化学实验室设计

发布时间:2017-07-10  阅读次数:2214

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       专业的化学实验室的种类很多,按教学阶段分,有基础实验室和专业实验室;按使用性质分,有教学实验室和科学研究实验室;按试验内容分,有无机化学实验室、有机化学实验室、高分子化学实验室、分析化学实验室、石油化学实验室和物理化学实验室等。

化学实验室设计

1.1 实验室建筑设计的基本程序;实验室建筑设计工作一般分为初步设计和施工图设计两个阶段,对于大型实验室工程设计在初步设计之前应进行方案设计,小型建筑工程设计可以用方案设计代替初步设计。

 

(1)方案设计:根据实验室建设的任务及基本要求,在前期准备工作的基础上进行建筑方案设计,一般要求设计方案满足实验室的功能,在外观上要求有时代感,符合城市建设规划。设计方案经过专家论证、审核、比较,提出一个实施方案或兼顾几个方案的优点进一步做出修改而获得较为满意的设计方案。

(2)初步设计:在方案设计的基础上进一步进行设计的具体实施方案,是进行施工图设计的主要依据。其内容主要包括;设计依据、设计构思、总平面图、主要建筑工程项目的方案设计、主要材料用量、工艺设计、主要设备造型、三废处理、生活组织与劳动定员、有关技术经济指标、抗震人防、建设顺序与期限及总概算等。

(3)施工图设计: 根据已批准的初步设计文件,详细给出各有关专业工程的尺寸、细部做法等指导现场施工安装、安排材料设备,并据此做出详细预算最后阶段的设计工作。其主要内容包括:总平面、建筑、结构、给排水、电气、采暖通风及其他有关的专业设备系统的设计;精确详细地交代它们的位置净距、坐标、标高、构造形式、节点祥图、用料做法、尺寸、坡向、材质型号、设备规格或选用的标准图纸构件祥图索引号、施工安装的技术要求和特殊部位的检验方法等。

 

1.2 化学实验室设计的基本要求

要建设一个现代化的实验室,使其能更好地为生产、科研、教学服务,除了先进的科学仪器和完善的实验设备是提升科技水平,促进科研成果的必备条件以外,实验室的建设也是一个非常重要的物质条件。实验室建筑设计的基本要求是建筑设计的前提和依据,在建设单位委托设计单位进行设计时,必须由各实验室或研究室人员共同参加研究,反复讨论,确定各实验室方案,现将建筑设计的基本要求分述如下。

 

1.2.1实验室名称

(1)房间名称:根据实验室功能设置不同的实验室,如化学分析实验室、仪器分析实验室、光谱实验室、X-射线荧光光谱实验室、天平室及纯水室等。

(2)需要房屋间数:同一类的房间需要几间。

(3)每间房屋使用面积:房间面积大小与建筑模数有关,采用何种模数及何种结构形式比较符合实际,计算实验室的使用面积。

 

1.2.2 建筑要求

(1)房间位置要求:

底层:设备重量较大或要求防震,则可设置在底层。

朝北:有些辅助房间或实验本身要求朝北。

朝南:各实验室都有自己的要求。

楼层:有的实验室要求洁净、安静,应尽量放在高层。

(2)室内尺寸要求:如实验室要求空气调节系统必须吊顶,则层高就相应地要增加。有些实验室是属于特殊类型的,则采用单独的尺寸。

(3)房间要求:指实验室本身的要求。

有的要求一般清洁。

有的要求洁净,进行实验时要求房间内空气达到一定的洁净要求。

耐火:大多数实验室要求耐火。

安静:如消音室、录音室等。

(4)门要求:实验室的门有各种要求。

  内开:门向房间内开。

  外开:主要设置在有爆炸危险的房间内。

  个别要求:双向弹簧,有的要求单向弹簧或推拉门。

  隔声:有的实验室要求安静,要求设置隔声门。

  保温:如冷藏室要求采用保温门。

  屏蔽:防止电磁场的干扰而设置屏蔽门。

  自动门:大门口要求自动门。

(5)窗要求:实验室的窗有各种要求。

  开启:指向外开启的窗扇。

      固定:有洁净要求的实验室采用固定窗,避免灰尘进入室内。

   部分开启:在一般情况下窗扇是关闭的,用空气调节系统进行换气,当检修、停电时,则可以开启部分窗扇进行自然通风。

   双层窗:在寒冷地区或空调要求的房间采用。

   遮阳:根据实验室的要求而定,有时需要水平遮阳,有时须用垂直遮阳。有的可用百叶窗。

   密闭:窗扇可以开启,但又要防止灰尘从窗缝进入,故采用密闭窗。

   屏蔽窗。

   隔声窗。

(6)墙面要求:根据实验室的要求各有不同。

   一般要求

   可以冲洗:有的墙面要求清洁,可以冲洗。

   墙裙高度:离地面1.2-1.5米左右的墙面做墙裙,便于清洁,如瓷砖墙裙、油漆墙裙等。

   隔热:冷藏室墙面要求隔热。

   耐酸碱:有的实验室在实验时有酸碱气体逸出,要求设计耐酸碱的油漆墙面。

   吸声:实验时产生躁声,影响周围环境,墙面要做吸声材料。

   消音:实验时避免声音反射或外界的声音对实验有影响,墙面要进行消音设计。

   屏蔽:外界各种电磁波对实验室内部实验有影响,或实验室内部发出各种电磁波对外界有影响。

   色彩:根据实验的要求和舒适的室内环境选用墙面色彩,墙面色彩的选用应该与地面、平顶、实验台等的色彩取得协调。

(7)楼地面要求

   一般要求;

   清洁;

   防雨:实验本身所产生的震动,要求设置防震措施以免影响其他房间;另一种是实验本身或精密仪器本身所提出的防震要求;

   防滑;

   防放射性沾染;

   防静电;

   干燥;

   隔声;

   架空:由于管线太多或架空的空间作为静压箱,设置架空地板,并提出架空高度。

  (8)顶棚要求

   不吊顶:一般实验室大多数不吊顶。

   吊顶:在实验室的顶板下再吊顶,一般用于要求较高的实验室。

 (9)通风柜:化学实验室常利用通风柜进行各种化学试验,根据实验要求提出通风柜的长度、宽度和高度。

  (10)实验台:实验台分岛式实验台(实验台四边可用)、半岛式实验台(实验台三边可用),靠墙实验台和靠窗实验台(很少用)。要求实验台的长、宽、高的尺寸。

  (11)固定壁柜:一般设置在墙与墙之间,不能移动的柜子。

1.2.3 结构要求:活荷载是作用在结构上的可变荷载,各楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载及风荷载等。

  • 地面荷载:指底层地面荷载,即每平方米的面积内平均有多少千克的物体。
  • 楼面荷载:指2层及2层以上的各层楼面活荷载。
  • 屋面荷载:屋面上是否上人,雪荷载有多少等。
  • 特殊设备附加荷载:有的实验室内有特殊重的设备,如质谱仪、纯水设备等,须注明设备的重量、规格以及标明设备轴心线距离墙的尺寸。
  • 防护墙:有y射线的实验装置的建筑物根据各种不同实验的要求、防护材料的选择以及厚度的选用均应该仔细地考虑。
  • 抗震要求。

 

1.3实验室建筑的组成及总体布局

 

1.3. 1建筑规划要求:

    根据设计任务的要求,结合地形进行总体设计。在设计之前,要对各建筑物的用途和功能进行分析。对于化学分析实验室,一般应布置在下风方向及下游地段,保持一定的间距和良好的通风,应有绿化隔离,搞好排污和排毒处理,做好环境综合评估和治理。对于仪器分析实验室,一般要求良好的环境。有防振防噪声要求的实验室要远离振源和噪声源;有屏蔽要求的实验室要远离电磁波的干扰源;要求超净的高纯实验室要规划在粉尘少、绿化好的地段。

 

1.3.2 实验室建筑的组成

实验室建筑物一般按其用途分为四类。

(1)实验研究类:是分析检测实验建筑的核心,包括各类通用实验室和专用实验室以及研究室、计算机房和计量室等。

(2)辅助建筑类:包括图书情报资料室、学术活动室及电化教室等。

(3)公用设施类:包括水、电、气、油、制冷、空调、低温及热力系统、通信、消防、三废处理、各类器材仓库等用房。

(4)行政及生活服务类:以上四类建筑之间的关系都是很密切的,后三类建筑为第一类建筑服务,而他们之间又有相互联系。这些建筑规划面积分配一般为:科研用房30%~69%,科研辅助用房5%~31%,公用设施用房5%~18%,行政及生活服务用房10%~29%。

1.3. 3实验室建筑总体布局:在总体设计中,首先要研究的问题是采用集中配置形式还是采用分散配置形式。集中配置是将实验室、研究室、行政管理用房、图书资料用房以及科研辅助用房组合在一栋建筑物中;分散配置形式是按实验楼的不同特性分别进行布置。由于分析检测中心和分析研究室的规模不同以及用地的限制,所以总体布局就有多种形式。一般分为四种配置形式。

(1)独立式;整个建筑配置集中在一栋楼内独立设置,适用与较小的分析实验室。

(2)主楼式;以一栋实验楼为主配以附属建筑,建筑规划比较方整规则。

(3)单元式;又称细胞式。用一个简单的单元或细胞组成多样的形式,形成各种不同的空间,有利于推行摸数和标准化,便于施工。此种形式为现代分析测试中心规划广为采用。

(4)分散式;由不同功能的多栋实验楼、研究楼及辅助建筑灵活组合而成,采用较多。

       实验室的结构与楼面荷载:结构布置与实验室建筑模数密切相关。在选用摸数时必须与当地的施工条件、预制品构件的供应情况以及地震等级诸多因素综合考虑。实验室的结构可分为三类;即承重砖墙与钢筋混凝土梁板结构、钢筋混凝土框架结构以及钢结构。即承重砖墙与钢筋混凝土梁板结构(简称混合结构)形式适用于1~5层实验室,以3~4层为最多,因为每层的窗间墙宽度增大,影响采光面积。这种结构形式,造价较低,施工较快,一般实验室常采用这种结构形式。在采用空气调节的实验室中,混合结构的层高比钢筋混凝土框架结构的层高为低,约可降低100~300mm。其原因是空气调节的风管经常布置在走道平顶下面,风管进入实验室时,在混合结构中只要在砖墙上开孔就可以。而在钢筋混凝土框架结构中,因为柱与柱之间有联系梁连接,联系梁有一定的高度,因此层高略高于混合结构。

       钢筋混凝土框架结构(简称框架结构),这种结构形式适用于五层以上的实验室,但根据实验室的性质,框架结构也用于1~5层的实验室,框架结构按施工方法不同又可分为全部现浇结构、梁柱现浇与板预制结构给水系统。

 

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