石鹿言 黃 明

(中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

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談醫(yī)院建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

石鹿言 黃 明

(中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

從醫(yī)院建筑常用的結(jié)構(gòu)類型、抗震設(shè)防規(guī)定、荷載取值等方面，介紹了醫(yī)院建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，總結(jié)了醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，為工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)提供參考。

醫(yī)院建筑，抗震設(shè)防，荷載取值，結(jié)構(gòu)降板

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，人們對(duì)醫(yī)院建設(shè)的需求日益增加，醫(yī)院建筑的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，作者基于多個(gè)醫(yī)院建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及注意問題。

1 醫(yī)院建筑常見的結(jié)構(gòu)類型

醫(yī)院建筑按其建筑功能一般分為門(急)診部、醫(yī)技部、住院部等幾部分，這幾部分可根據(jù)醫(yī)院的規(guī)模及使用要求形成獨(dú)立的建筑物，如門(急)診樓、醫(yī)技樓、病房樓等，也可以將其功能整合在某一幢建筑物內(nèi)，如常見的醫(yī)療綜合樓。

醫(yī)院建筑物結(jié)構(gòu)體系的選擇，應(yīng)根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防要求、平面布置、樓層高度、建筑功能及經(jīng)濟(jì)條件等多方面因素綜合確定：考慮到人員使用的方便性與迅捷性，門(急)診樓和醫(yī)技樓的層數(shù)一般不超過6層，所以門(急)診樓、醫(yī)技樓常用的結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。病房樓一般采用高層建筑，不過由于病房樓的下部樓層往往設(shè)置了醫(yī)技功能房間，除核心筒外，很難布置上下貫通的剪力墻，所以病房樓常用的結(jié)構(gòu)形式多為框架—抗震墻結(jié)構(gòu)。

已有醫(yī)院建筑中較少采用鋼結(jié)構(gòu)形式，主要原因是鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)相對(duì)較高，和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比經(jīng)濟(jì)性較差，但隨著我國鋼材產(chǎn)能過剩矛盾日益突出，鋼材價(jià)格不斷下滑以及國家對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的政策性推廣，相信會(huì)有越來越多的醫(yī)院采用鋼結(jié)構(gòu)形式。

2 醫(yī)院建筑的抗震設(shè)計(jì)

醫(yī)院建筑作為重要的生命線工程，在抗震救災(zāi)中起著關(guān)鍵的作用，因此醫(yī)院建筑的抗震設(shè)計(jì)尤為重要：汶川大地震后，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)中，明確將二級(jí)、三級(jí)醫(yī)院的門診、醫(yī)技、住院用房劃分為重點(diǎn)設(shè)防類(簡稱乙類)，將部分承擔(dān)特別重要醫(yī)療任務(wù)的三級(jí)醫(yī)院劃分為特殊設(shè)防類(簡稱甲類)；2009年，中國地震局頒布《關(guān)于學(xué)校、醫(yī)院等人員密集場所建設(shè)工程抗震設(shè)防要求確定原則的通知》(簡稱49號(hào)文)，文件規(guī)定除地震動(dòng)加速度不小于0.4g的地區(qū)外，其他地區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度取值均提高一檔；除了國家級(jí)文件外，部分省市也對(duì)醫(yī)院建筑的抗震設(shè)計(jì)作出了特殊規(guī)定。

在進(jìn)行醫(yī)院建筑的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)防烈度的不同，建議采用不同的設(shè)計(jì)思路：1)當(dāng)?shù)卣饎?dòng)峰值加速度不小于0.2g時(shí)，可采用傳統(tǒng)的“抗”的思路，即通過加強(qiáng)墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的截面來抵抗地震力，從而滿足規(guī)范等相關(guān)要求；2)當(dāng)?shù)卣饎?dòng)峰值加速度不小于0.3g時(shí)，若采用“抗”的方法，則會(huì)導(dǎo)致墻、柱截面過大，從而影響室內(nèi)空間的使用，并且配筋也會(huì)增大較多，經(jīng)濟(jì)性較差，此時(shí)可采用減隔震的方法來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，常用的減隔震產(chǎn)品有隔震支座、軟鋼阻尼器、粘滯阻尼器、防屈曲支撐等，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需求選擇不同的產(chǎn)品。

3 醫(yī)院建筑的荷載取值

伴隨著醫(yī)院復(fù)雜的工藝流程會(huì)產(chǎn)生很多用途的功能房間，由于所具有的功能不同，室內(nèi)所陳放的儀器設(shè)備也就不同，對(duì)于結(jié)構(gòu)專業(yè)來說，需要盡可能細(xì)致合理的確定各種功能房間的荷載。所以對(duì)于醫(yī)院建筑而言，其活荷載取值具有一定的特殊性。

由于醫(yī)療特殊用途房間的荷載種類比較繁多且比較專業(yè)化，我國的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》對(duì)于其荷載取值沒有明確的規(guī)定。從事醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)人員往往是參考《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》中關(guān)于樓面荷載的補(bǔ)充規(guī)定，并配合醫(yī)療工藝專業(yè)所提供的使用荷載來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。筆者根據(jù)已有工程經(jīng)驗(yàn)，給出了一般醫(yī)技及其他專用房間的活荷載取值供工程設(shè)計(jì)人員參考，見表1。

表1 常用醫(yī)技房間活荷載取值

需要說明的是，上述荷載取值是基于我國結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn)現(xiàn)狀而確定的。建筑荷載取值及效應(yīng)組合作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全使用的最基本要求，直接影響構(gòu)件承載能力的安全性、結(jié)構(gòu)的整體牢固性和結(jié)構(gòu)的耐久性。我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在這方面的安全設(shè)置水準(zhǔn)，總體上要比國外同類規(guī)范低。作為醫(yī)院建筑，在火災(zāi)或其他緊急情況發(fā)生時(shí)，人們的盲目性強(qiáng)，群聚效應(yīng)明顯，人流會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)涌向公共通道，此時(shí)公共通道活荷載變化顯著，大大高于規(guī)范規(guī)定2.5 kN/m2的取值。此時(shí)，公共通道梁彎矩增加明顯，裂縫寬度一般也超過規(guī)定值，考慮到災(zāi)情撲救或病情搶救時(shí)各種水、污漬，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性會(huì)產(chǎn)生一定影響。國外一般規(guī)定取5 kN/m2，考慮到我國的國情及結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn)的現(xiàn)狀，建議公共通道活荷載取值不宜小于3.5 kN/m2。

此外，從醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展的角度，對(duì)建筑平面內(nèi)集中設(shè)置的機(jī)電設(shè)備用房及一些大型醫(yī)療設(shè)備用房周邊的房間，考慮醫(yī)院未來發(fā)展的需要，其相應(yīng)活荷載取值宜予以提高。醫(yī)院的發(fā)展及規(guī)模的擴(kuò)大，表現(xiàn)為門急診人數(shù)的增加、住院病人數(shù)量的增加，以至于醫(yī)院建筑面積的增加，而最終導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備容量及數(shù)量的增加和醫(yī)療設(shè)備數(shù)量的增加，作為醫(yī)院建筑特殊性的一面，由于其固有的醫(yī)療流程和建筑功能布局一般不宜作較大變動(dòng)，因此增加的機(jī)電設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備大多按照原有設(shè)備位置就近擺放。如果在醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初就考慮到這些因素，即上述用房周邊房間的活荷載，就能比較容易的滿足醫(yī)院建筑功能適度變化的情況和建筑物結(jié)構(gòu)的安全性能要求。

4 醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)中需要注意的問題

醫(yī)院建筑作為公共建筑的一種形式，與大多數(shù)公共建筑具有一定的相通性；但醫(yī)院建筑由于其自身獨(dú)有的醫(yī)療流程及功能布局的要求，因此，在某些方面，醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有區(qū)別于其他公共建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所獨(dú)具的內(nèi)容：

1)醫(yī)院建筑比普通建筑存在更多的結(jié)構(gòu)降板問題，主要表現(xiàn)在：a.在醫(yī)院建筑中，為了方便病人，體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，取消了衛(wèi)生間里面的臺(tái)階，這就會(huì)要求結(jié)構(gòu)專業(yè)將樓板局部下沉；b.在醫(yī)院建筑中，往往會(huì)存在很多的用水點(diǎn)，而許多有潔凈要求的房間，其上部嚴(yán)禁樓板開洞走管線，此時(shí)，需要采用大范圍降板進(jìn)行同層排水；c.在醫(yī)院建筑中，部分大型醫(yī)療設(shè)備的房間，由于穿管走線的要求，需要降板；部分有電磁輻射的房間，對(duì)一定距離范圍內(nèi)樓板的含鋼率有要求，也需要結(jié)構(gòu)降板。結(jié)構(gòu)降板可以很好地解決以上的問題，但是由于下沉的結(jié)構(gòu)板面需采用建筑面層回填，為減少回填面層引起的建筑物自重增加，建議回填材料選用輕集料混凝土等輕質(zhì)材料。

2)醫(yī)院建筑中存在有防輻射要求的特殊醫(yī)技用房，如X光，CT，DSA等房間，根據(jù)輻射的方式及防輻射當(dāng)量的不同，對(duì)房間的周邊墻體及樓板的厚度有不同的要求。而直線加速器、伽馬刀等房間，其要求的混凝土墻體厚度經(jīng)常會(huì)達(dá)到1.2 m～2.5 m，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意大體積混凝土的設(shè)計(jì)與施工處理。

3)醫(yī)院外科手術(shù)室一般都具有較高的潔凈要求，需在手術(shù)層臨近樓層放置大量的凈化設(shè)備。同時(shí)，受到規(guī)模及規(guī)劃的限制，凈化設(shè)備所在層常被設(shè)計(jì)成層高不超過2.2 m的設(shè)備夾層。由于其鄰近的手術(shù)層或病房層的層高較高，造成設(shè)備夾層較大的剛度突變與地震作用突變，從而使下部樓層形成薄弱層，降低了建筑物的抗震能力。針對(duì)這樣的問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可調(diào)整結(jié)構(gòu)布置與材料強(qiáng)度，改善結(jié)構(gòu)剛度。對(duì)設(shè)備夾層采取減小截面、降低混凝土強(qiáng)度等級(jí)等措施；對(duì)相鄰下部樓層則加大構(gòu)件截面、提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)、局部增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，使上下樓層剛度接近避免出現(xiàn)薄弱層。

5 結(jié)語

醫(yī)院建筑作為重要的公共建筑，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物特點(diǎn)確定合理的結(jié)構(gòu)體系；確定結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度時(shí)，除了相應(yīng)的國家法規(guī)外，還應(yīng)注意是否有特殊的地方法規(guī)和條文；確定樓面荷載時(shí)，應(yīng)注意特殊的醫(yī)技用房和大型設(shè)備用房；醫(yī)院建筑的降板回填材料宜采用輕質(zhì)材料；對(duì)于有防輻射要求的房間，應(yīng)注意加厚相應(yīng)的樓板和墻體厚度；對(duì)于設(shè)置設(shè)備夾層的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取有效措施，防止薄弱層的出現(xiàn)。

[1] GB 50223—2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 中國地震局.關(guān)于學(xué)校、醫(yī)院等人員密集場所建設(shè)工程抗震設(shè)防要求確定原則的通知[Z].2009.

[4] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

On structural design for hospital buildings

Shi Luyan Huang Ming

(ChinaZhongyuanInternationalEngineeringCo.,Ltd,Beijing100089,China)

From the common structural types, seismic fortification regulation, and load value, the paper introduces the structural design features of hospital buildings, and sums up some problems in the structural design of hospitals, so as to provide the reference for the hospital structures for the engineering design personnel.

hospital building, seismic fortification, load value, structural descending plate

1009-6825(2016)10-0046-02

2016-01-24

石鹿言(1983- )，女，碩士，工程師

TU246

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