalScienceFoundation．ResearchandDevelopmentinIn—dustry[S]．USA：AcademicPress，1998．【16]NationalScienceFoundation．ScienceandEngineeringResearchFacilitiesatCollegesandUniversities[S】．USA：AcademicPress，1998．【17]刘刚．美国建筑规范体系介绍(HI)【J]．商品与质量，2010(38X)：1—3．【18]CharlesRamsey，HaroldSleeper．ArchitecturalGraphicStan-dards，1lthEdition[S]．USA：Wiley＆Sons，Inc．，2007．【19】FurrAK．CRCHandbookofLaboratorySafety，5thEdition[S]．USA：CRCPress，2000．【20]NationalResearchCouncil．CommitteeonDesign，Construe—tion，andRenovationofLaboratoryFacilities[S】．Washington，DC：NationalAcademyPress，2000．【21]AmericanNationalStandard．ANSI／ISEAZ358．1-2009，Emer-gencyEyewashandShowerEquipment[S]．USA：ISEA，2009．【22]SECTION226200VacuumSystemsforLaboratoryandHealth—careFacilities[J／OL]．[20081．http：／／www．docin．COⅡ巾_734844037．html．(下转第140页)\n器工程测量与检测EngineeringSurvey&Detection得掌握桥梁各个时期的运行状态成为可能．当出现问题时能够及时发现，从而确保了桥梁的安全。并为以后的养护及加固工作提供了可靠资料。因此，GPS技术能较好地应用于大桥运营的安全性管理上。国内外的许多实例也表明，GPS技术在大、中型的桥梁变形监测中有着广阔的应用前景。3．2存在的缺陷GPS技术用于变形监测也有许多不足之处，如：采样率不够高，技术不够成熟；定位结果的精度，尤其是高程的精度不能够完全地达到桥梁监测的要求：获得信息不全面，只能获得变形体外部一些离散点的位移信息；还有多路径效应的影响，是限制GPS技术应用于桥梁监测的主要因素之一。除此之外，GPS信号受障碍物的影响也较大．在靠桥塔较近的位置不适宜设置测点，这也是GPS技术存在的弱点之一。因此，GPS技术不能完全代替其他的变形监测技术，必须与其他变形监测技术相结合．取长补短。建立综合的变形监测系统。在数据处理方面．桥梁长期的形变可通过对GPS数据进行长时间的平均处理获得，并且平均处理的位置精度可达毫米级：然而对反映时间间隔很短的形变信息则没有条件进行平均处理．无法达到毫米级的位置精度，从而限制了GPS对高动态桥梁监测的应用。另外，桥梁短期(动态)变形监测还需要进一步提高GPS接收机的采样率，但在提高接收机采样率的同时，却会增加数据存储负担，并且由于采样率高，每个历元都需要计算坐标，也对数据处理提出了较高的要求。4桥梁变形监测技术的展望随着计算机技术、空间技术、无线通讯技术的快速发展，自动化、多层次和多视角的立体监测系统逐渐形成。以GPSRTK为代表的现代测量技术，逐渐取代以水准仪、全站仪为代表的传统测量方法，成为桥梁变形监测的主要技术手段。桥梁变形监测信息的实时、远程传输技术也伴随着卫星、有线网络、无线移动等通讯技术的发展在不断进步，但还需要在传感器、数据的无线传输、信号的处理与分析等技术方面进行不断的完善与发展，以适应快速发展的桥梁建设的需求。在大型桥梁变形监测上可以以GPSRTK技术为主，配合应变片的应力应变测量和光纤传感器的温度测量，取长补短，建立综合的、完善的桥梁变形监测系统。5结语总之．随着测量观测手段的不断进步，桥梁变形观测方法也在不断更新。为了完成桥梁变形观测任务，应该根据桥梁的类型、变形特点等因素选择不同的观测方法．这也是桥梁变形观测要考虑的重要问题。纂黧参考文献：【1】姜德生，R．O．克劳斯．智能材料器件结构与应用[M]．武汉：武汉工业大学出版社．2000：6—9．【2】孙雅雯，索西京．变形监测控制网的建立与精度分析[J]．河南测绘．2012(2)：11一13．[3】袁闯．光纤传感技术在桥梁监测中的应用初探[J]．中国科技博览．2010(22)：302．[4]ROBERTSGW，MENGX，DODSONAH．IntegratingaGlobalPositioningSystemAndAccelerometerstoMonitortheDeflectionofBridges[J]．JournalofSurveyingEngineering，2004，130(2)：65-72．收稿日期：2014—03—04作者简介：李学会，女，在读硕士研究生，主要研究方向为道路桥梁工程。(上接第116页)[23】DanielWatch．BuildingTypeBasicsforResearchLaboratories，2ndEdition[S]．USA：Wiley，2008．[24]FurrAK．CRCHandbookofLaboratorySafety，4thEdition[S]．USA：CRCPress，1995．[25]LeonardMayer．DesignandPlanningofResearchandClinicalLaboratoryFacilities[S]．USA：Wiley，1995．[26]SusanBraybrooke．DesignforResearch：PrincipalsofLabora—toryArchitecture[S]．USA：SAGEPublications，Inc．，1993．【27】RuysT．HandbookofFacilitiesPlanning，V01．1：LaboratoryFacilities[S[．USA：VanNostrandReinhold，1990．[28】WaiterHain．Laboratories，ABriefingandDesignGuide【S】．USA：Taylor＆Francis．1995．140．事荭故木2014No．5(Sep．)V01．32【29】曾奇，林仁峰．美国建筑结构规范体系的发展与现状[J]．科技信息。2010(7)：683—684．【301TheUSEnvironmentalProtectionAgencyandtheUSDepart·mentofEnergy．Laboratoriesforthe21stCentury(Labs21)[S]．USA：McGraw—HillProfessionalPublishing；RepSubedition，1999．【31】LouisJ．GuidelinesforLaboratoryDesign：HealthandSafetyConsiderations，3rdEdition[S]．USA：Wiley，2001．收稿日期：2014—05—29基金项目：学科与研究生教育一研究生教育一产学研联合培养研究生基地(2012年)经费资助作者简介：黄鹭，女，彝族，硕士，主要研究方向为水处理技术。