现代医疗建筑结构设计的

摘 要

文章通过对部分三甲医院医疗建筑的结构设计案例的分析,从结构计算、结构体系、人文化的结构设计等方面对现代医疗建筑的结构设计进行了总结,提出了适应现代医疗建筑特点的结构设计方法.

关 键 词

医疗建筑抗震设防结构设计

随着人民群众对医疗保健需求的不断增长,我国城市医疗基础设施建设速度明显加快,改扩建项目逐渐增多.基于部分三甲医院医疗建筑的结构设计案例,我们对现代医疗建筑的结构设计思路与做法进行了如下总结.

一、结构计算

(一)抗震设防类别的判断及计算参数的选取

医疗建筑是救死扶伤的生命线工程,在抗震救灾中起到很重要的作用.医院建筑在地震中不仅要不倒塌,还应能继续使用,担负起救援的重要职责,所以医院建筑应高于当地房屋建筑的抗震设防要求.后,住建部颁布的《建筑工程抗震设防分类标准》中,提高了学校、医院等人员密集的公共怎么写作场所的设防要求.这次修订中,明确将二级、医院均提高为重点设防类（即乙类）,而且对于二级医院的急救处理范围不能或难以覆盖的县和乡镇中建立的具有外科手术室和急诊科的医院或卫生院,都提高了其抗震设防类别.

按照《建筑工程抗震设防分类标准》3.0.2条,“重点设防类（乙类）,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施等”.确定为乙类建筑的医疗建筑,一些计算参数与丙类建筑的选取有所区别：抗震等级应提高烈度后再查《建筑抗震设计规范》表6.1.2,各种调整系数相应依此取值；剪力墙间距、抗震缝均应按照提高烈度后的烈度值进行计算；但最大适用高度可按本地区烈度依据《建筑抗震设计规范》表6.1.1采用.

需要指出的是,根据《中华人民共和国防震减灾法》第三十五条规定,“重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程,应当按照国务院有关规定进行地震安全性评价,并按照经审定的地震安全性评价报告所确定的抗震设防要求进行抗震设防”、“对学校、医院等人员密集场所的建设工程,应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工,采取有效措施,增强抗震设防能力”.

另根据中华人民共和国《地震安全性评价管理条例》及各地方的法规,规定对一定规模以上的医院（如北京市规定在地震动峰值加速度0.15g、0.20g区域内的部分乙类建筑,总投资金额超过1亿元以上的生命线工程）应专门进行地震安全性评价,并以此作为抗震设计的依据.

(二)荷载取值

医疗建筑在活荷载取值上有一定的特殊性.《建筑结构荷载规范》中对于医疗特殊用途的房间荷载取值没有明确规定.参考《全国民用建筑工程设计技术措施》（2003）中关于楼面荷载的补充规定,并配合医疗工艺专业所提供的使用荷载,一般医技及其他专用房间的活荷载取值见表1.

二、结构体系

(一)楼盖体系的选择

门诊楼及住院楼柱网一般为7.5m～8.5m,且两个方向轴网相差不多.楼盖常采用井字梁结构.井字梁结构两个方向受力均匀,并且由于板的跨度不大,对于隔墙荷载具有一定的优越性.因为板内需敷设较多的管线,楼板厚度不宜小于100mm.一般医疗建筑标准层层高4m左右,由于设备管线较多,建筑走廊净空要求在2.5m以上,所以对结构梁高有严格要求,此时根据柱跨度,走道部分框架梁可做成宽扁梁,楼盖采用密肋楼盖.宽扁梁应注意裂缝和挠度控制.

(二)结构缝的设置

医疗建筑中的住院楼一般由一至两个护理单元组成.根据功能需要,建筑平面多为细长形.从结构上说,即长宽比经常可能达到6以上.建筑长度过长,结构受内部混凝土的约束,易产生温度裂缝；长宽比过大,狭长的建筑物在地震时由于梁端地震波有位相差而容易产生不规则震动,产生较大震害.所以,这种情况,通常在中部采用设置防震缝兼伸缩缝的方法将建筑分为两部分.但是,医疗建筑使用功能复杂,在医疗工艺设计中为了防止上下洁污交叉感染,结构中部经常无法设缝,所以属于超长结构.由于未设变形缝,在设计时应充分考虑温度应力的影响.在设计时可采取以下措施：

1.每隔30m～50m设置后浇带或膨胀加强带；

2.加强屋面保温措施,屋面板宜用双层双向配筋；

3.内外纵墙、山墙及端开间等温度应力较大部位做好维护结构的保温隔热,设计时考虑温度应力影响,增加配筋并采取构造措施；

4.在混凝土搅拌过程中,可以适当掺入少量化学添加剂,补偿混凝土收缩.当然,添加剂并不能消除后期温度变化引起的应力.

(三)主楼与裙房基础沉降控制

综合医院一般分门诊楼和住院楼,住院楼多为高层建筑,而门诊楼多为4～6层的多层建筑.建筑功能上要求住院楼和门诊楼相连.由于高层和多层的荷载差异较大,所以基础易产生明显的沉降差,有可能产生结构难以承受的内力和变形.为了避免由此造成的结构上的过大的裂缝,可以在高层和多层之间设置沉降缝,将其分成两个独立沉降的单元.

设置沉降缝后,虽然解决了建筑物的沉降差异而产生过大裂缝的问题,但是由于上部结构必须在沉降缝两侧设置独立的抗侧力构件,形成双梁、双柱、双墙,给建筑在使用和功能上带来不便,结构上也存在基础埋深、整体稳定等问题.因此是否设缝,需要根据具体情况综合考虑.如果不设沉降缝,高层和多层间的沉降协调就至关重要.

当高层与裙楼之间不设永久性沉降缝时,在设计中还需采取以下措施减少主裙楼间沉降差：

1.施工时先施工主楼,后施工裙楼；

2.主楼与裙楼间设置沉降后浇带,后浇带内混凝土待主楼沉降稳定后方可浇筑；

3.加大主楼与裙楼间连接基础梁刚度及配筋.

(四)特殊医技用房的设计

由于一些特殊的医技用房,如胃肠室、CT、DSA、核磁共振室等有防辐射的要求,根据防辐射当量不同,对机房墙壁及顶板的厚度有不同的要求.比如墙体采用360mm厚实心砖墙或200mm～300mm厚混凝土墙（但应注意混凝土墙对结构刚度的影响）,房间顶板及底板混凝土厚度不小于150mm.直线加速器、伽马刀机房等混凝土墙的厚度要达到1.2m～2.5m,设计时应提出大体积混凝土的处理方法,如水泥应采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥,适当掺入少量化学添加剂等措施.此外,这些医技用房需要敷设很多管线,部分设备可能会有振动,房间的地面下沉部分需采用焦渣填充,上面覆100mm厚细石混凝土及建筑面层做法.设备管线可以从下沉部分中预埋,同时也可以有效解决设备振动产生的影响.

三、人文化的结构设计

(一)减振隔声

隔声不仅仅体现在建筑专业设计中,结构工程师也应考虑隔音问题.病房楼设计时应充分考虑患者对安静环境的需求,楼板不宜太薄,一般取120mm厚为宜.设备房间应尽量避开病房等医疗房间,且做好设备基础的减震隔声处理.

(二)隔墙

在选择隔墙材料时,除了考虑抗震及隔声要求外,还应考虑使用的便利性.如住院楼、医技楼使用时需悬挂一些设备管线,隔墙需要有一定的强度.另外,门诊楼应考虑房间的变化,隔墙采用易于砌筑及拆卸的轻质隔墙为宜.

(三)楼板

医院应营造一个有利于医患使用的建筑环境,根据建筑功能需要细致确定结构构件的截面和标高.如楼梯踏步应使建筑完成面等分平齐、厕所蹲位应与楼面相平、产房消毒间配餐间等有防水设计的房间应该根据防水层做法下沉结构楼板.

四、结束语

建设中,应根据《建筑工程抗震设防分类标准》正确判别医疗建筑中各个单体的抗震设防烈度.医疗设备用房的荷载取值,应根据具体用途、具体设备来确定,并根据医疗建筑的特点进行结构布置和设计：确定梁板布置体系；结构缝的设置根据建筑功能和结构特点进行衡量,无缝设计时应采取必要的措施；对于不设沉降缝的建筑,应采取措施控制主楼与裙房基础的沉降差；对于有防辐射要求的房间,要根据防辐射当量要求,四周隔墙采用砖墙或混凝土墙,顶板、底板楼板加厚,必要时还要增设铅板满足防辐射要求.

医疗建筑结构设计,做法复杂,荷载取值多样,各种使用以及防辐射要求较多,在实际设计中,应及时准确地确定楼地面做法及房间使用要求,在确保结构安全适用的前提下满足建筑的使用功能,从细部入手营造医疗建筑的舒适环境,体现以人为本的设计理念.

（编辑王海燕）