范俊俊

（安徽熙初建筑設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230001）

0 引言

隨著國內(nèi)人均收入的不斷提高，人民群眾對醫(yī)療設(shè)施的功能和質(zhì)量有了更高的要求，全國各地的醫(yī)院都加大了對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)質(zhì)量，對舊的醫(yī)院內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)建。

醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)本身是一項(xiàng)包含了許多學(xué)科的實(shí)踐工作，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，對結(jié)構(gòu)選型進(jìn)行準(zhǔn)確的把握和合理的布置，以提升整體的設(shè)計(jì)效果。

1 工程概況

新院址位于院霍山縣衛(wèi)生中心南側(cè)，建設(shè)基地三面環(huán)路，交通便捷，基礎(chǔ)設(shè)施完善，且用地規(guī)則，地形較平擔(dān)，非常利于醫(yī)院建設(shè)。規(guī)劃總用地面積約為3.3hm2，地上總建筑面積 22000m2，300 張床位，精神衛(wèi)生中心主樓地上六層，地下局部一層，裙樓地上三層；員工周轉(zhuǎn)房地上五層；中醫(yī)康復(fù)樓地上四層。本次設(shè)計(jì)為醫(yī)院西病區(qū)（精神衛(wèi)生中心主樓及裙樓）。主樓一層層高4.5m，建筑要求覆土0.8m，結(jié)構(gòu)層高為5.3m；二層~大屋面層高均為3.8m。主樓地下室結(jié)構(gòu)層高4.2m。

2 結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化目標(biāo)

原結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，中間為雙排柱且剪力墻布置較多，不利于建筑布置及后期建筑工程改造，建議拿掉中間一排柱子，并減少剪力墻數(shù)量，采用框架或少墻框架結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算的各項(xiàng)內(nèi)容

3.1 荷載取值

我國醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)對于建筑的荷載取值有著特殊的要求和指標(biāo)。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》一書中雖然沒有明確規(guī)定醫(yī)療建筑中特殊用途的房間的具體荷載數(shù)值，但可以參考2003年發(fā)布的《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》文獻(xiàn)中關(guān)于醫(yī)療建筑樓面荷載的補(bǔ)充規(guī)定，并配合現(xiàn)代建筑工藝和醫(yī)療工藝所提供的荷載數(shù)據(jù)進(jìn)行荷載數(shù)據(jù)的取值[1]。

3.2 判斷醫(yī)療建筑抗震類別

醫(yī)療系統(tǒng)作為我國基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺的部分，是在抗震救災(zāi)和重大災(zāi)難中起到拯救生命的重要工程項(xiàng)目。為了保證醫(yī)療建筑能夠在地震發(fā)生時(shí)各項(xiàng)功能和設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)正常，承擔(dān)抗震救援的主要職責(zé)，所以，國家明確規(guī)定醫(yī)療建筑的抗震要求要高于其他類型的房屋建筑。特別是在2008年汶川大地震后，政府在《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》中明確將醫(yī)院、學(xué)校等人口密集的公共建筑提高了整體的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)防要求，將我國二級、三級醫(yī)院均提升為乙類重點(diǎn)設(shè)防。同時(shí)，明確規(guī)定對于我國二級醫(yī)院急救范圍必須擴(kuò)大覆蓋到整個(gè)縣市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，同時(shí)要建設(shè)相應(yīng)的急診科室和衛(wèi)生所，以提高相應(yīng)的防震等級和類別。建筑工程抗震設(shè)計(jì)分類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對乙類重點(diǎn)設(shè)防類的建筑必須保證抗震效果達(dá)到一級。在關(guān)于《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》中，乙類和丙類的建筑評價(jià)是有所區(qū)別的，建筑的抗震縫、剪力墻等具體數(shù)據(jù)都存在不同的抗震烈度要求。我國防震救災(zāi)法第35 條明確規(guī)定，在易發(fā)生地震區(qū)域?qū)τ谥卮蠼ㄔO(shè)工程和可能受到災(zāi)害的建設(shè)工程應(yīng)選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和措施，復(fù)雜結(jié)構(gòu)通過審議討論決定建筑物的抗震等級。在易發(fā)生地震的地區(qū)，還應(yīng)該增強(qiáng)人口密集場所的應(yīng)急設(shè)施，抗震能力相應(yīng)提高。如學(xué)校、醫(yī)院在地震安全的各種管理?xiàng)l例以及地方政府所推出的地方法規(guī)中均明確規(guī)定，二級以上的醫(yī)院應(yīng)該做好對抗震安全數(shù)據(jù)的評估，加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)[2]。

4 醫(yī)院建筑的結(jié)構(gòu)布置

4.1 結(jié)構(gòu)縫的有效設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

醫(yī)院包括很多部門和區(qū)域，尤其醫(yī)院的住院樓一般由一個(gè)或兩個(gè)護(hù)理單位組成。在滿足醫(yī)院建筑使用功能的前提下，若住院樓的建筑長度過長，則發(fā)生地震時(shí)建筑的抗震性能較差，容易產(chǎn)生破壞，并且由于溫度過高或過低，易產(chǎn)生裂縫等問題。所以，為了避免出現(xiàn)上述情況，做好住院樓各功能區(qū)域的合理劃分是必然的。為了應(yīng)對溫度變化，通常采取以下3 種措施：①在混凝土使用過程中，增加一定的化學(xué)添加劑來防止混凝土由于受到溫度的變化而造成收縮和擴(kuò)張。但添加劑并不能完全避免出現(xiàn)溫度應(yīng)力的影響，所以要做好相應(yīng)的預(yù)防措施。②在各結(jié)構(gòu)縫之間添加膨脹加強(qiáng)帶，最好每隔30~50m 做好相應(yīng)的加強(qiáng)工作。③做好醫(yī)院住院樓的地面保溫措施。在地板和屋頂之間做好維護(hù)整體樓層結(jié)構(gòu)的保溫隔熱功能的建設(shè)，如屋面板配置雙向配筋、內(nèi)外墻體使用隔熱效果的材料等。

4.2 樓蓋體系的選擇

做好樓、屋蓋體系的選擇。在醫(yī)院建筑中，柱網(wǎng)跨度相對較大，且縱向軸網(wǎng)應(yīng)保持對稱。在進(jìn)行樓蓋體系的選擇時(shí)，我國大部分醫(yī)院建筑樓、屋面結(jié)構(gòu)多采用井字梁結(jié)構(gòu)。井字梁結(jié)構(gòu)可以保證板的跨度不大，且柱網(wǎng)的兩個(gè)方向可以保證受力均勻，這些優(yōu)點(diǎn)可以很好地應(yīng)對醫(yī)院中復(fù)雜多樣且靈活的隔墻布置[3]。

4.3 結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)參數(shù)：①風(fēng)荷載：0.35kN/m2，地面粗糙度：B 類；②雪荷載：0.65kN/m2；③樓屋面均布活荷載；④地震作用：重點(diǎn)設(shè)防，按8 度（0.2g）考慮地震作用。如表1 所示，±0.000 處地下室頂板活荷載結(jié)合首層房間功能取5.0kN/m2。樓面、屋面如有大型設(shè)備等較大集中荷載時(shí)，按實(shí)際荷載取用。計(jì)算地下室外墻時(shí)，室外地面活荷載取5kN/m2，土壓力系數(shù)取0.50。

表1 結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)

4.4 結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)

（1）混凝土強(qiáng)度等級：原框架剪力墻結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)梁、板混凝土強(qiáng)度等級為C30；豎向構(gòu)件采用C35~C30；所有二次構(gòu)件，如構(gòu)造柱、圈梁、壓頂、過梁的混凝土強(qiáng)度等級均為C25?，F(xiàn)框架結(jié)構(gòu)（框架少墻結(jié)構(gòu)）：結(jié)構(gòu)梁、板混凝土強(qiáng)度等級為C30；豎向構(gòu)件采用C45~C30；所有二次構(gòu)件，如構(gòu)造柱、圈梁、壓頂、過梁的混凝土強(qiáng)度等級均為C25。

（2）鋼筋：采用 HRB400 級鋼筋：fy=360N/mm2，框架和斜撐構(gòu)件（含梯段），其縱向受力鋼筋應(yīng)采用帶E 抗震鋼筋。

（3）墻體材料：外墻采用200 煤矸石空心磚（容重≤10kN/m）；內(nèi)墻采用200 厚加氣混凝土小型砌塊（容重≤8kN/m）；CT、X 光透視、DSA 等有射線防護(hù)要求房間采用混凝土實(shí)心磚（容重≤22kN/m），CT 室四周墻體為370 厚的實(shí)心磚墻，其余機(jī)房四周墻體為240 厚的實(shí)心磚墻；地面以下與土接觸的磚墻采用煤矸石實(shí)心磚（容重≤19kN/m）。

（4）地下室采用防水混凝土澆筑，抗?jié)B等級為P6，結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對比如表2 所示。

表2 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對比

中間雙排柱優(yōu)化為單排柱，便于建筑功能靈活布置及改造。抽柱后，中間柱子截面增加，外圍柱子大小基本保持不變，角部有幾根柱子略有增大。為滿足軸壓比要求，豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級提高。經(jīng)計(jì)算，優(yōu)化后框架或少墻框架結(jié)構(gòu)滿足小震彈性下計(jì)算要求?？蚣芙Y(jié)構(gòu)剛度小于其余兩種結(jié)構(gòu)，故周期最長，位移角最大，但仍滿足規(guī)范要求。少墻框架剛度處于三種結(jié)構(gòu)形式之間，周期比框架結(jié)構(gòu)略大，位移角位于其余兩者結(jié)構(gòu)之間。

計(jì)算結(jié)果顯示，X 向傾覆力矩比為：63.2%，Y 向傾覆力矩比72.8%，可按少墻框架考慮，插值計(jì)算位移角限值經(jīng)計(jì)算滿足要求。

4.5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）本工程采用鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)采用樁承臺加防水板的基礎(chǔ)形式。樁基持力層為⑤層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，⑤層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=8000kPa，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=600kPa。

（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為丙級。

（3）地下室超長的加強(qiáng)措施，本工程中地下室超長，擬在適當(dāng)位置設(shè)置后澆帶以解決混凝土的前期收縮問題；混凝土的后期溫差所引起的伸縮問題，擬采用加強(qiáng)超長方向的梁、板的配筋，施工時(shí)注意樓板的養(yǎng)護(hù)等，來加以解決；地下室基礎(chǔ)及梁板混凝土中加入纖維等抗裂材料外加劑[4]。樁基參數(shù)設(shè)計(jì)如表3 所示，主樓、裙樓樁基參數(shù)設(shè)計(jì)如表4 所示。

表3 樁基參數(shù)設(shè)計(jì)

表4 主樓、裙樓樁基參數(shù)設(shè)計(jì)

5 結(jié)語

綜上所述，醫(yī)院建筑時(shí)要做好主樓和裙房等各個(gè)單體的抗震烈度和抗震效果的檢測，做好整體規(guī)劃設(shè)計(jì)。醫(yī)院建筑單體的荷載取值要根據(jù)該樓的使用功能和使用情況進(jìn)行具體選擇。根據(jù)醫(yī)療建筑的主要特點(diǎn)進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)布置，從而加強(qiáng)我國醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。希望設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)和建設(shè)醫(yī)院建筑的過程中能夠加強(qiáng)關(guān)鍵部分的重視力度，對相關(guān)的防范措施進(jìn)行提前規(guī)劃，以便為我國的醫(yī)療事業(yè)做好基礎(chǔ)設(shè)施的保障工作。