装配式建筑结构在医院建筑中的应用

2020-09-22黄准

工程技术研究 2020年16期

黄准

（中铁建设集团有限公司，北京 100000）

随着时代的发展，医疗技术有了长足发展，人们的医疗观念也出现了改变，需要动态形式的医院建筑。而当前的医院建筑在面对现代医疗技术的高速发展时，出现了一定的滞后，这就需要不断进行扩建和改造。受到建筑用地、泊车位、绿地面积以及规划限高等因素影响，医院多以拆旧建新为主。若采取传统的钢筋混凝土结构会有着较大的扬尘和噪声，且施工周期较长，而医疗工作不能耽误，需要较短的施工周期，这就需要更新建筑方法。

1 装配式结构介绍

目前，国内建筑行业内装配式建筑的应用比例逐步上升，相关学者也加大了对其的研究力度。装配式结构主要是在生产工厂内进行楼梯、板、柱和梁等构件的生产，在施工现场只需要进行连接和拼装。具体而言，先在工厂生产装配式建筑的构件，然后运送到工地，组装并做好节点控制，进行现场浇筑，实现两个部件的连接，以此来构建完整的建筑。其优势主要体现在以下方面：（1）有效提升建筑材料的利用率。随着城市的发展，建筑会持续增加，所涉及的材料也会增加，这样就会增加社会资源消耗，导致环境被破坏。而装配式结构能有效提升材料利用率，减少浪费。（2）装配式结构能有效提升施工速度。传统建筑结构采取混凝土施工模式，容易受人为因素、天气因素等影响而延长施工周期。装配式结构在这方面影响较小。（3）装配式结构的构件是在工厂内加工，避免了现场大幅度施工的情况，提升了场地利用率。（4）装配式结构现场组装过程简单，不需要过多人员，通过定位安装即可，有着较高的安全性，提升了施工效益。

2 装配式结构应用实例分析

文章以某医院扩建方案为例进行分析，主要是对医院建筑中的装配式钢结构进行探讨。医院建设的综合楼高度为48m，高宽比为1.4，地上11层，底层高度为5m，其他均为4.2m。建筑功能包括手术室、门诊部和病房等。

针对该项目，整体采用框架结构体系，建立装配式钢结构和钢筋混凝土两种模型进行对比分析。从模拟结果可以看出，钢材轻质、高强，在同等载荷情况下，其柱、梁截面积都更小；在楼层净高方面，钢结构也明显优于混凝土结构，有着更好的通透性和轻盈性。作为重点设防类公共建筑，医院需要较高的仿真级别，但从建筑形态上看，其结构不利于抗震。通过计算发现，混凝土结构常规设计无法满足抗震扭转周期以及位移比等量化指标，通过大幅加强这些指标来改善薄弱部分性能，会极大提升项目成本。而钢结构有着优异的抗震性能，且自重更轻，在减轻地震惯性力方面表现良好。可见，该设计采用钢结构体系能有效满足抗震需求，且材料轻质、高强，在基础造价方面成本更低。

2.1 装配式连接点

该结构框架柱与框架梁之间的连接是通过悬臂段栓焊刚接节点的形式来实现的。钢框梁腹板采取高强螺栓连接，翼缘全熔焊透；主梁与次梁之间的连接为铰接节点，连接选用摩擦型高强螺栓；在框架梁顶1.2～1.3m处设置工地拼接接头，结构简单，装配化程度高且传力合理，有着显著的工业化特性，不易受到季节和天气影响，质量可靠。钢结构连接节点如图1所示。

图1 钢结构连接节点

2.2 管线布置

在室内集成管线方面，混凝土结构中通常采取梁下方绕行的方式。该设计中，机电管线是在钢梁腹板上开孔穿过，在矩形孔位置进行加强（如果是圆孔，则通过焊贴环形板的方式加强），可在工厂内对钢梁腹板开工和加固，提升了施工质量。与混凝土结构的管线安装方式对比，该方法能有效减少弯头数，提升了水泵和风机效率，增加了房间净空高。两者的效果如图2所示。

2.3 三板体系

图2 两种布管效果图

该项目墙体选用蒸压轻质加气混凝土板，即ALC板，其主要原料为硅砂和水泥，通过钢筋加强，在高温高压蒸汽养护下形成多孔混凝土板材，具有较好的耐火、隔音和轻质、高强性能。外墙采取ALC板150mm厚、保温装饰一体板的形式，两者之间通过专用锚固件和黏结砂浆黏结，如图3所示。内墙采取ALC板200mm后，主体结构与管卡法采取装配式连接，能有效隐蔽配件，且焊接量较小，技术成熟，预制率高，有着较高的装配化程度，减少了作业工作量，方便快捷。楼层面板选用选取钢筋桁架楼承板，现场施工中减少了钢筋板扎量，不需要进行附加支撑，提升了施工速度。楼梯板为预制PC楼梯构件，不仅施工工艺简单，而且有着良好的外观和质量，如图4所示。

图3 保温装饰一体板与ALC基墙连接示意图

2.4 装配式内装部品

内装部品采取装配式墙体门窗、装配式护理单元、装配式集成吊顶、装配式架空底板、装配式诊断单元、集成卫生间和装配式栏杆等。后期改造施工过程中，可实现整体搬移，通过拆装装配式部件后再重新组合，在医院部分区域使用能实现可持续化发展。

图4 预制楼梯构件

2.5 防火防腐关键构成

在工厂内进行钢构件的喷砂除锈，表面粗糙度达到Sa2.5级水平，再喷涂底漆和中间漆，通过防护层、装饰层和防火层的多层保护，有效隔离钢材，提升其防腐性能。根据《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014），对超过24m的医疗建筑，其耐火等级要高于一级。在该项目中，钢梁选用2.0h厚涂型防火涂料，钢柱选用3.2h厚涂型防火涂料。