新建醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點淺析

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摘要：醫(yī)療建筑屬于功能特殊的公共類建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面具有與其他類型建筑不同的特點，應(yīng)對其結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行單獨探討?；谶^往醫(yī)院項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，采用歸納總結(jié)的研究方法，對新建醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計各方面進(jìn)行了探討。最后從結(jié)構(gòu)選型、抗震設(shè)計、特殊荷載取值、結(jié)構(gòu)細(xì)部4個方面，歸結(jié)了新建醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療建筑；公共建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震設(shè)計

0引言

為確保人民群眾基本醫(yī)療保障權(quán)益，更好地滿足人民群眾多元化醫(yī)療保障需求，新建醫(yī)療建筑項目日益增多。而醫(yī)療建筑屬于功能特殊的公共類建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面具有與其他類型建筑不同的特點，應(yīng)對其結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行單獨探討。本文基于作者參與的各個醫(yī)院的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，采用歸納總結(jié)的研究方法，對新建醫(yī)療建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行探討。從結(jié)構(gòu)選型、抗震設(shè)計、特殊荷載取值、結(jié)構(gòu)細(xì)部4個方面，歸結(jié)了新建醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，希望能夠為廣大工程技術(shù)人員提供思路和做法。

1醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)選型

1.1結(jié)構(gòu)體系選擇

⑴門診樓、醫(yī)技樓及其他輔助性的建筑常為多層建筑，通常不超過6層，結(jié)構(gòu)通常采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。⑵住院樓、行政樓常為高層建筑，通常采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。因醫(yī)療功能的使用要求，剪力墻一般設(shè)置在電梯間、樓梯間區(qū)域。醫(yī)療建筑中較少采用鋼結(jié)構(gòu)形式，主要原因是鋼結(jié)構(gòu)造價相對較高、涂裝需要經(jīng)常維護(hù)、保溫隔聲性能相對較差。

1.2結(jié)構(gòu)主要尺寸選擇

⑴柱跨：醫(yī)療建筑上部結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)跨度一般采用7.5~8.5m，且盡量保證兩個方向上跨度接近。這種設(shè)計尺寸既能有效的保證門診、病房、醫(yī)技等的使用空間，且土建成本較為經(jīng)濟(jì)，也能使地下室停車位布置合理。⑵梁尺寸：一般情況下結(jié)構(gòu)主梁高度為跨度的1/8~1/12，常用600mm、700mm、800mm幾種尺寸；次梁常用600mm、500mm、400mm幾種尺寸；結(jié)構(gòu)外圈梁的尺寸需在施工圖早期進(jìn)行確定，以滿足建筑外立面要求。⑶樓板厚度：上部結(jié)構(gòu)的樓板厚度通常取120mm，以滿足醫(yī)療建筑隔聲、板內(nèi)走管、樓板撓度限值等要求，局部加強(qiáng)樓板會用到150mm厚；地下室頂板厚度一般情況取180mm或160mm以滿足規(guī)范要求。部分醫(yī)療建筑的柱跨選取以及主要主次梁截面尺寸如表1所示，可為類似項目提供參考。

2醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

2.1醫(yī)療建筑抗震設(shè)防分類劃分

醫(yī)療建筑是搶救生命的重要工程，在抗震救災(zāi)中起到尤為重要的作用。醫(yī)療建筑不僅要滿足大震不倒的要求，還應(yīng)能在震后繼續(xù)使用，擔(dān)負(fù)起搶險救援的重要職責(zé)。因此，醫(yī)療建筑應(yīng)高于當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ目拐鹪O(shè)防要求。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)：GB50223—2008》［1］4.0.3條，三級醫(yī)院中承擔(dān)特別重要醫(yī)療任務(wù)的門診、醫(yī)技、住院用房，抗震設(shè)防類別應(yīng)劃為特殊設(shè)防類（俗稱乙類），二、三級醫(yī)院的門診、醫(yī)技、住院用房應(yīng)劃為重點設(shè)防類（俗稱乙類）。需要注意的是，醫(yī)院建筑中抗震設(shè)防提高是對門診、醫(yī)技、住院等用房而言，而僅有辦公、教學(xué)、科研功能的行政樓、教研樓，次要的污水處理站、制氧站之類輔助用房并不在設(shè)防提高之列。

2.2醫(yī)療建筑抗震措施

根據(jù)文獻(xiàn)［1］3.0.2條，“重點設(shè)防類（乙類），應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施”。確定為乙類建筑的醫(yī)療建筑，一些計算參數(shù)與丙類建筑的選取有所區(qū)別。結(jié)構(gòu)抗震等級應(yīng)按照提高后的烈度，查詢《建筑抗震設(shè)計規(guī)范：GB50011—2010》［2］表6.1.2確定；結(jié)構(gòu)各抗震調(diào)整系數(shù)均依照此抗震等級確定；剪力墻間距、抗震縫均應(yīng)按照提高后的烈度值進(jìn)行計算；但結(jié)構(gòu)的最大適用高度可按本地區(qū)烈度查文獻(xiàn)［2］表6.1.1［3-4］。同條件下，醫(yī)療建筑的土建造價要比一般民用建筑土建造價要高。

2.3醫(yī)療建筑抗震各地特殊規(guī)定

醫(yī)療建筑在各地有著不同的抗震設(shè)防要求，需要“入鄉(xiāng)隨俗”。一些地方的特殊規(guī)定會直接對造價造成較大的影響，進(jìn)入新的市場前，須提前與建設(shè)方、審圖機(jī)構(gòu)等單位溝通。以下為各地對醫(yī)療建筑抗震特殊規(guī)定的例子。⑴北京市在《北京市工程建設(shè)場地地震安全性評價管理辦法實施細(xì)則》中規(guī)定在基本地震烈度7度區(qū)、8度區(qū)內(nèi)的醫(yī)療建筑應(yīng)進(jìn)行地震安全性評價工作。⑵新疆、云南等省區(qū)均發(fā)文要求：高烈度地震地區(qū)新建3層以上的醫(yī)療建筑應(yīng)采用建筑減震或隔震技術(shù)。⑶廣西、湖北等省區(qū)執(zhí)行中國地震局發(fā)文“中震防發(fā)［2009］49號”的相關(guān)規(guī)定，醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中除了按文獻(xiàn)［2］提高抗震措施以外，計算用抗震烈度也必須予以提高。

3醫(yī)療建筑特殊荷載取值

醫(yī)療建筑內(nèi)部存在著復(fù)雜的工藝流程，有著大量不同功能的房間，室內(nèi)所配置的儀器設(shè)備也各不相同。因此對于醫(yī)療建筑而言，其荷載取值具有一定的特殊性。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)而言，需要盡可能細(xì)致和合理的確定各功能房間的荷載。常見醫(yī)療建筑荷載取值如表2所示［5］。結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)應(yīng)根據(jù)建筑圖、設(shè)備圖提資，預(yù)留好房間特殊荷載與屋面重型設(shè)備的荷載，避免荷載漏考慮的情況出現(xiàn)。其中CT、DR、MRI、高壓氧艙等房間荷載較大，一般設(shè)置在地下室頂板或首層地面等承載能力較強(qiáng)的位置。另外，醫(yī)療建筑的設(shè)備經(jīng)廠家深化后，可能會存在一定的調(diào)整；且在醫(yī)院的未來發(fā)展及后期的規(guī)模擴(kuò)大，機(jī)電與醫(yī)療設(shè)備一般會進(jìn)行擴(kuò)容。從醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展的角度，對醫(yī)療建筑內(nèi)的機(jī)電設(shè)備用房、一些大型醫(yī)療設(shè)備用房及屋面設(shè)備集中堆放處，其相應(yīng)的活荷載取值或結(jié)構(gòu)配筋應(yīng)適當(dāng)予以提高。

4醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部問題

4.1樓板

4.1.1板厚。考慮到醫(yī)療建筑人流密集、設(shè)備較多，一般樓板厚度取為120mm；局部荷載較大處可取150mm、180mm；有防輻射要求的房間頂部和底部的板厚不小于150mm。4.1.2降板CT、DR、MRI、高壓氧艙等房間由于需要專門的設(shè)備檢修管溝，樓板需要降板300~700mm；設(shè)備區(qū)域一般設(shè)置鋼筋混凝土設(shè)備基礎(chǔ)，非設(shè)備區(qū)域應(yīng)采用陶?；炷恋容p質(zhì)材料回填［6］。結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)考慮降板、降梁后對下部凈高的影響。在荷載方面，除了考慮設(shè)備本身荷載外還應(yīng)考慮回填材料的重量。典型高壓氧艙剖面如圖1所示。醫(yī)療建筑衛(wèi)生間為了滿足使用要求，需要進(jìn)行一定程度降板，一般座廁降板50mm，蹲廁降板350~400mm。4.1.3特殊樓板重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）、手術(shù)室等房間的底部樓板需考慮設(shè)備吊掛荷載，ICU吊臂如圖2所示。醫(yī)療建筑中存在較多的用水點，而許多有潔凈要求的房間，其頂部樓板嚴(yán)禁樓板開洞走管線，因此經(jīng)常在有潔凈要求的房間頂部上設(shè)置雙層板。雙層板常見做法可參考圖3。

4.2墻體

醫(yī)療建筑為了減少建筑的整體自重，一般內(nèi)部隔墻通常采用蒸壓加氣混凝土砌塊。蒸壓加氣混凝土砌塊隔墻如圖4所示。一些特殊的醫(yī)技用房，如X光、CT、DSA、MRI、MTR等，均有不同程度的防輻射要求，對機(jī)房墻壁的厚度與材質(zhì)有特殊的要求［7］。一般有防輻射要求的墻體可采用240mm厚、密度大于15kN/m3的水泥實心磚，磚體自身不能有缺損，磚縫處水泥砂漿要飽滿；有防輻射要求的墻體也可采用200~300mm厚鋼筋混凝土墻，但應(yīng)考慮鋼筋混凝土墻對結(jié)構(gòu)剛度的影響；還可以通過在墻體外掛鉛板或分層涂刷鋇水泥來進(jìn)一步提高墻體的防輻射能力。在設(shè)計中應(yīng)注意上述墻體對結(jié)構(gòu)荷載及構(gòu)造措施的影響。對于直線加速器、伽馬刀機(jī)房等特殊功能房間，防護(hù)用鋼筋混凝土墻的厚度要達(dá)到1.2~2.5m，荷載極其巨大，應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)層。同時，直線加速器機(jī)房內(nèi)的電磁輻射在沒有防護(hù)的情況下會給周邊人員造成傷害，加速器室的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)避免產(chǎn)生射線能夠穿透的裂縫［8］。因此應(yīng)對大體積混凝土的澆筑質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格要求，設(shè)計文件應(yīng)提出大體積混凝土的處理方法，如水泥應(yīng)采用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥、適當(dāng)摻入少量添加劑、選擇恰當(dāng)?shù)倪B續(xù)澆筑方式等措施［9］。直線加速器機(jī)房隔墻的典型尺寸如圖5所示。

4.3設(shè)備運輸安裝

醫(yī)療建筑還需考慮大型醫(yī)療設(shè)備運送通道，推薦運輸通道寬3.0m，通道樓板荷載可按最重需運輸?shù)脑O(shè)備進(jìn)行預(yù)留。CT、MRI等房間的進(jìn)入?yún)^(qū)域墻體要預(yù)留門洞，待設(shè)備進(jìn)入后封堵。一般MRI預(yù)留門洞不小于2.8m×2.8m，CT預(yù)留門洞不小于1.5m×2.1m，如設(shè)備在運輸過程中需要轉(zhuǎn)彎，則必須預(yù)留出足夠的設(shè)備回轉(zhuǎn)空間［10］。大型設(shè)備都需要土建基礎(chǔ)，因此在預(yù)留荷載時，除預(yù)留設(shè)備自身荷載外，應(yīng)充分考慮設(shè)備基礎(chǔ)的自重。

5結(jié)語

新建醫(yī)療建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點歸結(jié)如下：⑴在結(jié)構(gòu)設(shè)計之初，應(yīng)選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，并確定好安全和經(jīng)濟(jì)的梁板柱結(jié)構(gòu)尺寸。⑵醫(yī)療建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)滿足更高的要求，并且注意各地對于醫(yī)療建筑抗震的特殊規(guī)定。⑶布置結(jié)構(gòu)荷載時，注意不同醫(yī)療功能房間的特殊荷載，充分預(yù)留好大型醫(yī)療設(shè)施的荷載，同時綜合考慮后期設(shè)備擴(kuò)容預(yù)留荷載。⑷在施工圖設(shè)計過程中，應(yīng)注重醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)的樓板、墻體、設(shè)備運輸安裝等方面的特殊細(xì)節(jié)。

作者:何熹 單位:廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限責(zé)任公司