醫(yī)院建筑結構設計要點及探討

【摘要】本文件旨在分析醫(yī)療建筑的設計，主要基于滿足設計安全要求的假設，并與相關專業(yè)人員討論綜合醫(yī)院建筑項目。本文分析了醫(yī)院建筑設計中的重點和難點，總結了荷載取值、結構體系施工、基礎施工、抗震設計和樓層施工，并對設計要點進行了區(qū)分。

【關鍵詞】醫(yī)院建設；結構設計；基礎設計；抗震設計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.046

醫(yī)院作為重要的公共建筑，有其特定的功能要求。為了提供醫(yī)療和護理服務，以拯救生命和治療受傷者為主要目標，醫(yī)院建筑應滿足治療流程、醫(yī)療設備、空間使用、功能設計等要求。建筑結構由不同的建筑構件（梁、板、柱、橫墻等）組成，能夠執(zhí)行各種機械功能的系統(tǒng)是為了確保安全施工。本文結合醫(yī)療樓工程，分析了其設計要求并討論了需要強調的要點。

1、醫(yī)院建筑結構發(fā)展趨勢

1.1 醫(yī)院建筑結構特點

（1）醫(yī)院大樓按功能主要分為門診樓、醫(yī)療樓和住院樓。門診樓與醫(yī)療樓建筑功能不同，設計復雜，人員密集，通常設計為多層建筑。住院樓建筑功能相對單一，通常被設計成高層建筑。

（2）回廊建筑的設計和醫(yī)療技術的建筑通常形狀不規(guī)則，并且經常有縫隙大開口、大距離、大繞組等。然而，由于它是多層結構，很少涉及過渡。

（3）住院樓最常見的表面為鋸齒形表面，該表面通常窄而長；或將多個膠帶層連接到Y形、L形和其他。醫(yī)院大樓的高層很少有轉移、更換、折疊地板等復雜的高檔情況。因此，目前醫(yī)院項目沒有超過此限度。

（4）醫(yī)院方案通常結合不同的功能部分、常見的組合是醫(yī)技+門診樓或醫(yī)技+住院樓。第二座建筑是一座塔，這個項目通常是垂直滾動的，并且遠距離是大的。

（5）對于多層建筑，如門診樓和醫(yī)療技術樓，通常在入口和頂層設計大型帳篷透明玻璃天花板，這些通常是鋼結構。高增長的醫(yī)院建筑通常是屋頂設計高鋼框架，并懸掛醫(yī)院標志。醫(yī)院和后勤服務大樓通常設計為一層或兩層相互連接的樓層，走廊由鋼筋混凝土或鋼結構組成，下雨時可以進入。

（6）固定建筑的高度通常在60米到100米之間，很少超過100米。80米是最常見的。

1.2 醫(yī)院建筑結構可操作性

（1）門診樓、醫(yī)技樓等附屬建筑基本采用鋼筋混凝土框架結構。

（2）住院樓通常采用剪力墻設計，剪力墻放置在電梯的樓梯上。由于平面長度較窄，且受建筑物限制，只能設置墻或圓柱體將其放置在平面兩端的拐角處，以獲得位移。

（3）基板系統(tǒng)基本上采用主光束和次光束系統(tǒng)。根據格柵的大小，兩側板的基本和次級光系統(tǒng)或板的單向光系統(tǒng)。單個寬排列，兩個方向在類似范圍的情況下，應使用多功能地板。固定式建筑對梁高度以及有許多扁梁。鑒于醫(yī)院對振動和隔音的特殊要求，地板厚度必須至少為120毫米。

（4）基礎工程，包括門診樓、醫(yī)療技術建設等，視各項目情況而定。由于副廠房為多層，主要采用獨立基礎和防水磚，部分也采用管道圍護結構。固定建筑采用煙囪或筏板基座的基礎。如果多層建筑和高層建筑之間存在相位，對于大型底盤（地下室）組合，高增長使用深基礎，多層使用天然基礎，基礎和地下部分用澆鑄膠帶隔開，離開地板后，應通過接縫隔開。通過分離底部的地腳螺栓來均勻地松開。

2、醫(yī)院建筑結構設計的影響

2.1 環(huán)境因素

外力因素：

影響建筑物的外力稱為荷載，荷載的作用范圍和作用方式是設計和設計選擇的重要依據，決定了荷載的大小、構件的形狀、比例和材料與建筑結構密切相關，構件的材料選擇、尺寸和形狀與建筑結構密切相關。結構體系建設必須考慮外力的影響。

自然因素：

自然界的風、冰、雨、雪、冷、熱、冷、熱溫度變化和太陽熱輻射是影響建筑質量和可持續(xù)性的重要因素。在設計建筑結構時，應根據影響的性質和程度，對建筑的相關部分采取適當措施，如防潮、防水、保溫、隔熱、變形附著等。

人為因素：

當人們從事生產和生活活動時，往往會對建筑物產生有害影響，如機械振動和化學腐蝕、爆炸、災害、噪聲等。因此在建筑設計中，要做到防震、防腐、防火、隔音和其他適當的結構措施。

2.2 建筑結構的景觀

綜合醫(yī)院在我國占據主導地位，集診療、研究、康復和其他服務是一體化的，因此針對不同的功能，我們需要做的是改進它的使用屬性，以及在某些交叉屬性的空間中，應實現更大的強度兼容性。

綜合醫(yī)院的服務人口龐大而復雜，患者及其家屬，不論年齡、文化、病理甚至經濟水平都是不同的，病人的心理狀態(tài)影響著他們?；颊邔τ卺t(yī)療環(huán)境的要求變得比普通人更加敏感和情緒化，因此，美麗的景觀環(huán)境可以為家人和患者提供一個好的交流場所，可以在一定程度上緩解患者及其家屬在治療期間的緊張和焦慮。此外，醫(yī)務人員是使用醫(yī)療建筑最多的人，由于每天都有大量患者就診，醫(yī)生的工作壓力也在增加。因此，在醫(yī)療水平和設備的范圍內，通過現場有必要使環(huán)境適應心理水平。醫(yī)療場所可以根據不同的物體巧妙地分開，在醫(yī)生和病人之間分配娛樂空間，提高醫(yī)生和病人的溝通質量。

2.3 建筑結構設計要點的人性化

人性是人與動物的共同特征，包括人與社會的自然特征。醫(yī)院的設計方案是根據人類的特殊特征來考慮患者，并根據職工的需要，按照以人為本的命運，開展醫(yī)院建筑工程，最大限度地滿足醫(yī)療工作的需要，建立以人為本的醫(yī)療體系，溫暖舒適的診療條件使醫(yī)療環(huán)境與醫(yī)療功能相適應。

醫(yī)務人員：在醫(yī)務人員的基礎上，對醫(yī)務人員進行培訓，提供舒適的工作場所和足夠的交流、學習和休息空間，確保醫(yī)務人員工作氣氛的穩(wěn)定，減少焦慮和疲勞，使醫(yī)務人員、護士保持良好的工作態(tài)度。說到工作、休息的地方應該是相對獨立的，不僅安靜舒適，而且光線充足明亮，與工作區(qū)域密切相關，隨時能解決工作中的問題。特別是人性化原則不適用，它不僅適用于臨床工作，也適用于行政后勤，這一點不容忽視。醫(yī)院后勤人員的工作環(huán)境，通過一個仔細的項目，不僅給了他們合作適當的工作空間，還要設計合理的物流通道，方便醫(yī)療物資的運輸，確保臨床工作的順利進行。

對于患者而言，它滿足了患者及其家屬的需求，并降低了他們的成本，在就醫(yī)過程中應避免一切不適因素，使功能管理清晰，路徑清晰簡單透明的流程。根據不同的服務設施（門診、醫(yī)院和醫(yī)院）（1）建筑設計系統(tǒng)的人性化：應注意理順醫(yī)院內患者的功能分布和優(yōu)化醫(yī)院的治療過程，便于患者就醫(yī)；（2）大廳和大廳的結構人性化：應充分考慮照明和通風需求，為患者提供舒適感，同時，應保障患者的隱私?，F代醫(yī)院設計支持集中候診，單次就診模式采用單醫(yī)生-患者模式，為患者提供交流的場所，并使患者得到獨特的醫(yī)療護理，保護患者的隱私、病房。兩張床之間應放置一塊布簾。（3）標志和指示系統(tǒng)的人性化：清晰、安全，對這樣進醫(yī)院的員工可以自己看，可以使用現代信息技術，例如作為輔助系統(tǒng)的電子LED屏幕和公共廣播系統(tǒng)；（4）細節(jié)人性化：在公立醫(yī)院區(qū)域創(chuàng)建咖啡館和餐廳，確保舒適的休息和住宿；增加銀行數量、美食、商業(yè)、娛樂、健康和其他設施。

人性化治療：目前為方便患者治療，減少患者就診時間，許多醫(yī)院采用“一站式服務”管理并通過實踐，它是真正方便病人，在該區(qū)域完成注冊、治療、付款和一般檢查，然后去藥房取藥、離開醫(yī)院，完成診斷和治療過程。

3、峨眉山精神病醫(yī)院建筑結構設計要點及案例分析

醫(yī)院建筑結構設計要點及方案：

本工程位于四川省峨眉山市桂花鎮(zhèn)。

規(guī)劃建設凈用地面積：100000.89m2

設計使用年限：50年。

建筑結構安全等級：一級。

建筑抗震設防分類：重點設防類。

地基基礎設計等級：乙級

抗震等級：剪力墻抗震等級為一級；框架抗震等級二級（A區(qū)局部區(qū)域為一級）。

純地下室部分框架結構抗震等級為三級（主樓相鄰跨內抗震等級同主樓）。

人防抗力級別：無人防。如下表1。

地下室的防水等級：二級。

本工程建筑物的耐火等級為一級。

結構構件耐火極限：柱3.0h；梁2.0h；板、樓梯、屋頂承重構件1.5h。

本工程包含子項有“人民醫(yī)院”、“體檢中心”、“人民醫(yī)院行政科研綜合樓”、“感染科樓”、“后勤樓”、“洗漿房”、“垃圾用房”、“氧氣匯流排間”。

本工程采用的結構體系有“鋼筋混凝土框架結構體系”、“鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系”。

基礎形式：采用柱下獨立基礎及平板式筏形基礎

4、醫(yī)院建筑結構設計要點

4.1 荷載取值

醫(yī)院復雜的醫(yī)療過程需要不同的功能室，由于不同的過程和功能，儀器設備的顯示會有所不同，因此，醫(yī)院建筑的荷載取值是獨特的。由于中國《建筑結構荷載規(guī)范》對醫(yī)院建筑荷載值的規(guī)定不完善，因此筆者結合《全國民用建筑工程設計技術措施》以及實際工程和設備廠家的經驗，給出一般醫(yī)技房間的活荷載取值僅供相關醫(yī)療建筑設計人員參考。強調上述荷載取值是根據我國當前經濟和技術狀況確定的結構安全性而確定的。建筑活荷載的大小和組合直接影響到建筑的安全性和耐久性。建筑現行荷載規(guī)范的荷載水平普遍低于國外規(guī)范的要求。作為醫(yī)院建筑，在發(fā)生地震、火災或其他緊急情況時，人群會盲目跟隨人流，短時間內聚集的人流會流入公共通道，導致公共通道的活載量迅速增加，明顯高于規(guī)范規(guī)定的2.5km/m2。在這種情況下，梁和公共過道的內力應顯著增加，裂縫的偏差和寬度可能會超過規(guī)范。此外，考慮到緊急情況，額外荷載對結構安全性和耐久性的影響，外國立法中的活荷載通常為5km/m2。因此，建議門診服務和醫(yī)療技術的醫(yī)院樓梯不得小于3，5km/m2。在設計梁、板、墻、柱和基礎時，可根據荷載規(guī)范的要求降低醫(yī)院和辦公樓的活荷載，在門診樓和醫(yī)院醫(yī)療技術建設完成后，可顯著改變各功能區(qū)的系統(tǒng)，顯著增加當地的活荷載，這使得很難加固。因此，在設計樓板梁、墻、柱和基礎時，不建議降低回廊建筑的生活負擔，并建立醫(yī)院醫(yī)療技術，為未來功能的變化做好準備。此外，醫(yī)療樓電梯的建設也必須立足于現狀。現有規(guī)范不能簡單應用，而是根據設備制造商提供的參數進行審查，如貨運電梯、客運電梯和醫(yī)療電梯?？紤]到醫(yī)院未來的可持續(xù)發(fā)展，位于建筑中心的機電設備室和大型醫(yī)療設備室附近的區(qū)域，應考慮后期擴建的可能性，并提高活貨物的價值。隨著醫(yī)院規(guī)模的發(fā)展和擴大，機電設備的容量和數量以及醫(yī)療設備的數量將會增加，由于醫(yī)院建筑的特殊性，與醫(yī)療流程相對應的建筑功能系統(tǒng)通常不適合進行重大改變。最好將以下機電設備和醫(yī)療設備放置在原始位置附近。因此，高負荷房間周圍的區(qū)域必須根據設備的負荷面積進行設計，并考慮設備延伸的可能性。

4.2 結構體系

醫(yī)院建筑通常采用鋼框架結構或混合結構。網絡柱的合適尺寸范圍為8.1～8.4m，主梁尺寸通常為0.3mx0.6m，次梁尺寸通常為0.25mx0.5m。該設計尺寸不僅能有效提供回廊、醫(yī)院和醫(yī)療空間，還能有效控制土地工程成本，一個合理、經濟的停車位。詳細信息如下：

（1）門診樓、醫(yī)技樓等附屬建筑多為多層建筑，結構多采用鋼筋混凝土框架體系；

（2）固定式建筑通常為高層建筑，通常采用剪力墻體施工，剪力墻通常分布在電梯間和樓梯間空間，由于平面狹長以及建筑本身的限制，圓柱體或剪力墻只能定位在平面兩端的拐角處，造成位移；

（3）在樓板施工系統(tǒng)中，鋼框架的一部分通常接收復雜的樓板，簡化的混凝土表面包括由鋼筋混凝土制成的混凝土板。應采用雙向拖網梁系統(tǒng)或一次和二次單向拖網梁系統(tǒng)。在梁高較寬或有限的情況下，應使用多向基底。這個問題可以通過創(chuàng)建扁梁來解決。醫(yī)院設計還必須考慮振動和隔音因素，并且一定數量的管道將放置在一塊板中，因此地板的總厚度至少為120mm。

4.3 基礎設計

門診樓和醫(yī)技樓包括其他輔助用房，因為它們是多層結構，所以通常使用獨立基礎和防水板，有些還使用堆疊的管道。固定建筑接受堆疊基礎或筏式基礎。如果有多層和高層建筑連接到地下室，高層建筑通常采用深基礎，多層建筑采用天然基礎，地下部分用管道膠帶隔開，并在離開現場后使用水池。應通過均勻定位防洪煙囪底部進行防洪處理。

4.4 抗震設計

4.4.1抗震單元的劃分

一般來說，根據醫(yī)療建筑的設計流程，回廊、醫(yī)療技術和固定建筑是相對獨立的獨立建筑。因此，本工程通常將該功能區(qū)作為結構抗震單元，在醫(yī)療結構樓的施工中，通常采用以下解決方案來解決超長結構中無接縫或接縫較少的問題：

（1）改進結構，提高地板厚度和強度等參數；

（2）考慮到后澆帶和膨脹帶的使用，根據成品構件溫度變化對混凝土應力影響的分析結果，應采取措施加固應力較高的區(qū)域；

（3）向混凝土中添加膨脹劑等化學添加劑，以彌補混凝土收縮帶來的縫隙；

（4）采用無黏結壓力技術抵抗溫度應力，這些解決方案在施工中后期取得了良好的效果。

4.4.2抗震設計

由于醫(yī)院建筑在震中、震后的防災減災中起著不可或缺的作用，是一項救援工程，在住房和農村建設部頒布的《工程抗震設防標準分類》（GB50223-2008）中，醫(yī)院分為主要防御工事和特殊防御工事。根據地震峰值加速度的不同，項目有所不同：如果峰值加速度的地震范圍小于0.2g，則采用增加橫截面的方法，框架柱和其他橫截面構件；9313當本地頂部加速器為8888050.0.3g時，該方案僅增加構件截面尺寸并不經濟，可使用降低振動和隔離的方法來降低成本。針對“小震不壞，中震固定，大震不倒”的問題。設計目標是計算小地震柔性計算后的柔性變形。在特定結構的計算和分析中，SATWE（2017版）、PMS（2017版）并利用其他空間結構分析計算軟件對成品構件的空間分析模型進行比較分析；推送；DEPDA（2017）分析軟件用于分析罕遇地震時的彈性動力時程。在性能方面，根據“強柱弱梁、強刀弱彎”的設計原則，設計目標是增加構件的垂直導電性。由于地震，梁懸掛被用來盡可能地吸收地震能量。一種具體的方法是限制軸柱的壓縮系數和軸連接梁柱的壓實度，合理設計剪力墻結構的邊緣構件，增強其抵抗和吸收地震能量的能力，合理選擇連梁的尺寸，使連梁在地震中能消耗大量的地震能量。

4.5 樓板結構設計

由于醫(yī)院建筑的不同功能和科室的荷載，房間的設計不應統(tǒng)一，醫(yī)院主體結構完成后，每個房間的功能經常發(fā)生變化，因此結構設計師有義務在項目中充分考慮這一情況。設計樓層可以用厚板建造，以減少不必要的二次捆束，避免承載力不足；其次，在設計樓層鋼筋時，鋼筋不應太低，這不適合采用柔性塑性算法的設計。由于醫(yī)院是一座公共建筑，如果地板裂縫或變形過大，患者和工作人員會感到恐慌，這不利于患者康復和醫(yī)療工作的發(fā)展；第三，醫(yī)院內有很多醫(yī)療設施，板塊上有很多洞。鑒于醫(yī)療工藝設計的不斷深化，樓板澆筑完成后，可能會在樓板上開孔，對樓板的承載力造成重大破壞。因此，施工人員應考慮這些因素，通過集中板材和集中加固來解決。醫(yī)療建筑不同于一般建筑，醫(yī)療建筑有不同的醫(yī)療流程、設備和流程。

由于其特殊性，大量使用的掉落瓷磚對地板設計有特殊要求。

（1）口腔科：口腔科的醫(yī)療設備需要特殊的脫水和結構傾斜設計，因此在設計中通常預留300mm的總落板以滿足使用要求。

（2）潔凈室：如醫(yī)院病房等有一定清潔要求的房間，如果房間上方有衛(wèi)生間，總底板為600mm，與排水管完全分離。

（3）大型房間醫(yī)療設備：CT、ect、Dr、DSA等房間需要專用管道維修設備，地面必須減少300mm，MRI房間必須減少450mm；由于設備較重，設備區(qū)域應填充常規(guī)混凝土，缺少設備的區(qū)域應填充輕質混凝土。

（4）衛(wèi)生間：在醫(yī)療建筑中，座椅類型、小馬類型和衛(wèi)生間都是無障礙的。一般來說，為了滿足使用要求，必須確保落座式板為50mm，落座式板為350～400mm，無跛行和障礙。

結論：

綜上所述，醫(yī)療建筑作為一項復雜的生活工程，必須在進行設計時與設備制造商確定實際醫(yī)療器械荷載；根據醫(yī)療建筑的特點選擇結構體系，完成主體工程通過抗震施工和地面硬化結構設計，確保地震和其他災害后醫(yī)院主體結構的安全。

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作者簡介：

李戍中（1976.09-），男，漢，四川成都人，職稱：高級工程師，研究方向：公共建筑結構設計。