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)計要點進行單獨探討。基于過往醫(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、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，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)防分類標準：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［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［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，進入新的市場前，須提前與建設(shè)方、審圖機構(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［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)模擴大，機電與醫(yī)療設(shè)備一般會進行擴容。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)采用陶粒混凝土等輕質(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、伽馬刀機房等特殊功能房間，防護用鋼筋混凝土墻的厚度要達到1.2~2.5m，荷載極其巨大，應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)層。同時，直線加速器機房內(nèi)的電磁輻射在沒有防護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)量進行嚴格要求，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)備進行預(yù)留。CT、MRI等房間的進入?yún)^(qū)域墻體要預(yù)留門洞，待設(shè)備進入后封堵。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