1、分析實驗室設計規劃常識第一章實驗室建設的總體規劃與基本建設分析實驗室（以下簡稱實驗室）是分析技術人員從事各領域分析測試工作的場所，是許多廠礦及科研 院所不可缺少的組成部分。實驗室的建設，不論是新建、擴建或改建項目，它不單純是選購合理的儀器設 備，還要綜合考慮實驗室的總體規劃，合理布局和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化、 安全措施、環境保護等基礎設施和基本條件，因此實驗室的建設是一項復雜的系統工程。在現代化的實驗 室里，先進的科學儀器和優越完美的實驗室是提升現代科技水平，促進科研成果增長的必備條件。"以人 為本"、"人與環境"已成為人們高度關

2、注的課題。安全、效率、舒適是理想實驗環境的三大要素，也是實 驗室建設的宗旨。本篇將分四章介紹有關實驗室建設的總體規劃和布局、建筑設計、實驗室的基礎設施和 基本條件以及各類實驗室等問題，供分析技術人員及有關人員借鑒和參考。 一、 實驗室的建設規劃和基本程序 建設現代化的實驗室，首先要制定和提出實驗室的總體規劃，確定實驗室建設項目的性質、目的、任務、 依據和規模，確定各類實驗室功能和工藝條件以及規模大小；同時要做好建筑設計的某些準備工作，調查 研究，吸納國內外同種性質、同等規模實驗室建設的經驗，防止走彎路，作為借鑒，根據實驗室的工藝條 件及相關資料，編制好計劃任務書；然后在各方面工作準備就緒后，做

3、好實驗室建筑設計工作，綜合建筑 設計各專業的基本要求，結合實際，符合規劃要求，繪制出富有時代感、先進的實驗室建筑藍圖，為實驗 室施工建設提供可靠的依據。 1、實驗室的建設規劃 實驗室建設規劃的主要內容如下。 （1）建設單位 如某某研究所、某某學院或某某工廠。 （2）建設項目 如某某實驗樓或某研究樓。 （3）建設性質 新建、擴建或改建。 （4）建設地點及用地 工程項目的具體位置，取得城建局的同意，并附圖說明。需要征用土地，必 須說明征用土地的來源、范圍和面積，并經城建局的批準同意。 （5）建設的目的、依據及規模 說明為什么要建設此項目，主要解決什么問題，科研任務有哪幾方 面，發展的規模如何。 （

4、6）人員編制 現有人員編制及核定的人員編制。新建、擴建的單項工程的增加人員控制數。 （7）建筑物要求及內容 如結構形式、層數、建筑標準以及各種工程管網的類型。 （8）抗震、防空措施 按抵抗幾級地震強度及人民防空工程等級及戰時用途設防，人防工程的建筑 面積。 （9）公害處理 對廢氣、廢水、廢物、噪聲、輻射、振動等的技術處理措施。 （10）設備 建設項目價值在二萬元以上單件設備，要分別列出清單。 （11）建筑面積 新建實驗室的總建筑面積；單項工程的建筑面積。 （12）投資 總投資及分年度投資計劃。分類列出各種用房的每平方米單價和控制造價。二萬元以 上設備投資數。 （13）建議要求設計時間、施工日期

5、以及交付使用的日期。2 / 80 2、實驗室建筑設計的準備工作 2.1 參觀同類型的實驗室或參考國內外文獻資料 借鑒同類型實驗室的成功經驗和失敗的教訓，為方案設計創造有利條件。在方案設計以前，設計 單位與建設單位應研究下列幾方面的問題：總體布局中的各幢建筑物的相互關系以及生活區采用什么方 式解決；各類實驗樓的工藝布局及工藝流程；平面組合的幾種可能性，建設實驗樓的層數；選擇合 適的模數（包括開間、進深、層高以及走道尺寸）；主要儀器設備的布置方式以及實驗臺、通風柜等的 位置；實驗室與研究室之間的布局形式，輔助實驗室與實驗室之間的布局；工程管網的布置原則（如明管或暗管，垂直管網或水平管網）；靈活性的

6、要求；環境保護，公害處理方面的詳細技術措施。 2.2 同有關單位進行聯系和配合 （1）同施工單位配合 施工單位是基本建設的主要生產單位，設計應該為施工方便創造條件，在設 計全過程中，設計必須同施工單位配合。 （2）同城建部門的配合和聯系 城建局是城市建設的主管單位，它對整個城市的建設、改造、發展、 規劃、合理地使用土地及組織水、陸、空交通等方面起著組織、安排和監督的作用。基本建設涉及上述諸 問題以及征用土地、拆遷房屋、新建房屋等。設計人員在設計過程中必須同城建局密切配合和聯系，及時 了解城建方面的具體規定和要求，如允許征地范圍，基地附近道路的規劃情況，規劃紅線的具體位置，在 城市的重要地區、重

7、要道路兩旁對建筑物的高度、出入口地位有什么規定等。 （3）同公安局消防處的配合關系 城市消防處是城市防火的公安機構，它對城市的防火制度的執行 起著制定、控制和監督的作用。國家為了保障人民的生命財產和安全生產，對房屋建筑的設計、施工和使 用等方面， 訂出了具體的防火規定和措施。 設計人員在設計過程中， 應該學習和遵守這些防火規定和措施， 對防火標準中的規定不理解或難于執行的時候，應該及時同消防處聯系，征求他們的意見，使工程設計符 合消防的規定和要求。 （4）同衛生防疫站、環球保護機構的配合聯系 衛生防疫站和環保機構是城市衛生防疫和環境保護的 管理和監督機構，國家為了保障人民身體健康，避免和減少職

8、業病的產生，并為生產和工作創造有利的衛 生條件，對房屋建筑的設計、使用和管理方面訂出了一系列的衛生措施和規定。設計人員在設計各類建筑 物時，應該學習和遵守這些衛生規定，并同衛生防疫站和環保機構及時配合和聯系，特別是在設計散發有 害廢液、廢氣的建筑或污染物特別嚴重的實驗室時，更應架強同衛生防疫站和環保機構聯系，事先征求他 們的意見，使工程設計盡可能符合衛生標準，防止公害。 （5）同人民防空辦公室及其他有關單位的配合和聯系 人民防空辦公室是負責城市防空的主管機構， 在設計人防地下室時，應參照"人防辦公室"的規定進行設計。如有特殊情況或在技術上較難處理時，應隨 時同"人

9、防辦公室"聯系，征求他們的意見，不要任意降低人防地下室的要求。 在機場區或機場附近建造房屋，應該同城建局及所屬機場有關主管部門聯系，了解在該地區建筑造房屋的 控制高度。 2.3 收集有關資料 在調查研究的基礎上收集下列資料：公用設施（如上下水、電、煤氣等）使用的許可證明；地形 圖（1:5000 或 1:10000）及當地城建部門批準發給的地形圖（1:5000 或 1:1000）；當地的氣象、水文、 地質資料；電源、水源、排水及其他公用設施管道情況；地區工業情況，有無有害氣體、爆炸和噪聲 等；地震的詳細情況。上述資料收集后，要進行系統的鑒定工作，作為設計的依據。如果設計基礎資料 不全或

10、不符合要求時， 一般不宜急于全面地進行初步設計工作， 以免造成設計返工和浪費國家財力和物力。 3、實驗室建筑設計的基本程序 在前期準備工作的基礎上，實驗室建筑設計工作一般分為初步設計和施工圖設計兩個階段，對于大型 實驗室工程設計在初步設計之前應進行方案設計，小型建筑工程設計可以用方案設計代替初步設計。 （1）方案設計 根據實驗室建設的任務及基本要求，在前期準備工作的基礎上進行建筑方案設計， 一般要求設計方案滿足實驗室的功能，在外觀上要求有時代感，符合城市建設規劃。一般可提出幾個或十 幾個設計方案，供建設單位及有關部門選擇，經過專家論證、審核、比較，提出一個實施方案或兼顧幾個 方案的優點進一步做

11、出修改而獲得較為滿意的設計方案。 （2）初步設計 在方案設計的基礎上進一步進行設計的具體實施方案，是進行施工圖設計的主要依 據。其內容主要包括：設計依據、設計構思、總平面圖、主要建筑工程項目的方案設計、主要材料用量、 工藝設計、主要設備選型、三廢治理、生活組織與勞動定員、有關技術經濟指標、抗震人防、建設順序與 期限及總概算等。 （3）施工圖設計 根據已批準的初步設計文件，詳細給出各有關專業工程的尺寸、細部做法等指導 現場施工安裝、安排材料設備，并據此做出詳細預算是最后階段的設計工作。其主要內容應包括：總平面、 建筑、結構、給排水、電氣、采暖通風及其他有關的專業設備系統的設計；精確詳細地交代它們

12、的位置凈 距、坐標、標高、構造形式、節點詳圖、用料做法、尺寸、坡向、材質型號、設備規格或選用的標準圖紙構件詳圖索引號、施工安裝的技術要求和特殊部位的檢驗方法等。 二、實驗室建筑設計的基本要求 要建設一個現代化的實驗室，使其能更好地為生產、科研、教學服務，除了先進的科學儀器和完善的實驗 設備是提升科技水平，促進科研成果的必備條件以外，實驗室的建設也是一個非常重要的物質條件。實驗 室建筑設計的基本要求是建筑設計的前提和依據，在建設單位委托設計單位進行設計時，必須由各實驗室 或研究室人員共同參加研究，反復討論，確定各實驗室方案，現將建筑設計的基本要求分析如下。 1、實驗室名稱 （1）房間名稱 根據實

13、驗室功能設置不同的實驗室，如化學分析實驗室、儀器分析實驗室、光譜 實驗室、X-射線熒光光譜實驗室、天平室及純水室等。 （2）需要房屋間數 同一類的房間需要幾間。 （3）每間房屋使用面積 房間面積大小與建筑模數有關，采用何種模數及何種結構形式比較符合 實際，計算實驗室的使用面積。 2、建筑要求 （1）房間位置要求 底層 設備重量較大或要求防振，則可設置在底層。 朝北 有些輔助房間或實驗本身要求朝北。 朝南 各實驗室都有自己的要求。 樓層 有的實驗室要求潔凈、安靜、應盡量放在高層。 （2）室內尺寸要求 如按建筑模數排列各實驗室，就按模數的倍數填寫長、寬、高。如實驗室要求 空氣調節系統必須吊頂，則層

14、高就相應地要增加。有些實驗室是發球特殊類型的，則采用單獨的尺寸。 （3）房間要求 指實驗室本身的要求。 有的要求一般清潔。 有的要求潔凈，進行實驗時要求房間內空氣達到一定的潔凈要求。 耐火 大多數實驗室要求耐火。 安靜 如消音室、錄音室等。 （4）門要求 實驗室的門有各種要求。 內開 門向房間內開。 外開 主要設置在有爆炸危險的房間內。 個別要求 雙向彈簧，有的要求單向彈簧或推拉門。 隔聲 有的實驗室要求安靜，要求設置隔聲門。 保溫 如冷藏室要求采用保溫門。 屏蔽 防止電磁場的干擾而設置屏蔽門。 自動門 大門口要求自動門。 （5）窗要求 實驗室的窗有各種要求。 開啟 指向外開啟的窗扇。 固定

15、有潔凈要求的實驗室采用固定窗，避免灰塵進入室內。 部分開啟 在一般情況下窗扇是關閉的，用空氣調節系統進行換氣，當檢修、停電時，則可以 開啟部分窗扇進行自然通風。 雙層窗 在寒冷地區或空調要求的房間采用。 窗簾。 遮陽 根據實驗室的要求而定，有時須用水平遮陽，有時須用垂直遮陽。 有的可用百葉窗。 密閉 窗扇可以開啟，但又要防止灰塵從窗縫進入，故采用密閉窗。 屏蔽窗。 隔聲窗。 （6）墻面要求 墻面根據實驗室的要求各有不同。一般要求。 可以沖洗 有的墻面要求清潔，可以沖洗。 墻裙高度 離地面 1.21.5m 左右的墻面做墻裙，便于清潔，如瓷磚墻裙、油漆墻裙等。 隔熱 冷藏室墻面要求隔熱。 耐酸堿

16、有的實驗室在實驗時有酸堿氣體逸出，要求設計耐酸堿的油漆墻面。 吸聲 實驗時產生噪聲，影響周圍環境，墻面要做吸聲材料。 消音 實驗時避免聲音反射或外界的聲音對實驗有影響，墻面要進行消音設計。 屏蔽 外界各種電磁波對實驗室內部實驗有影響，或實驗室內部發出各種電磁波對外界的影 響。 色彩 根據實驗的要求和舒適的室內環境選用墻面色彩，墻面色彩的選用應該與地面、平頂、 實驗臺等的色彩取得協調。 （7）樓地面要求 一般要求。 清潔。 防雨 實驗本身所產生的振動，要求設置防振措施以免影響其他房間；另一種是實驗本身或精 密儀器本身提出的防振要求。 防滑。 防放射性沾染。 防靜電。 干燥。 隔聲。 架空 由于管

17、線太多或架空的空間作為靜壓箱，設置架空地板，并提出架空高度。 （8）頂棚要求 不吊頂 一般實驗室大多數不吊頂。 吊頂 在實驗室的頂板下再吊頂，一般用于要求較高的實驗室。 （9）通風柜 化學實驗室常利用通風柜進行各種化學試驗，根據實驗要求提出通風柜的長度、寬度和 高度。 （10）實驗臺 實驗臺分島式實驗臺（實驗臺四邊可用）、半島式實驗臺（實驗臺三邊可用），靠墻 實驗臺和靠窗實驗臺（很少用）。要求實驗臺的長、寬、高的尺寸。 （11）固定壁柜 一般設置在墻與墻之間，不能移動的柜子。 3、結構要求 根據荷載性質分為恒載和活荷載兩類：恒載是作用在結構上的不變荷載，如結構自重、土重等；活荷 載是作用在結構

18、上的可變荷載，各樓面活荷載、屋面活荷載、屋面積灰荷荷載、雪荷載及風荷載等。 （1）地面荷載 指底層地面荷載，即每平方米的面積內平均有多少千克的物體。 （2）樓面荷載 指二層及二層以上的各層樓面活荷載。 （3）屋面荷載 屋面上是否上人，雪荷載有多少等。 （4）特殊設置附加荷載 有的實驗室內有特殊重的設備，如質譜儀、純水設備等，須注明設備 的重量、規格以及標明設備軸心線距離墻的尺寸。 （5）防護墻 有 射線的實驗裝置的建筑物根據各種不同實驗的要求、防護材料的選擇以及厚 度的選用均應該仔細地考慮。防護墻比重是指某種材料的相對密度，如采用普通混凝土，其相對密度為 2.3t/m3。 （6）地基鉆探資料

19、在設計階段，必須提供地基鉆探資料，以便根據鉆探資料進行基礎設計。 （7）抗振要求 擬建實驗樓的地區是否屬于抗震區，抗震的等級。 4、采暖通風 （1）采暖 蒸汽系統 采用蒸汽供暖的系統。熱水系統 采用熱水供暖系統。 溫度（） 房間采暖的溫度要求。 （2）通風 自然通風 即不設置機械通風系統。 單排風 靠機械排風。 局部排風 如某一實驗產生有害氣體或氣味等需要局部排風。在有機械排風要求時，最 好能提出每小時換氣次數。 （3）空調 有些實驗室要求恒溫恒濕，采用空氣調節系統可以保證實驗室內的溫度和濕度。提 出溫度及允許溫差；相對濕度及允許溫度偏差。 （4）潔凈要求 有些實驗室的空氣要求保持一定的潔凈度

20、時，則需要提出潔凈等級。 （5）通風柜及其他設備通風 有自然排風、機械排風和有過濾裝置的排風等，根據需要，加以 選擇。 5、氣體管道 根據需要選用氣體管道，有些實驗需要量特別大的必須注明。氣體管道分為蒸汽、氧氣、真空、壓縮 空氣及城市燃氣等。 6、給排水 （1）給水 冷水 即城市中的自來水或采用地下水。 熱水 根據實驗要求提出全部實驗室采用，還是局部實驗室采用。還是采用快速加熱器 來解決熱水供應。 去離子水。 冷熱水分開 系指水龍頭要求。 冷熱水混合 系指水龍頭的要求。 （2）屋頂水箱 設置水箱 有些實驗要求較高，要有一定的水壓；有的城市水壓不夠，要設置水箱。 不設置水箱。 （3）排水 排水溫

21、度。 排水中有酸，濃度及數量。 排水中有堿，濃度及數量。 排水中有放射性物質，有多少種放射性物質，濃度多少。 設置地漏 地漏是實驗室的地面上設置的一個排水口，也可不設置地漏。 7、電氣 （1）照明 日光燈。 白熾燈或安全照明。 要求工作面上有多少照明（勒克斯）。 事故照明 系指萬一發生危險情況時需要事故照明。 明線 電線采用外露形式的。 暗線 電線采用暗裝形式的。 （2）強電 工藝設備用電量（kW）按每臺設備的容量提出數據。 供電電壓（V）要求電壓是多少。 單相插座（A）要求插座的安培是多少。 三相插座（A）要求插座的安培是多少。 特殊設備 電幕、電梯、傳送帶的用電要求。供電路數 根據實驗樓的

22、重要性，提出供電要求（指不能停電、要求電壓穩定、頻率穩 定等）。 （3）弱電 裝設電話分機 是否每間實驗室要設電話分機。 裝設程控電話。 裝設電鐘插座。 裝設閉路電視系統。 廣播。電腦局域網絡系統 （4）防雷 建設地點的防雷情況要調查清楚，提出防雷要求。 8、實驗室公害 指實驗過程中產生的公害。 噪聲 實驗時產生噪聲，最大分貝是多少。 振動 屬于低頻、中頻或高頻。 臭味 化學實驗時會產生臭味，有哪一些臭味。 輻射 實驗時產生 、 、 射線等。 磁場。 灰塵。 細菌。 蒸汽。 有害廢氣 實驗時產生哪些廢氣，包括種類及數量。 對于上述實驗室建筑設計的基本要求，為便于統計。 三、實驗室建筑的組成及總

23、體布局 1、建筑規劃要求 根據設計任務的要求，結合地形進行總體設計。在進行設計之前，要對各建筑物的用途和功能進行分 析。 對于化學分析實驗室，一般應布置在下風方向及下游地段，保持一定的間距和良好的通風，應有綠化 隔離，搞好排污和排毒處理，做好環境綜合評估和治理。 對于儀器分析實驗室，一般要求良好的環境。有防振防噪聲要求的實驗室要遠離振源和噪聲源；有屏 蔽要求的實驗室要遠離電磁波的干擾源；要求超凈的離純實驗室要規劃在粉塵少、綠化好的地段。 無論何類分析實驗室，實驗室的建立應遠離居民區、辦公區、倉庫等，如條件有限，應保持一定距離。 實驗室還應盡量選擇在水源充足，又便于排法排毒的地方建立，自然采光條

24、件要好，建筑的朝向要選好等 諸多問題都應兼顧。 2、實驗室建筑的組成 實驗室建筑物一般按其用途分為四類。 （1）實驗研究類 是分析檢測實驗建筑的核心，包括各類通用實驗室和專用實驗室以及研究工作 室、計算機房和計量室等。 （2）輔助建筑類 包括圖書情報資料室、學術活動室及電化教室等。 （3）公用設施類 包括水、電、氣、油、制冷、空調、低溫及熱力系統、通信、消防、三廢處理、 種類器材倉庫等用房。 （4）行政及生活服務之類 包括行政辦公用房，福利衛生用房及接待用房等。 以上四類建筑之間的關系都是很密切的，后三類建筑為第一類建筑服務，而它們之間又有相互聯系。 這些建筑規劃面積分配一般為：科研用房 30

25、%-69%，科研輔助用房 5%-31%，分用設施用房 5%-18%，行政及 生活服務用房 10%-29%。 3、實驗室建筑總體布局 在總體設計中，首先要研究的問題是采用集中配置形式還是采用分散配置形式。集中配置形式是將實驗室、研究室、行政管理用房、圖書資料用房以及科研輔助用房組合在一幢建筑物中；分散配置形式是按實驗樓的不同特性分別進行布置。由于分析檢測中心和分析研究室的規模不同以及用地的限制，所以總體布局就有多種形式。一般分為四種配置形式。 （1）獨立式 整個建筑配置集中在一幢樓內獨立設置，適用于較小的分析實驗室。 （2）主樓式 以一幢實驗樓為主配以附屬建筑，建筑規劃比較方整規則。 （3）單元

26、式 又稱細胞式。用一個簡單的單元或細胞組成多樣的形式，形成各種不同的空間，有利于 推行模數和標準化，便于施工。此種形式為現代分析測試中心規劃廣為采用。 （4）分散式 由不同功能的多幢實驗樓、研究樓及輔助建筑靈活組合而成，采用較多。 四、實驗室的結構與樓面荷載 結構布置與實驗室建筑模數密切相關。在選用模數時必須與當地的施工條件、預制品構件的供應情況以及 地震等級諸多因素綜合考慮。實驗室的結構可分為三類：即承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構、鋼筋混凝土 框架結構以及鋼結構。 承重磚墻與鋼筋混凝土梁板結構（簡稱混合結構）形式適用于 1-5 層實驗室，以 3-4 層為最多，因為每層 的窗間墻寬度增大，影響采

27、光面積。這種結構形式，造價較低，施工較快，一般實驗室常采用這種結構形 式。 在采用空間調節的實驗室中， 混合結構的層高比鋼筋混凝土框架結構的層高為低， 約可降低 100-300mm。 其原因是空氣調節的風管經常布置在走道平頂下面，風管進入實驗室時，在混合結構中只要在磚墻上開孔 就可以。而在鋼筋混凝土框架結構中，因為柱與柱之間有聯系梁連接，聯系梁有一定高度，因此層高略高 于混合結構。 鋼筋混凝土框架結構（簡稱框架結構），這種結構形式適用于五層以上的實驗室，但根據實驗室的性質， 框架結構也用于 1-5 層的實驗室，框架結構按施工方法不同又可分為全部現澆結構、梁柱現澆與板預制結 構、柱子現澆與梁板預

28、制結構、預制柱梁板與現澆節點結構以及全部預制裝配式結構。上述五種形式，應 根據實驗室的性質、當地施工吊裝機械、預制品廠構件供應情況而確定選用何種結構。 在結構方案選擇過程中，因考慮實驗室工程管網較多的特點。管道的走向采用垂直系統為主布置還是水平 系統為主布置，結構設計人員必須事先與各工程管網的設計人員緊密聯系，在初步設計階段確定下來。尤 其在采用全部裝配式結構方案中，管道孔的位置及尺寸大小的要求非常精確，預留孔的位置也要求精確， 而且預制構件中的預埋鐵件的位置也要求精確，才能保證工程質量。在實驗室設計實踐中，穿過樓板的管 道孔應采用局部現澆鋼筋混凝土，以減少預制構件的類型。有地震影響的地區，染

29、與柱的節點宜采用現澆 鋼筋混凝土，以保證結構的剛度。 鋼筋混凝土框架按結構布置又分橫向承重框架，縱向承重框架，以及雙向（縱橫向）承重框架。橫向承重 框架剛度較好，適用于分間比較固定的實驗室。縱向承重框架的橫向剛度較差，需在橫向設置抗風墻、剪 力墻，由于橫向布置的聯系梁高度較小，房間凈空可得到較好的利用。雙向承重框架的梁柱采用縱橫向均 為剛性的連接，房屋整體剛度好，適用于地震區。 樓面荷載按照工業與民用建筑結構荷載規范，關于民用建筑樓面均布活荷載規定為教室、實驗室、閱 覽室、會議室為 200kg/m2，荷重較大的實驗室按實際情況采用。辦公樓活荷載為 150kg/m2，辦公樓經常 開會或兼作會議室

30、時宜按 200kg/m2 采用。辦公樓中的一般資料、檔案室活荷載為 250kg/m2。藏書庫、檔 案活荷載為 400kg/m2，附注中說明荷重較大時按實際情況采用。 五、實驗室的造價 實驗室的造價比一般建筑的造價為高，有時高達一倍或數倍以上，因此在籌建實驗室時，要調查已建同類 實驗室的造價，以便確定新建實驗室的每平方米的造價和總造價。在考慮新建實驗室的造價時，應注意下 面幾方面。 （1） 混合結構形式的實驗室比框架結構形式的實驗室造價要低 10%-20%，但框架結構的使用靈活性較大， 今后改變實驗性質時，適應性就大些。 （2） 設置空調系統的實驗室比不設置空調系統的實驗室的初次投資增加 10%

31、-20%，經常性的能源消耗就 更多，因此確定方案時必須慎重考慮，能采用局部空調的就不采用全面空調。 （3） 在實驗室方案設計時應盡可能采用直接采光的布置，這樣可以節約經常性能源。 （4） 某些實驗室耗水量大，在開始設計時就應該考慮水的循環使用問題，避免經常性的浪費大量的水。（5） 在建造散發有害廢氣、廢水的實驗室的同時，必須相應地建造處理廢氣、廢水的建筑物。應避免實 驗室建造好以后，廢氣、廢水的處理沒有解決而造成經濟上的損失。第二章分析實驗室建設的總體規劃與基本要求一、 實驗室建筑平面設計原則 實驗室建筑的主要特點是實驗內容手段眾多，工藝要求繁雜，工程管網較多，工程造價比一般建筑高達一 倍或數

32、倍。 根據這些特點， 實驗建筑平面設計除了遵循一般建筑物平面設計原則外， 還需要遵循下列原則。 同類實驗室組合在一起。 工程管網較多的實驗室組合在一起。 有隔振要求的實驗室組合在一起，一般宜設于底層。 有潔凈要求的實驗室組合在一起。 有防輻射要求的實驗室組合在一起。 有毒性物質產生的實驗室組合在一起。 遵循上述設計原則，有利于環境衛生，防止不同性質的實驗室相互干擾，有利于不同的分析檢測工程順利 進行，并節約投資。 二、實驗室建筑平面類型 通常分為三種建筑面類型：單走廊平面、雙走廊平面、單元組合平面。 1、單走廊平面 單走廊平面為實驗建筑中最常見的平面形式，一般為中間走廊，兩側布置實驗室、研究室

33、，也有為單 側走廊、偏心走廊等。該形式體型簡潔，便于施工，造價較低，易于布置管道，特別適宜于利用自然通風、 采光的普通實驗室。但走道過長時，交通噪聲會有一定的影響。因外墻較多，故不宜于作空調、潔凈要求 較高的實驗室。 2、雙走廊平面 雙走廊平面是在單走廊平面基礎上，加大進深，兩側布置實驗室、研究室，中間布置特殊實驗室。其 特點有利于空調面積較多的實驗建筑，可以節約能源，室內溫度波動小。同時由于建筑物加大了進深，可 以節約用地，建筑物內管網也易于集中，各實驗室間交通相對縮短。它的特殊形式是環形走廊，適宜于潔 凈要求高的高純實驗室，同時也有利于事故發生時人員疏散。 3、單元組合平面 單元組合平面是

34、為適應實驗室擴展需要，有利于提高實驗建筑靈活性所采取的另一種布置形式，它有 利于實驗室及其管網的相對集中。實驗樓擴建時，可以根據實際需要增加若干單元，既可以單向擴建，也 可多向擴建，而不影響建筑的完事體形。 三、實驗室空間尺度 實驗室空間尺度又稱實驗室的模數，一般是指實驗室的開間、進深、層高、走廊的尺度。它根據研究人員 的活動范圍及實驗設備和儀器布置要求而定。 1、開間 實驗室的開間主要取決于實驗人員活動空間以及實驗設備工程管網的合理布置的必需尺度。國外對實驗室 的模數，各國均有自己的經驗。如德國教學與科研建筑（Bauten fur Bildung und Forschung）一書 介紹實驗室

35、的模數采用三種： 3.0m、3.25m 及 3.5m。再以這三個開間模數為倍數來組合實驗室，完全能 滿足各類實驗室的布置。英國實用實驗室設計（Fractical Laboratory Planning）一書的介紹，實 驗室的模數采購 3.05m （10ft） 的模數。 日本 研究所設計 （研究所Desing of Laboratories 一書介紹，建議采用 3.2m 為模數，他們采用 1.6m 的單位模數，如實驗臺寬度、實驗臺長度、實驗臺之間 的走道寬度以及管道豎井的寬度等均采用 1.6m。美國農業部地區研究實驗室采用 3.0m 的模數。美國艾博 特實驗室（Abbott Laboratori

36、es），采用 10ft 為模數，用二倍和三倍的模數來組成實驗室用房。歸納起 來，世界各國實驗室的開間模數大致都在 3.0m、3.2m、3.3m 以及 3.5m 之間。 我國實驗室的開間一般采用 3.0m、3.3m、3.6m 三種開間模數，其理由如下： 能滿足實驗工作的正常需要。 化學、物理、生物實驗室的中央實驗臺和側式實驗臺寬度約為1.2m-1.8m， 設有工程管網的該類實驗臺寬度不小于1.4m，靠墻側式實驗臺的寬度約為 0.6m-0.9m，設有工程管網的靠 墻側式實驗臺寬度不小于 0.75m，兩個實驗臺之間的距離為 1.2m-1.8m。這樣的開間均能滿足上述的需要。 開間模數與工業化生產緊密

37、結合起來，考慮結構配件的互換性，有利于預制品構件的大量生產，與多 層工業建筑 6.0m 柱距結合起來，與民用建筑中多采用 3.3m 的開間模數結合起來。 與統一的標準窗扇采用 0.3m 為倍數的尺度相結合。 2、進深 實驗室的進深主要取決于以下五個方面。 根據實驗性質確定的每個實驗人員所需要的實驗臺長度。 實驗臺的布置方式。相同長度的島式實驗臺比半島式實驗臺所需要的進深大。 實驗臺的端部是否布置研究人員的辦公桌。 通風柜的布置方式，通風柜平等窗戶布置比垂直窗戶布置的進深大。 采光通風方式。綜合上述四個方面的因素，進深一般在 6.0m-9.0m。即 6.0m、7.0m、8.0m、9.0m 四種

38、進深，基本上能滿足化學實驗室、生物實驗室及物理實驗室的要求。3、層高 層高是指樓板面到樓板面的高度，凈高是指樓底面（或吊頂面）到樓板面的距離。實驗室的層高主要 取決于實驗室的類型。空調系統管道，化學實驗室的通風柜管道等所占用的空間對影響較大。一般化學實 驗室、生物及物理實驗室的層高，建議采用 3.6m-3.9m，放射化學實驗室由于通風柜上安裝了過濾器，層 高應相應增高。潔凈實驗室本身的凈高比一般實驗室的凈高要低，這是由于潔凈實驗室節約空調冷量以及 采用人工照明等原因， 一般凈高為 2.5m 左右。 電子計算機房根據平面空間的大小來決定， 一般為 2.4m-3.0m 之間。底層由于需設置大型的儀

39、器設備，故層高比樓層略高，具體高度應視其設備安裝使用要求的尺寸、 管道走向及吊頂布置等具體情況而定。 4、走廊寬度 實驗室的的走廊寬度主要取決于三個方面：交通量的大小；走廊的長度；門窗的開啟方式。實驗室的走廊一般分為下列五種：單面走廊；中間走廊（中間雙走廊）；檢修走廊；安全走廊與參觀走廊； 設備管道走廊。一般實驗室的交通量較小，走廊不宜過寬，否則，走廊邊會堆放雜物，反而影響環境質 量。 四、實驗室與研究室平面布局 實驗室是供研究人員進行科學實驗、從事分析檢測工作的主要場所。而研究室則是供研究人員書寫研究報告、論文、處理數據，閱讀有關資料以及計算機上網查詢信息的房間，兩者對研究人員使用十分密切，

40、因 此實驗室與研究室的平面布局合理是十分重要的。其他各類實驗室的組合問題，將在第四章中討論。 1、實驗室與研究室的平面布局原則 實驗室與研究室之間聯系要方便。 盡量避免實驗時產生的有害氣體、實驗儀器設備產生的噪聲等對研究室的影響。 布局時應綜合考慮功能、經濟等方面的因素。 2、實驗室與研究室的平面布局形式 實驗室（簡寫 L）與研究室（簡寫 S）的平面布局一般有三種形式：內容型、毗連型和分離型。 （1）內含型 實驗室與研究室在一個房間內，即在實驗室里設置辦公桌面積或研究室。這種形式實驗室與研究室聯系方便，實驗室進深較大，節約用地，管道布置較為經濟，但實驗室對研究室有一定的影響。（2）毗連型 毗連

41、型平面布局有多種形式。研究室與實驗室一廊之隔，或一一對應，或研究室沿大空間實驗室 之一側布置，也有兩側布置。 （3）分離型 研究室與實驗室分開布置，管道布置經濟合理，實驗室對研究室影響較小，但有些布局形式，實 驗室與研究室分得較遠，聯系不夠方便。有的實驗室要求溫度較嚴，則采用研究室環繞實驗室布置的方案，例如高純分析室，其優點為： 有利于實驗室的空調系統的位置；有利于防塵、防護和屏蔽的設計；有利于研究室在外圍得到自然 采光等。 五、實驗室的朝向 為了取得最佳工作環境和避免陽光向科學儀器直射，實驗室應選擇正確的朝向。從世界各國實驗室的實例分析以及我國使用實驗室的實踐經驗，實驗室的窗應朝南和朝北開啟

42、，盡可能避免在東西墻上開窗，尤其 是西向。因此在總平面布局時，應把主要實驗室的朝向布置成南北向，尤其在大型的實驗室設計中，從長 期使用角度考慮，必須采用南北朝向布置。如果由于基地條件的限制而采取不良朝向時，應設計遮陽。 朝南開啟窗子時，應根據實驗室內部家具布置情況，選擇是否采用水平遮陽。一般采用半島式實驗臺的設計方案中，由于實驗臺的一邊靠外墻，為了避免陽光直射儀器，常設置水平遮陽或窗簾。 我國位于北半球，朝正南開啟窗子時，在一年中有某些時間直射陽光會進入房間，如實驗室要求避免直射 光線，可設置水平和垂直遮陽。 一般說來，在實驗人員集中的實驗室應布置在朝南，例如化學分析實驗室。對于大型精密的科學

43、儀器設備的實驗室除了需要布置在底層，防止振動等要求外，也應布置在陰面，朝北方向比較適宜，避免陽光直射，也可節約空調消耗的冷量。例如原子發射光譜儀、X 射線熒光光譜儀、ICP-MS 儀、原子吸收光譜儀以及分析天平等。 六、實驗室的平面系數 在設計過程中經常碰到總建筑面積、建筑面積、輔助面積及平面系數等經濟指標。總建筑面積是指幾幢實 驗樓建筑面積之和。建筑面積為一幢實驗樓各層外墻外圍的水平面積之和（包括地下室、技術夾層、屋頂 通風機房、電梯間、有柱子雨篷等）。使用面積是指實際有效面積，輔助面積是指進廳、走廊、樓梯、電 梯、廁所、衛生通過室、管道豎井、墻厚、柱子等面積之和。平面系數=使面面積（建筑面

44、積-輔助面積） /建筑面積。 為了說明實驗室的平面系數大致幅度是多少以及影響平面系數的主要因素是什么，就要研究平面系數的規 律，從而能更好地把實驗室的計劃任務書編制好。因為在擬定計劃任務書時，首先應考慮使用面積過多或 過少，因此應對各類實驗室的平面系數進行分析。下面選擇四個工程的平面系數進行分析。 （1）海洋地質實驗樓 該樓為 5 層框架結構，建筑面積為 6240m2，開間模數采用 3.3m，柱網為 6.6m， 柱子截面為（0.4X0.4 ）m2，進深 6.05m，走廊軸線為期不遠 2.5m（走廊凈寬為 2.1m），層高為 3.7m， 底層平面長為 81.0m，寬為 15.0m。每層建筑面積為

45、 1215m2，五層合計 6075m2，頂層通風機房為 120m2， 有柱雨篷面積為 45m2。一字形實驗樓，設置兩個樓梯，有少量管道豎井。輔助面積之和為 1875m2。平面 系數為 70%。 （2）感光化學研究所實驗樓（不包括會議室和書庫） 該樓為五層框架結構，建筑面積為 7640m2，實 驗室開間模數采用 4.15m（原來考慮 4.5m，用 1.5m 的倍數，因預制樓板規格的限制，而改用 4.15m），進 深為 6.3m， 走廊軸線為 2.6m 走廊凈寬為 2.2m） 底層層高為 4.2m， （ ， 樓層層高為 3.9m， 柱子截面為 （0.4X0.4） m2。底層平面長為 94.5m，寬

46、度為 15.6m。每層建筑面積為 1430m2，五層合計為 7150m2，頂層通風機房為 470m2，入口門為 20m2。一字形實驗樓，中間為門廳，設樓梯、電梯和男女廁所，左右兩端各設樓梯一座。 有少量管道豎井。輔助面積之和為 2673m2。平面系數為 65%。 （3）有機化學研究所實驗樓 該樓為 7 層框架結構，其中頂層為技術夾層。建筑面積為 8200m2。實驗 室開間模數采用 3.4m，進深為 6.25m，走廊柱子軸線為 3.8m，走廊凈寬為 2.0m。在走廊兩側設置管道豎 井。底層平面長為 69.6m，寬度為 16.7m。建筑平面呈一字形，入口偏于右側，設有進廳，樓梯、電梯和 男女廁所。

47、輔助面積之和為 3796m2。平面系數為 59%。 （4） 物理實驗樓 該樓為五層混合結構， 采用縱向承重體系。 建筑面積為 1147m2， 開間模數采用 3.2m， 進深為 6.6m，走廊凈寬為 2.0m，底層平面長為 130m，寬為 16.25m。底層外墻厚度為 0.49m，內墻厚度為 0.37m，隔墻厚度為 0.10m。建筑平面呈一字形，對稱布局，中間入口，設進廳、樓梯和電梯，兩側各設樓 梯及廁所。輔助面積之和為 3769m2，平面系數為 67%。 上述四個例子的建筑面積、平面系數，輔助面積（包括走廊面積、樓梯電梯面積、廁所面積、進廳面積以 及管道豎井面積）以及它們所占的百分比，見表 2

48、-3。從表中可以看出前面三個列子均系框架結構，建筑面積在 60008000 m2 之間，都屬于化學類型實驗室，由于化學實驗室需要設置通風柜，通風柜的排風管 道須經管道豎井至屋頂排風機房，因此管道豎井所占的面積多少，直接影響平面系數。從前面三個例子的 數值中，走廊面積占總面積的 12%14%，墻體面積占總面積 1%3%左右，進廳及有柱雨篷面積占總面積 的 1%2%左右，管道豎井面積占總面積的 0.5%14%左右。其中以管道豎井面積的幅度為最大，影響平面 系數的差值為 10%左右。從而結論就很清楚，化學實驗室的平面系數取決于通風柜的數量以及管道豎井的 布置形式。第四個例子為 5 層物理實驗樓，采用

49、混合結構形式，因無管道豎井，平面系數為 67%。 上述四個例子的建筑面積、平面系數，輔助面積（包括走廊面積、樓梯電梯面積、廁所面積、進廳面積以 及管道豎井面積）以及它們所占的百分比，見下表。從表中可以看出前面三他例子均系框架結構，建筑面 積在 60008000m2 之間，都屬于化學類型實驗室，由于化學實驗室需要設置通風柜，通風柜的排風管道 須管道豎井至屋頂排風機房，因此管道豎井所占的面積多少，直接影響平面系數。從前面三個例子的數值 中，走廊面積占總面積的 12%14%，墻體面積占總面積的 6%10%左右，樓梯電梯面積占總面積的 4%6% 左右，廁所面積占總面積的 1%3%左右，進廳及有柱雨篷面

50、積占總面積的 1%2%左右，管道豎井面積占 總面積的 0.5%14%左右。其中以管道豎井面積的幅度為最大，影響平面系數的差值為 10%左右。從而結 論就很清楚，化學實驗室的平面系數取決于通風柜的數量以及管道豎井的布置形式。第四個例子為 5 層物 理實驗樓，采用混合結構形式，因無管道豎井，平面系數為 67%。 實驗樓的平面系數示例 工程名稱 層數 建筑面積 A/m2 平面系數 K 輔助面積/m2 輔助面積/m2 走廊面積 墻體面積 樓梯電梯面積 廁所面積 進廳及有柱雨篷面積 管道豎井面積 海洋地質實驗樓 五層框架結構，有少量管道豎井。南方地 區 6240 4365/6240 1875 850 4

51、70 270 150 105 30 100% 70% 30% 13.6% 7.5% 4.3% 2.4% 1.7% 0.5% 感光化學研究所 五層框架結構，有少量管道豎井。北方地 區 7640 4967/7640 2673 1045 792 470 90 96 180 100% 65% 35% 13.7% 10.2% 6.2% 1.2% 1.3% 2.4% 有機化學研究所 七層框架結構（其中頂層為技術夾層），走道兩側為管道豎 井 8200 4859/8200 3341 974 489 420 216 46 1146 100% 59% 41% 12% 6.1% 5.2% 2.7% 1.2% 13.

52、8% 物理實驗樓 五層混全結構，無管道豎井。南方地區 11474 7678/11474 3796 1334 1070 921 180 291 無 100% 67% 33% 11.6% 9.3% 8% 1.6% 2.5% 無 由此可見，分析實驗室平面系數的幅度大致在 50%70%。體形比較簡潔的一般化學、生物、物理實 驗室，平面系數的幅度大致在 60%65%之間。有管道豎井的化學實驗室，平面系數在 60%左右，一般物理 實驗室的平面系數在 65%左右。 七、實驗室的防振 1、實驗室總體設計中的防振問題 （1）在選擇實驗室的建設基地時，應注意盡量遠離振源較大的運輸干線，以便減少或避免振動對實驗 室

53、的干擾。 （2）在總體布置中，應將所在區域內振源較大的車間（如空氣壓縮站、鍛工車間等）合理地布置在遠 離實驗室的地方，此外還應注意壓縮機活塞的運動方向，實驗室應平行于活塞的沖程方向，如與其垂直， 則振動影響將大大增強。 （3）在總體布置中，應盡可能利用自然地形，以減少振動的影響。如可利用河浜將產生振動的建筑物 和實驗室隔開。如地面有起伏，可將產生振動的建筑物放在低處利用土堆減小影響。如地面高度差在 2m 以上時，則可將產生振動的建筑物布置在高處，振動由上往下傳播，振動波經過土層而衰減，此時可適當 減少水平防振間距。 （4）在總體布置及進行實驗室單體建筑的初步設計時，均應首先摸清所在區域內各振源

54、特點，并同有 關工種聯系，經全面考慮和研究決定采取何種防振措施。 2、振源及其對實驗室的影響2.1 地面脈動 這是一種由大自然中的風、海水和地殼內部各種變化因素以及遠處各種振動的疊加傳播所造成的，是永遠 存在的，它一般在十分之幾到百分之幾微米的范圍內變化，其頻率大都在 23Hz 左右。對個別極精密的 儀器設備，要考慮地面脈動的因素，但對實驗室的一般精密儀器設備則不必考慮此因素。 2.2 人工振源 （1）交通運輸工具 如火車、汽車等振動多屬高頻，有瞬時沖擊作用，對精密儀器有影響，實驗 室應與它們保持一定的防護間距，同時應注意公路路面質量，路面的質量越差，振動越大。 （2）土建施工中的打樁爆破等屬

55、臨時性的振動 在實驗室的設計中可不予考慮，但礦山和采石場的 爆礦則不是臨時性的振動，在開始設計時就應予以注意。 （3）鄰近建筑物內產生振動的設備 一般地說，所發出周期性振對實驗室的影響較小，如為非周期 性振動，能使基礎產生振動，對實驗室的影響較大。 靠近實驗室建筑的車間內所設的車床、銑床、磨床等有周期性的不平衡擾力，但僅在離設備幾米 范圍內有影響。在作一般零件加工時其擾力為 10kg 左右，作非一般零件加工時其擾力在 1030kg 左右， 所以在實驗室的總體設計中一般可不考慮它們對實驗室所產生的影響。 鄰近建筑物內的鼓風機，作周期性旋轉運動，屬低頻和中頻范圍（3001500 次/min），它的

56、振 動強度雖與其型號有關，但是如已采用彈簧或軟木等的隔振措施后，經調查實測，其振動強度隨與離風機 的距離的增大而迅速衰減，一般在離風機 5m 處已減小一半，而在 10m 處幾乎已測不出，所以在實驗室的 總體設計中也可不考慮它們對實驗室所產生的影響。此外，小型通風器，只要采取有效的隔振措施（包括 風道穿墻處的隔振措施）亦可安設在實驗室的上面。 鄰近建筑物內的壓縮機，一般屬低頻（100200 次/min）振動，易使建筑物發生共振，并有時能 傳布到 1km 以外，V 形或 W 形氣缸的壓縮機，其擾力較小一些，L 型氣缸的擾力就較大一些。總之，實驗 室應與它們保持一定的防護間距。 附近車間里的鍛錘與沖

57、床是一種重要的振源，它們產生不固定的、非周期性的沖擊力，實驗室必須與它 們保持較大的防護間距。 （4）其他振源 如人的行走、關門、搬運東西等，在總體設計中就無需考慮，但在實驗室的單體 設計中應予以注意。 3、實驗室總體設計中的防振間距 確定防振間距的因素很多，如果防振間距達不到一定的數值時，必須對振源或要求防振的設備基礎采 取有效的隔振措施，或是對整個實驗室建筑物采取防振措施。 4、實驗室建筑物和實驗室內的防振措施 在總體設計中遇到防振間距達不到要求時，可采取這樣的做法：房屋四周用玻璃棉下腳料作隔振材料 使實驗室與室外地表面隔絕，以陰止地面波的影響。這種做法比開挖人工防振溝或防振河道簡單、衛生

58、， 同時在用地上也較經濟。 實驗室內的防振措施主要有以下四種情況。 （1）風振動較大，或防振要求較高的精密儀器設備應盡可能設置在底層 以利于采取有效的隔振措 施。 （2）可將精密儀器設備放置在防振基礎或防振工作臺上 這種消極隔振設計，是根據精密儀器、設 備的允許振動極限值以及動力設備的干擾力通過計算，選擇隔振措施，包括決定隔振器類型的數量、位置 和尺寸，以滿足精密儀器設備的正常使用。消極隔振必須考慮有足夠的阻尼，否則體系晃動過大，長時間 不易穩定會影響使用。消極隔振一般可采用下列兩種形式。 支承式隔振措施。構造較簡單，自振頻率最低可設計成 34Hz，一般適用于外界干擾頻率較高 時，這是使用較多

59、的一種措施。 懸吊式隔振措施。構造較復雜，自振頻率最低可達 12Hz，適用于對水平振動要求較高，儀器設 備本身沒有干擾振動。 （3）對實驗樓內產生較大振動的設備采取積極隔振措施 這是必要的有效措施，可以從兩個方面進 行處理。降低機器基礎的振動，使其影響范圍縮小，一般采用放寬基礎底面積，或加深基礎（但這對水平 振動的機器反而不利），或采用人工基礎的方法來加強地基則度。 在機器基礎里設有隔振裝置。 （4）利用增加地坪剛度的防振措施 可應用于低層精密計量室以及其他要求高度防振的房間，地坪 與四周墻身脫開，（可用萬利板或泡沫塑料板隔開），使墻身的振動不傳到室內地坪，同時采用砂墊層以 減少土壤傳來的振動，較厚的混凝土墊層可減少人員走動時所產生的振動影響，