陈艾辉
上海瀚联建筑设计咨询有限公司 200114
摘要： 本文根据上海某郊区一系列中小学校校舍暑期修缮工程，总结普通中小学校日常使用中维护成本高、维修频率高的建筑部位或工程做法。通过对这些部位破损原因的分析，回归建筑设计本源，尝试在中小学建筑设计中提出一些低维护成本的设计措施。
关键词：校舍修缮；低维护成本；设计措施；合理性
引言
本文从本公司近年参与的一些校舍维修工程案例出发，总结常见的维护成本及频次较高的建筑部位或做法，试图简要提出一些对应的低维护成本措施，在新建学校的设计中如采取这些措施，可以避免后期学校在使用过程中产生较高的维护成本，使得校舍发挥应有的作用，保障师生学习生活。对于整个教育系统而言，可将节省的维护成本，用作新建校舍，尽可能解决学生入学难题。
1、总体布局设计中的低维护成本措施
1.1合理设置变形缝位置，选用耐久性较好的变形缝做法
在建筑总体功能布局合理的前提下，充分考虑结构单体之间变形缝位置、做法。变形缝盖板等，作为主体结构之间的连接装置，理论设计使用年限一般为15年左右。笔者近年参与的中小学校舍修缮工程，每年都有需要修缮的变形缝部位，且往往使用年限不足10年，即出现变形缝部件锈蚀、盖板局部起翘脱落、变形缝周边渗水等情况，影响日常使用，甚至出现安全隐患。因此在设计阶段，尽可能将变形缝设置在合理部位，避免在不可渗水的房间内部设置变形缝，如档案室、计算机教室、强弱电间等；变形缝做法应充分考虑耐久性，在设计建造阶段选用质量过硬、使用寿命较长的变形缝，可以有效降低变形缝的部位的维护成本。
1.2尽可能避免西晒房间，合理设置遮阳设施
中小学校的教室、办公室等应朝向合理，避免西晒房间。根据节能计算，在窗墙比同为0.3的条件下，西向房间的空调运行负荷比南向房间高25%左右。办公室等空调房间，设置合理的朝向，可以显著降低空调运行负荷，降低建筑的运营维护成本。如因特殊地形等原因，无法避免西向房间，则应在西向房间外侧设置外廊或遮阳帘、遮阳板等遮阳设施，尽可能降低西晒的影响。
1.3景观植栽设计选择适合当地气候的植物，合理规划校园景观步道系统
景观绿化是中小学校园的重要组成部分，美化校园环境，为学生提供课间活动场所。适应当地气候和土壤条件的植物具有较强的适应能力，耐候性强，可提高绿化植物的存活率，降低绿化维护费用。
校园景观步道系统，是校园内师生步行重要通道，设计阶段应充分考虑景观步道的趣味性和便捷性，正如明末李渔《闲情偶寄》所言：径莫便于捷,而又莫妙于迂。当前中小学校师生学习生活节奏较快，在景观步道的设置上，更应该注重便捷性，即增加趣味性应以满足便捷性为前提。如果设计阶段景观步道设置不当，过于曲折环绕，则可能在使用过程中，学校师生强行走出一条“捷径”，使得“捷径”处的绿化损毁，增加绿化维护成本。景观步道的铺装，建议选择人行透水砖等透水铺装，谨慎选择汀步等块石铺装形式，因校园内师生人流校对，长期使用可能会导致汀步块石移位、块石下部土质松软积水等情况，增加日常维护成本，甚至影响师生步行安全。
1.4合理设置变配电所、水泵房等设备用房位置，宜接近负荷中心
在总体功能布局时，变配电所设置位置应方便进出线，接近负荷中心，避免“倒送电”情况。变配电所应设置防止雨雪和小动物从采光窗、通风窗、门、电缆沟等进入室内的设施，降低因为异物侵入导致变配电设备损坏的风险；水泵房位置宜方便给排水管网进出。其中消防水泵房应设计相应的采暖、通风和排水设施，并符合下列规定：1、严寒等冬季结冰地区采暖温度不应低于10℃，无人值守时不应低于5℃，2、消防水泵房宜满足6次/小时的通风要求，3、消防水泵房应设置排水设施并采取防止被水淹没的措施。笔者近年参与的校舍修缮工程中，有变电房因老鼠侵入咬断电缆，导致设备故障的案例，也有因通风不畅，水气凝结，导致水泵房的控制柜电气元件损坏的案例，修缮的具体做法即按照上述要求，设置变配电所的防鼠网及挡鼠板，以及消防水泵房的通风设施。在设计阶段合理设置变配电所及水泵房位置、并设置完备的防止侵入及通风排水等设施，建造阶段可以节约电缆、给排水管网造价，使用阶段可以减少水电管网的损耗，降低设备损坏风险，进而降低运营维护成本。
1.5合理设置校园雨污水管网系统
中小学校园雨污水管网优化改造是经常遇到且成本较高的一项修缮工程，我们在实际工程中发现，管网的设计不合理，是造成后期使用过程中出现问题的重要原因。雨污水设计管网设计过程中，雨污水管的管径及坡度应经过计算，且满足相关规范要求，避免因管径不足或坡度过小，导致排水不畅，进而引起管网堵塞。雨污水排水管道的流速应设计为合理流速，如长期处于流速较低转态，则可能导致管道内的固体杂质堆积管底，堵塞管道；如过流速过大，则水流长期冲刷管壁，降低管道使用寿命。管材强度及管道埋深，应满足使用要求，避免排水管道因强度不足或路面车行荷载过大等，导致管道破裂。
2、单体建筑设计中的低维护成本措施
2.1合理选择建筑屋面形式
中小学校舍的屋面形式应在满足方案设计造型及城市风貌要求的前提下，结构设计合理，并充分考虑考虑防水及排水的合理性。本公司近年接触的上海郊区学校修缮工程中，屋面防水修缮，是占比的最大的分项工程，超过60%的校舍都有防水修缮的需求。
修缮的原因一是建筑正常使用，防水设计使用年限到期，防水层老化导致屋面渗漏；第二则是因为设计不合理或施工不得当，导致屋面防水破损，造成防水设计使用年限内屋面渗漏。
在设计阶段，建议选择合理的屋顶形式，普通教学楼、办公楼等优先选择现浇钢筋混凝土坡屋面，采取瓦屋面+防水垫层的防水构造，在坡屋面下再设置一层钢筋混凝土平板，方便顶层房间顶棚装修的同时，将大大降低屋面渗漏风险。景观实际工程验证，采用此构造的校舍建筑，即使坡屋面局部防水破损，因为有钢筋混凝土坡屋面及钢筋混凝土平板的存在，基本不会渗漏至顶层房间。如屋面形式为平屋面，则建议采用结构找坡，并选用耐候性较好的防水卷材，规范设置找坡层、隔汽层及防水保护层等，可显著降低渗水风险。
室内体育馆、多功能厅等空间屋面，建议采用预应力钢筋混凝土结构屋面。
中小学校的大跨度空间一般为体育馆和多功能厅等，这类大空间屋面通常的结构形式有钢结构和预应力钢筋混凝土梁。钢结构的特点是材料强度高、自重轻，抵抗变形能力强，适宜用于大跨度建筑。但是钢结构屋面，也有自身的缺点：钢结构耐腐蚀性差，需做好防锈处理，屋面容易因形变在天沟或屋面板材接缝处渗漏，一般每五年左右需进行一次系统的检修保养。相比于钢结构大跨度屋面，预应力钢筋混凝土屋面的缺点是自重较重，施工工艺较一般钢筋混凝土结构复杂，对质量要求较高，但是建成后维护成本较钢结构低。笔者近年参与的校舍修缮工程中，有超过一半的学校体育馆采用了钢结构屋面，这些钢结构屋面中常见的问题是构件锈蚀变形以及屋面渗水，尤其是屋面渗水，每年都有需要将整个体育馆屋面板拆除整体翻修的案例，而采用预应力钢筋混凝土结构的屋面，则几乎不需要特殊的维护。根据实际工程验证，预应力钢筋混凝土屋面的大跨度屋面，维护成本远低于钢结构屋面。
2.2选择耐久性好，维护成本低的外墙保温及装饰材料
外立面饰面的修缮，是校园修缮工程的重要项目，立面保温、装饰材料的耐久性，直接影响建筑外立面维护成本。中小学为人员密集场所，一般选用燃烧性能等级A级保温材料，一般采用岩棉板、发泡陶瓷保温板、发泡水泥板等。立面主体墙面常用的饰面材料有普通外墙涂料、真石漆、面砖等，立面装饰构件的材料有GRC线脚、EPS线脚以及干挂石材或金属板等。校舍修缮工程中，常见的外立面修缮内容主要有外墙饰面涂料修缮、外墙保温开裂渗水甚至局部脱落、外墙装饰构件破损（如GRC装饰构件破损以及立面装饰金属构件锈蚀）。针对上海中小学外墙保温及装饰，根据《上海市禁止或者限制生产和使用的用于建设工程的材料目录（第五批）》，施工现场采用胶结剂或锚栓以及两种方式组合的外保温施工工艺已被禁止用于外墙主体保温。笔者建议对于有预制装配式要求的上海中小学项目，外墙保温系统可以结合《上海市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则》，采用整体式或组装式预制墙体，并集成保温及外饰面，这样非承重外围护墙体可以贡献一部分预制率，同时因为采用工业化生产，集成保温及外饰面的墙体，质量也较为稳定，后期使用过程中的维护成本也相对较低。对于非预制外墙的外保温系统，设计阶段要根据相关规范要求明确外墙外保温系统做法，以及系统各组成部分的相关性能要求，如网格布、锚栓、抗裂砂浆等。外饰面材质建议采用真石漆或饰面砂浆等耐久性较好的材料，避免采用粘贴面砖等可能局部脱落的做法。对于外立面装饰构件，建议采用铝合金构件等耐久性好的材料，避免采用GRC或易锈蚀的金属构件，在笔者参与的中小学修缮工程中，GRC构件破损碎裂以及立面金属构件锈蚀，都是较为常见的修缮内容，因此不建议使用。
2.3走道、连廊等处吊顶采用开放式吊顶
中小学校的内外走道及连廊，是校园内部联系各功能空间最重要的交通空间，其顶部一般需设置给排水管道以及电气桥架等，为视觉美观，往往需设计吊顶。笔者接触的上海某郊区中学修缮工程，为追求顶部纯平的效果，教学楼外走道及连廊均采用水泥板吊顶，但是校舍使用不到五年时间，水泥板吊顶已多出渗水变形，局部龙骨已严重锈蚀，尤其连廊屋面变形缝下方以及教学楼南外廊外窗边缘的吊顶损坏最为严重。结合设计图纸以及现场查看，发现变形缝处屋面渗水进入吊顶，因吊顶为封闭构造，雨水累积，导致水泥板被浸泡变形，其上龙骨锈蚀，南外廊飘雨导致水泥板吊顶边缘浸泡起鼓，要从根本上修复，需将该校走道、连廊处水泥板封闭吊顶全部拆除，更换为开放式吊顶，维修成本较高。其他中小学校，走道、连廊处多采用铝合金格栅或铝合金方通，耐久性较好，方便检修，维护成本低。
2.4合理选择防护栏杆的材质及样式
楼梯及外走道等处的栏杆，作为保障师生安全的防护措施至关重要。常见的栏杆形式有镀锌钢管及不锈钢栏杆、镀锌扁铁或不锈钢扁铁栏杆、夹层玻璃栏板等。根据修缮工程实际情况，镀锌钢管栏杆的主要问题是锈蚀，而夹层玻璃栏板的主要问题是耐冲击力差以及玻璃有一定几率自爆。结合实际工程表现，建议在造价允许的情况下，采用不锈钢扁铁栏杆，耐久性较好，维护成本低。
3、结论
中小学建筑设计阶段的方案设计及工程做法等，对学校建成后的维护成本影响重大，笔者以近年来自身参与的若干中小学校舍修缮工程为出发点，简要提出几点低维护成本的设计措施，抛砖引玉，希望引起建筑设计人员对校园建成后使用阶段维护成本的重视，将节约维护成本作为中小学设计的重要因素，共同创造好用、耐用，低维护成本的中小学校园。
参考文献
[1] 《中小学校设计规范》 GB 50099—2011
[2] 《中小学校场地与用房》 11J934
[3] 《体育建筑设计规范》 JGJ31-2003
[4] 《屋面工程质量验收规范》GB 50207-2012
[5] 《外墙内保温建筑构造》图集11J122
[5] 《建筑设计资料集》（第三版） 中国建筑工业出版社