現代醫(yī)院建筑的結構設計

方志成

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

在我國城市化建設快速推進以及經濟快速發(fā)展背景下，我國醫(yī)療設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)院建筑建設工作，不斷優(yōu)化醫(yī)療設施。相比于普通公共建筑，醫(yī)院建筑在建設過程中有所不同，醫(yī)院建筑需要保證各種醫(yī)療設備穩(wěn)定運行，同時對內部構造以及功能等進行完善。

1 結構計算

1.1 準確判斷抗震設防的類型，科學選取計算參數

因為醫(yī)療建筑承擔著救死扶傷的重要責任，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行，因此，醫(yī)院建筑的抗震等級應該比區(qū)域內普通建筑物抗震等級高。在2008年5·12大地震之后，城鄉(xiāng)建設部與住房部制定了GB-50233-2008標準文件，在該文件中，對醫(yī)院、學校以及其他人員密集型公共服務建筑具體設防要求進行了明確強調。在此次修訂中，對三級醫(yī)院與二級醫(yī)院明確為乙類(重點設防)設防要求，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，或是無法有效覆蓋，而對于此類地區(qū)需要構建涵蓋急診科、外科手術室的衛(wèi)生院或是醫(yī)院，并相應地提升其抗震類別。

根據GB-50233-2008文件中相關要求，乙類建筑需要根據比本區(qū)域設防烈度高1度要求對建筑抗震措施進行強化。若是醫(yī)療建筑被確定為乙類建筑，則在計算參數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文件中相關參數，對相關調整系數進行明確并一次取值。抗震縫、剪力墻間距可根據烈度提高之后的參數值開展計算工作。

需要注意，根據國務院令[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，同時以此為基礎開展抗震設計工作。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的預期，投資金額超出1億元建筑項目，即需要開展相關評價工作。

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[2009]124號文件對樓面荷載規(guī)定進行了補充，同時結合醫(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 結構布置

2.1 合理選擇樓蓋體系

住院樓和門診樓柱網通常在8.0m左右，同時2個方向的軸網并無較大差異。另外，樓蓋通常選擇井字梁結構進行建設。該結構能夠保證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)院運行的一些管線布置板內，樓板厚度應該在100mm以內。標準層的層高通常設計為3～5mm，因為需要敷設大量設備管線，所以要求走廊凈空超出2.5m，因此在結構梁高方面的要求較為嚴格，按照柱跨度情況，可以將部分框架梁進行扁寬梁設計，選擇密肋樓蓋，其中寬扁梁應該對撓度與裂縫控制加以重視[1]。

2.2 合理設置結構縫

對于醫(yī)院建筑，住院樓通常涵蓋1～2個護理單元。按照實際功能需求，采用細長形方式設計建筑平面。以結構角度分析，長度與寬度之間的比基本上超出6。所以建筑長度非常長，內部砼會對其產生一定影響，極易出現溫度裂縫問題。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，震害較為嚴重。因此，需要通過伸縮縫、防震縫設置，把建筑變成兩部分。醫(yī)院建筑功能非常復雜，并且醫(yī)療工藝為了保證不會出現污潔交叉感染問題，無法在結構中部進行設縫處理，因此為超長結構。因為缺少變形縫，開展設計工作時，需要對溫度應力因素進行充分考慮。設計環(huán)節(jié)中可以采用以下方法：①進行膨脹加強帶或是后澆帶設置，間隔為40m。②強化屋面保暖，采用雙向、雙層配筋方式設置屋面板。端開間、山墻、縱墻的一些部位若是應力比較大應該針對結構進行保溫隔熱處理，在設計過程中，需要對于應力影響進行充分考慮同時制定相應構造措施。③開展砼攪拌作業(yè)過程中，應該適當添加化學添加劑，對砼收縮起到補償作用。

2.3 控制裙房和主樓的基礎沉降

對于綜合醫(yī)院，通常由住院樓與門診樓構成，一般住院樓的層數較高，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，因此基礎的沉降發(fā)生概率較大，一些內力是結構無法承受的，在長期運行中最終出現變形問題，為了保證結構不會因此出現較大裂縫問題，應該將沉降縫設置在多層與高層之間，使其各自保持獨立[2]。

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

若是不設計沉降縫，則應該對多層與高層的協調性加以重視。比如天津第五中心醫(yī)院，天津屬于沖積平原，所以地質條件比較差。通常選擇樁基礎建設多層與高層建筑。按照JGJ94-2019文件相關要求，若是變剛度調平的目的是為了降低承臺內力與差異沉降，則應該根據實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，裙房地基剛度應該進行弱化處理，可以選擇短樁、復合地基或是天然地基。

2.4 特殊房建設計

因為核磁共振、DSA、CT、X光等特殊房間要求能夠防輻射，根據輻射當量情況，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實心墻，底板砼與頂板砼通常在0.20m左右。伽馬刀機房、直線加速器機房等砼墻厚度應該達到2.0m以上，設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，并適當添加化學添加劑。同時，此類醫(yī)技房間需要敷設大量管線，同時一些設備在工作過程中會出現振動現象，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，在結構設計環(huán)節(jié)中，建筑抗震設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GB-50233-2008進行判別。而醫(yī)療設備房間則根據具體設備、用途等進行確定。另外需要結合醫(yī)院建筑特點進行設計，對板梁布置體系進行合理確定，結合結構特點與建筑功能科學衡量、設置結構縫，若是采用無縫設計需要對裙樓與主樓基礎沉降差進行科學設置。若是醫(yī)技用房需要防輻射，應該結合輻射當量情況，合理設置墻厚與類型。