醫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 醫院建筑結構體型方面的特征

醫院建筑從其使用功能看來，大致可以將其分為門診樓、醫技樓、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 醫院類型及體型特征

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

表2 醫院設計實例對比

2 醫院建筑結構在抗震方面的要求

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

設備層作為常規的醫院建筑組成部分之一，其建筑層高通常控制在約2.6 m。例如，某醫院住院樓內部的1層和3層是醫生的辦公和手術室等功能分區，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值僅為下部樓層層高的57%，很容易引發整個醫院建筑結構出現豎向剛度突變問題。

3 進一步完善醫院建筑結構抗震設計的對策

3.1 判斷抗震設防類型

醫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模地震的情況下，依舊要達到能夠繼續使用的標準，也正因如此，醫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生之后，我國相關部門所頒發的GB 20223—2008《建筑工程抗震設防分類標準》中，對學校、醫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院等重點設防類建筑工程，需要超出當地抗震設防烈度一級的要求。另外，根據我國相關的法律規范規定，重大建設或者是有可能發生次生災害的建設工程需要按照相關規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節中，以當地的房屋建筑工程抗震設防要求作為基礎將數值進行適當的提高。

3.2 醫院內部建筑荷載數值的合理選擇

在當前醫院工藝流程越發復雜的情況下，其內部的功能房間數量也會逐漸增多，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值，具體數值如表3所示。但需要注意的是，表3中的數據是以我國結構安全度設置的水平現狀作為基礎的，建筑功能分區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生最為直接的影響。

表3 醫院常用功能房間分區荷載數值標準

3.3 建筑設備樓層側向剛度的有效控制

我國現行的GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》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，因為受到床位和規劃要求的雙重限制，往往被設計成層高較低且荷載數量較大的設備夾層。與之相鄰的手術室以及病房層層高數值相對較高，很容易出現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，確保設備層可以變為加強層，并借助手術室和上部樓層層高的有效調整，確保上下2部樓層的高度數值較為接近。

4 結語

與一般其他性質的建筑工程相比，醫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，以及功能分區荷載數值的合理選擇，有效提升醫院建筑的抗震能力水平。