醫(yī)院建筑抗震特性與結構設計研究

鹿少磊

（中鐵十局濟南勘察設計院，濟南250100）

1 醫(yī)院建筑結構體型方面的特征

醫(yī)院建筑從其使用功能看來，大致可以將其分為門診樓、醫(yī)技樓、住院樓等類型，不同類型建筑的特點及建筑設計特點如表1所示。

表1 醫(yī)院類型及體型特征

進行醫(yī)院建筑結構設計工作時，設計人員往往會根據(jù)建筑的不同功能進行結合設計，其最為常見的是門診和醫(yī)技樓的結合以及醫(yī)技和住院樓的結合。前者的結合方式通常表現(xiàn)為多層建筑結構，而后者則通常表現(xiàn)為高層建筑結構[1～3]。醫(yī)院設計實例對比如表2所示。

表2 醫(yī)院設計實例對比

2 醫(yī)院建筑結構在抗震方面的要求

隨著當前醫(yī)院建筑逐漸向著高層化的方向發(fā)展，加之建筑的豎向布置越發(fā)復雜，很容易造成醫(yī)院建筑出現(xiàn)側向剛度突變等問題。局部樓層的高度變化、豎向構件不連續(xù)等都是引發(fā)建筑側向高度突變的主要原因。

設備層作為常規(guī)的醫(yī)院建筑組成部分之一，其建筑層高通?？刂圃诩s2.6 m。例如，某醫(yī)院住院樓內部的1層和3層是醫(yī)生的辦公和手術室等功能分區(qū)，其層高一般維持在約4.5 m，4層一般是設備層，其高度維持在約2.6 m，從第5層開始一直到頂層都為病房，其層高基本維持在約3.6 m，也正是因為設備層的高度數(shù)值僅為下部樓層層高的57%，很容易引發(fā)整個醫(yī)院建筑結構出現(xiàn)豎向剛度突變問題。

3 進一步完善醫(yī)院建筑結構抗震設計的對策

3.1 判斷抗震設防類型

醫(yī)院建筑作為及時搶救人們生命的重要建筑工程，即使是在遭遇較大規(guī)模地震的情況下，依舊要達到能夠繼續(xù)使用的標準，也正因如此，醫(yī)院建筑結構的抗震設防要求需要與一般的房屋建筑工程相比有所提高。在我國汶川大地震發(fā)生之后，我國相關部門所頒發(fā)的GB 20223—2008《建筑工程抗震設防分類標準》中，對學校、醫(yī)院之類的人員密集程度較高的公共服務場所的抗震設防要求提高出更高的要求。簡單來說屬于乙類的學校和醫(yī)院等重點設防類建筑工程，需要超出當?shù)乜拐鹪O防烈度一級的要求。另外，根據(jù)我國相關的法律規(guī)范規(guī)定，重大建設或者是有可能發(fā)生次生災害的建設工程需要按照相關規(guī)定開展地震安全性評價工作，并將評價報告結果作為基礎開展相應的抗震設防工作。同時對于學校醫(yī)院這一類人員密集程度較高的建筑工程，需要在設計和施工的環(huán)節(jié)中，以當?shù)氐姆课萁ㄖこ炭拐鹪O防要求作為基礎將數(shù)值進行適當?shù)奶岣摺?/p>

3.2 醫(yī)院內部建筑荷載數(shù)值的合理選擇

在當前醫(yī)院工藝流程越發(fā)復雜的情況下，其內部的功能房間數(shù)量也會逐漸增多，也正因為這些房間本身的功能差異，導致其所放置的儀器設備有所不同。為了更好地提高醫(yī)院建筑結構自身的抗震性能，需要相關人員合理選擇各個功能房間的荷載數(shù)值，具體數(shù)值如表3所示。但需要注意的是，表3中的數(shù)據(jù)是以我國結構安全度設置的水平現(xiàn)狀作為基礎的，建筑功能分區(qū)房間的荷載取值選擇和效應合理組合是結構設計和安全使用最為基礎的要求，并且對構件承載能力的安全性以及耐久性將會產(chǎn)生最為直接的影響。

表3 醫(yī)院常用功能房間分區(qū)荷載數(shù)值標準

3.3 建筑設備樓層側向剛度的有效控制

我國現(xiàn)行的GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》中，給出了如下的樓層側向剛度公式：

式中，Ki為樓層側向剛度；Vi為樓層剪力；Δui為層間位移距離。

根據(jù)公式可知，樓層的側向剛度和層間位移距離及樓層之間的剪力有關。但從實際工程的樓層位移構成看來，主要可以分為本樓層受力帶來的彎曲及剪切變形引發(fā)的應變位移、下樓層轉動帶來的剛體位移2部分。一般而言，前者往往就是實際樓層側向剛度的真實反映。

醫(yī)院內部的外科手術室對潔凈程度有較高的要求，這就需要在手術層的鄰近樓層上放置數(shù)量較多的潔凈設備，并且潔凈設備所在的樓層，因為受到床位和規(guī)劃要求的雙重限制，往往被設計成層高較低且荷載數(shù)量較大的設備夾層。與之相鄰的手術室以及病房層層高數(shù)值相對較高，很容易出現(xiàn)設備夾層的剛度突變。一般而言，可以從如下幾個層面解決這一剛度突變問題：（1）位于設備技術夾層內部的梁柱需要使用鉸接處理。同時在梁板和墻柱內留出的空隙，需要使用柔性材料進行填充。而在結構計算工作中，需要將設備夾層和相鄰樓層結合起來，按照1層進行計算。（2）通過斜梁和斜柱的有效設置，將上下2層連成一體，確保設備層可以變?yōu)榧訌妼?，并借助手術室和上部樓層層高的有效調整，確保上下2部樓層的高度數(shù)值較為接近。

4 結語

與一般其他性質的建筑工程相比，醫(yī)院建筑本身在抗震設防方面的要求相對較高，這也就需要設計人員在結構設計工作中重視設備層高度突變問題的有效控制，并通過抗震設防類型的合理判斷，以及功能分區(qū)荷載數(shù)值的合理選擇，有效提升醫(yī)院建筑的抗震能力水平。