現(xiàn)代醫(yī)院建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計

方志成

(中元國際(南京)城市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司 南京 210000)

在我國城市化建設(shè)快速推進(jìn)以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，我國醫(yī)療設(shè)施并不能夠保證民眾在醫(yī)療條件方面不斷增長的需求得到有效滿足，因此我國開始積極開展醫(yī)院建筑建設(shè)工作，不斷優(yōu)化醫(yī)療設(shè)施。相比于普通公共建筑，醫(yī)院建筑在建設(shè)過程中有所不同，醫(yī)院建筑需要保證各種醫(yī)療設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，同時對內(nèi)部構(gòu)造以及功能等進(jìn)行完善。

1 結(jié)構(gòu)計算

1.1 準(zhǔn)確判斷抗震設(shè)防的類型，科學(xué)選取計算參數(shù)

因為醫(yī)療建筑承擔(dān)著救死扶傷的重要責(zé)任，是保證民眾生命健康的重要項目，在社會突發(fā)事件中具有重要作用。所以需要保證醫(yī)院建筑具有良好抗震性能，在較高地震下依然能夠安全運(yùn)行，因此，醫(yī)院建筑的抗震等級應(yīng)該比區(qū)域內(nèi)普通建筑物抗震等級高。在2008年5·12大地震之后，城鄉(xiāng)建設(shè)部與住房部制定了GB-50233-2008標(biāo)準(zhǔn)文件，在該文件中，對醫(yī)院、學(xué)校以及其他人員密集型公共服務(wù)建筑具體設(shè)防要求進(jìn)行了明確強(qiáng)調(diào)。在此次修訂中，對三級醫(yī)院與二級醫(yī)院明確為乙類(重點(diǎn)設(shè)防)設(shè)防要求，同時二級醫(yī)院并不能對鄉(xiāng)域和縣域提供急救處理服務(wù)，或是無法有效覆蓋，而對于此類地區(qū)需要構(gòu)建涵蓋急診科、外科手術(shù)室的衛(wèi)生院或是醫(yī)院，并相應(yīng)地提升其抗震類別。

根據(jù)GB-50233-2008文件中相關(guān)要求，乙類建筑需要根據(jù)比本區(qū)域設(shè)防烈度高1度要求對建筑抗震措施進(jìn)行強(qiáng)化。若是醫(yī)療建筑被確定為乙類建筑，則在計算參數(shù)選取方面會與丙類建筑存在一定差異，提高抗震等級并查看GB50011-2010文件中相關(guān)參數(shù)，對相關(guān)調(diào)整系數(shù)進(jìn)行明確并一次取值?？拐鹂p、剪力墻間距可根據(jù)烈度提高之后的參數(shù)值開展計算工作。

需要注意，根據(jù)國務(wù)院令[2019]第709文件和地方性法規(guī)要求，需要專門針對一定規(guī)模的醫(yī)院建筑展開地震安全性評價工作，同時以此為基礎(chǔ)開展抗震設(shè)計工作。比如，北京市規(guī)定若是乙類建筑位于地震動峰值加速度0.20g與0.15g的預(yù)期，投資金額超出1億元建筑項目，即需要開展相關(guān)評價工作。

1.2 荷載取值

對于醫(yī)院建筑，荷載取值環(huán)節(jié)較為特殊，GB50009-2012文件并未明確規(guī)定醫(yī)療房間的荷載取值范圍。建質(zhì)[2009]124號文件對樓面荷載規(guī)定進(jìn)行了補(bǔ)充，同時結(jié)合醫(yī)療工藝專業(yè)使用荷載，通常醫(yī)技與其他類型專業(yè)房間可以參考下表，確定荷載值。

表1 醫(yī)技房間荷載取值

2 結(jié)構(gòu)布置

2.1 合理選擇樓蓋體系

住院樓和門診樓柱網(wǎng)通常在8.0m左右，同時2個方向的軸網(wǎng)并無較大差異。另外，樓蓋通常選擇井字梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)。該結(jié)構(gòu)能夠保證2個方向均勻受力，同時因為板的跨度較小，在承擔(dān)醫(yī)院隔墻荷載方面可以靈活布置，優(yōu)勢較為顯著。由于會將保障醫(yī)院運(yùn)行的一些管線布置板內(nèi)，樓板厚度應(yīng)該在100mm以內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)層的層高通常設(shè)計為3～5mm，因為需要敷設(shè)大量設(shè)備管線，所以要求走廊凈空超出2.5m，因此在結(jié)構(gòu)梁高方面的要求較為嚴(yán)格，按照柱跨度情況，可以將部分框架梁進(jìn)行扁寬梁設(shè)計，選擇密肋樓蓋，其中寬扁梁應(yīng)該對撓度與裂縫控制加以重視[1]。

2.2 合理設(shè)置結(jié)構(gòu)縫

對于醫(yī)院建筑，住院樓通常涵蓋1～2個護(hù)理單元。按照實(shí)際功能需求，采用細(xì)長形方式設(shè)計建筑平面。以結(jié)構(gòu)角度分析，長度與寬度之間的比基本上超出6。所以建筑長度非常長，內(nèi)部砼會對其產(chǎn)生一定影響，極易出現(xiàn)溫度裂縫問題。建筑物較為狹長，若是發(fā)生地震，因為梁端地震波在輸入過程中存在相位差，所以振動缺乏規(guī)則性，震害較為嚴(yán)重。因此，需要通過伸縮縫、防震縫設(shè)置，把建筑變成兩部分。醫(yī)院建筑功能非常復(fù)雜，并且醫(yī)療工藝為了保證不會出現(xiàn)污潔交叉感染問題，無法在結(jié)構(gòu)中部進(jìn)行設(shè)縫處理，因此為超長結(jié)構(gòu)。因為缺少變形縫，開展設(shè)計工作時，需要對溫度應(yīng)力因素進(jìn)行充分考慮。設(shè)計環(huán)節(jié)中可以采用以下方法：①進(jìn)行膨脹加強(qiáng)帶或是后澆帶設(shè)置，間隔為40m。②強(qiáng)化屋面保暖，采用雙向、雙層配筋方式設(shè)置屋面板。端開間、山墻、縱墻的一些部位若是應(yīng)力比較大應(yīng)該針對結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫隔熱處理，在設(shè)計過程中，需要對于應(yīng)力影響進(jìn)行充分考慮同時制定相應(yīng)構(gòu)造措施。③開展砼攪拌作業(yè)過程中，應(yīng)該適當(dāng)添加化學(xué)添加劑，對砼收縮起到補(bǔ)償作用。

2.3 控制裙房和主樓的基礎(chǔ)沉降

對于綜合醫(yī)院，通常由住院樓與門診樓構(gòu)成，一般住院樓的層數(shù)較高，門診樓基本上是5層建筑。在功能方面，需要讓兩座樓連接在一起。因為多層與高層荷載之間存在較大差異，因此基礎(chǔ)的沉降發(fā)生概率較大，一些內(nèi)力是結(jié)構(gòu)無法承受的，在長期運(yùn)行中最終出現(xiàn)變形問題，為了保證結(jié)構(gòu)不會因此出現(xiàn)較大裂縫問題，應(yīng)該將沉降縫設(shè)置在多層與高層之間，使其各自保持獨(dú)立[2]。

完成沉降縫設(shè)置工作之后，雖然由于沉降差異導(dǎo)致的裂縫過大問題得到有效解決，然而因為上部結(jié)構(gòu)需要將單獨(dú)側(cè)力構(gòu)件安裝于沉降縫兩側(cè)，而此構(gòu)造會形成雙墻、雙柱與雙梁，對建筑功能與使用產(chǎn)生一定影響。在結(jié)構(gòu)方面也有整體穩(wěn)定、基礎(chǔ)埋深以及其他問題。所以，需要結(jié)合實(shí)際情況確定是否設(shè)置沉降縫。

若是不設(shè)計沉降縫，則應(yīng)該對多層與高層的協(xié)調(diào)性加以重視。比如天津第五中心醫(yī)院，天津?qū)儆跊_積平原，所以地質(zhì)條件比較差。通常選擇樁基礎(chǔ)建設(shè)多層與高層建筑。按照J(rèn)GJ94-2019文件相關(guān)要求，若是變剛度調(diào)平的目的是為了降低承臺內(nèi)力與差異沉降，則應(yīng)該根據(jù)實(shí)際條件按照以下要求開展：裙樓與主樓連體建筑，若是高層建筑選擇樁基，裙房地基剛度應(yīng)該進(jìn)行弱化處理，可以選擇短樁、復(fù)合地基或是天然地基。

2.4 特殊房建設(shè)計

因為核磁共振、DSA、CT、X光等特殊房間要求能夠防輻射，根據(jù)輻射當(dāng)量情況，對頂板與墻壁的厚度要求存在一定差異。例如，墻體選擇300mm砼墻或是360mm實(shí)心墻，底板砼與頂板砼通常在0.20m左右。伽馬刀機(jī)房、直線加速器機(jī)房等砼墻厚度應(yīng)該達(dá)到2.0m以上，設(shè)計過程中需要將大體積砼處理方法提出來，比如，水泥選擇礦渣硅酸鹽水泥，并適當(dāng)添加化學(xué)添加劑。同時，此類醫(yī)技房間需要敷設(shè)大量管線，同時一些設(shè)備在工作過程中會出現(xiàn)振動現(xiàn)象，因此，房間地面通常選擇降板，通過焦渣填充下部分。

綜上所述，在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中，建筑抗震設(shè)防烈度具有重要地位，然而并非所有醫(yī)院均屬于乙類建筑，需要根據(jù)GB-50233-2008進(jìn)行判別。而醫(yī)療設(shè)備房間則根據(jù)具體設(shè)備、用途等進(jìn)行確定。另外需要結(jié)合醫(yī)院建筑特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，對板梁布置體系進(jìn)行合理確定，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與建筑功能科學(xué)衡量、設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，若是采用無縫設(shè)計需要對裙樓與主樓基礎(chǔ)沉降差進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。若是醫(yī)技用房需要防輻射，應(yīng)該結(jié)合輻射當(dāng)量情況，合理設(shè)置墻厚與類型。