范俊俊

（安徽熙初建筑设计有限公司，安徽 合肥 230001）

0 引言

随着国内人均收入的不断提高，人民群众对医疗设施的功能和质量有了更高的要求，全国各地的医院都加大了对基础设施的建设质量，对旧的医院内部结构进行了扩建。

医院建筑结构本身是一项包含了许多学科的实践工作，需要对结构进行计算，对结构选型进行准确的把握和合理的布置，以提升整体的设计效果。

1 工程概况

新院址位于院霍山县卫生中心南侧，建设基地三面环路，交通便捷，基础设施完善，且用地规则，地形较平担，非常利于医院建设。规划总用地面积约为3.3hm2，地上总建筑面积 22000m2，300 张床位，精神卫生中心主楼地上六层，地下局部一层，裙楼地上三层；员工周转房地上五层；中医康复楼地上四层。本次设计为医院西病区（精神卫生中心主楼及裙楼）。主楼一层层高4.5m，建筑要求覆土0.8m，结构层高为5.3m；二层~大屋面层高均为3.8m。主楼地下室结构层高4.2m。

2 结构方案优化目标

原结构形式为框架剪力墙结构，中间为双排柱且剪力墙布置较多，不利于建筑布置及后期建筑工程改造，建议拿掉中间一排柱子，并减少剪力墙数量，采用框架或少墙框架结构。

3 结构计算的各项内容

3.1 荷载取值

我国医院建筑结构对于建筑的荷载取值有着特殊的要求和指标。《建筑结构荷载规范》一书中虽然没有明确规定医疗建筑中特殊用途的房间的具体荷载数值，但可以参考2003年发布的《全国民用建筑工程设计技术措施》文献中关于医疗建筑楼面荷载的补充规定，并配合现代建筑工艺和医疗工艺所提供的荷载数据进行荷载数据的取值[1]。

3.2 判断医疗建筑抗震类别

医疗系统作为我国基础设施中不可或缺的部分，是在抗震救灾和重大灾难中起到拯救生命的重要工程项目。为了保证医疗建筑能够在地震发生时各项功能和设施运转正常，承担抗震救援的主要职责，所以，国家明确规定医疗建筑的抗震要求要高于其他类型的房屋建筑。特别是在2008年汶川大地震后，政府在《建筑工程抗震设防分类标准》中明确将医院、学校等人口密集的公共建筑提高了整体的抗震设防标准和设防要求，将我国二级、三级医院均提升为乙类重点设防。同时，明确规定对于我国二级医院急救范围必须扩大覆盖到整个县市和乡镇中，同时要建设相应的急诊科室和卫生所，以提高相应的防震等级和类别。建筑工程抗震设计分类标准规定，对乙类重点设防类的建筑必须保证抗震效果达到一级。在关于《建筑工程抗震设防分类标准》中，乙类和丙类的建筑评价是有所区别的，建筑的抗震缝、剪力墙等具体数据都存在不同的抗震烈度要求。我国防震救灾法第35 条明确规定，在易发生地震区域对于重大建设工程和可能受到灾害的建设工程应选取相应的标准和措施，复杂结构通过审议讨论决定建筑物的抗震等级。在易发生地震的地区，还应该增强人口密集场所的应急设施，抗震能力相应提高。如学校、医院在地震安全的各种管理条例以及地方政府所推出的地方法规中均明确规定，二级以上的医院应该做好对抗震安全数据的评估，加强抗震设计[2]。

4 医院建筑的结构布置

4.1 结构缝的有效设置标准

医院包括很多部门和区域，尤其医院的住院楼一般由一个或两个护理单位组成。在满足医院建筑使用功能的前提下，若住院楼的建筑长度过长，则发生地震时建筑的抗震性能较差，容易产生破坏，并且由于温度过高或过低，易产生裂缝等问题。所以，为了避免出现上述情况，做好住院楼各功能区域的合理划分是必然的。为了应对温度变化，通常采取以下3 种措施：①在混凝土使用过程中，增加一定的化学添加剂来防止混凝土由于受到温度的变化而造成收缩和扩张。但添加剂并不能完全避免出现温度应力的影响，所以要做好相应的预防措施。②在各结构缝之间添加膨胀加强带，最好每隔30~50m 做好相应的加强工作。③做好医院住院楼的地面保温措施。在地板和屋顶之间做好维护整体楼层结构的保温隔热功能的建设，如屋面板配置双向配筋、内外墙体使用隔热效果的材料等。

4.2 楼盖体系的选择

做好楼、屋盖体系的选择。在医院建筑中，柱网跨度相对较大，且纵向轴网应保持对称。在进行楼盖体系的选择时，我国大部分医院建筑楼、屋面结构多采用井字梁结构。井字梁结构可以保证板的跨度不大，且柱网的两个方向可以保证受力均匀，这些优点可以很好地应对医院中复杂多样且灵活的隔墙布置[3]。

4.3 结构荷载设计

结构荷载设计参数：①风荷载：0.35kN/m2，地面粗糙度：B 类；②雪荷载：0.65kN/m2；③楼屋面均布活荷载；④地震作用：重点设防，按8 度（0.2g）考虑地震作用。如表1 所示，±0.000 处地下室顶板活荷载结合首层房间功能取5.0kN/m2。楼面、屋面如有大型设备等较大集中荷载时，按实际荷载取用。计算地下室外墙时，室外地面活荷载取5kN/m2，土压力系数取0.50。

表1 结构荷载设计

4.4 结构材料设计

（1）混凝土强度等级：原框架剪力墙结构：结构梁、板混凝土强度等级为C30；竖向构件采用C35~C30；所有二次构件，如构造柱、圈梁、压顶、过梁的混凝土强度等级均为C25。现框架结构（框架少墙结构）：结构梁、板混凝土强度等级为C30；竖向构件采用C45~C30；所有二次构件，如构造柱、圈梁、压顶、过梁的混凝土强度等级均为C25。

（2）钢筋：采用 HRB400 级钢筋：fy=360N/mm2，框架和斜撑构件（含梯段），其纵向受力钢筋应采用带E 抗震钢筋。

（3）墙体材料：外墙采用200 煤矸石空心砖（容重≤10kN/m）；内墙采用200 厚加气混凝土小型砌块（容重≤8kN/m）；CT、X 光透视、DSA 等有射线防护要求房间采用混凝土实心砖（容重≤22kN/m），CT 室四周墙体为370 厚的实心砖墙，其余机房四周墙体为240 厚的实心砖墙；地面以下与土接触的砖墙采用煤矸石实心砖（容重≤19kN/m）。

（4）地下室采用防水混凝土浇筑，抗渗等级为P6，结构计算结果对比如表2 所示。

表2 结构计算结果对比

中间双排柱优化为单排柱，便于建筑功能灵活布置及改造。抽柱后，中间柱子截面增加，外围柱子大小基本保持不变，角部有几根柱子略有增大。为满足轴压比要求，竖向构件混凝土强度等级提高。经计算，优化后框架或少墙框架结构满足小震弹性下计算要求。框架结构刚度小于其余两种结构，故周期最长，位移角最大，但仍满足规范要求。少墙框架刚度处于三种结构形式之间，周期比框架结构略大，位移角位于其余两者结构之间。

计算结果显示，X 向倾覆力矩比为：63.2%，Y 向倾覆力矩比72.8%，可按少墙框架考虑，插值计算位移角限值经计算满足要求。

4.5 基础设计

（1）本工程采用钻孔灌注桩，基础采用桩承台加防水板的基础形式。桩基持力层为⑤层中风化泥质砂岩，⑤层中风化泥质砂岩极限端阻力标准值qpk=8000kPa，极限端阻力标准值qpk=600kPa。

（2）基础设计等级为丙级。

（3）地下室超长的加强措施，本工程中地下室超长，拟在适当位置设置后浇带以解决混凝土的前期收缩问题；混凝土的后期温差所引起的伸缩问题，拟采用加强超长方向的梁、板的配筋，施工时注意楼板的养护等，来加以解决；地下室基础及梁板混凝土中加入纤维等抗裂材料外加剂[4]。桩基参数设计如表3 所示，主楼、裙楼桩基参数设计如表4 所示。

表3 桩基参数设计

表4 主楼、裙楼桩基参数设计

5 结语

综上所述，医院建筑时要做好主楼和裙房等各个单体的抗震烈度和抗震效果的检测，做好整体规划设计。医院建筑单体的荷载取值要根据该楼的使用功能和使用情况进行具体选择。根据医疗建筑的主要特点进行具体的结构布置，从而加强我国医院建筑结构的设计水平。希望设计单位在设计和建设医院建筑的过程中能够加强关键部分的重视力度，对相关的防范措施进行提前规划，以便为我国的医疗事业做好基础设施的保障工作。