隨著人民群眾對(duì)醫(yī)療保健需求的不斷增長(zhǎng)，各大中城市的醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度明顯加快，新改擴(kuò)建項(xiàng)目很多?，F(xiàn)代醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路與做法有哪些？本文將從結(jié)構(gòu)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)置上來(lái)分析如何建設(shè)一所舒適安全便利的醫(yī)院。
一、結(jié)構(gòu)計(jì)算
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抗震設(shè)防類別的判斷及計(jì)算參數(shù)的選取
由于醫(yī)療建筑是搶救人類生命的工程，在抗震救災(zāi)中起到尤為重要的作用。醫(yī)院建筑在大震中不僅要不倒，還要繼續(xù)使用，擔(dān)負(fù)起救援的重要職責(zé)，所以醫(yī)院建筑應(yīng)高于當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ目拐鹪O(shè)防要求。汶川大地震后，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》中，提高了學(xué)校、醫(yī)院等人員密集的公共服務(wù)場(chǎng)所的設(shè)防要求。這次修訂中，明確了將二級(jí)、三級(jí)醫(yī)院均提高為重點(diǎn)設(shè)防類（即乙類），而且對(duì)于二級(jí)醫(yī)院的急救處理范圍不能或難以覆蓋的縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，需建立具有外科手術(shù)室和急診科的醫(yī)院或衛(wèi)生院，提高其抗震設(shè)防類別。
按照《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》3.0.2條，"重點(diǎn)設(shè)防類（乙類），應(yīng)按高丁本地區(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(jì)算參數(shù)與內(nèi)類建筑的選取有所區(qū)別∶抗震等級(jí)應(yīng)提高烈度后再查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.1.2，各種調(diào)整系數(shù)相應(yīng)依此取值；剪力墻間距、抗震縫均應(yīng)按照提高烈度后的烈度值進(jìn)行計(jì)算；但最大適用高度可按本地區(qū)烈度查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.1.1。
需要指出的是，根據(jù)《中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》第三十五條規(guī)定，"重大建設(shè)工程和可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)務(wù)院有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)，并按照經(jīng)審定的地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告所確定的抗震設(shè)防要求進(jìn)行抗震設(shè)防"。"對(duì)學(xué)校、醫(yī)院等人員密集場(chǎng)所的建設(shè)工程，應(yīng)當(dāng)按照高于當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ目拐鹪O(shè)防要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，采取有效措施，增強(qiáng)抗震設(shè)防能力"。
另根據(jù)中華人民共和國(guó)《地震安全性評(píng)價(jià)管理?xiàng)l例》及各地方的地方法規(guī)，規(guī)定對(duì)一定規(guī)模以上的醫(yī)院（如北京市規(guī)定在地震動(dòng)峰值加速度0.15g、0.20g 區(qū)域內(nèi)的部分乙類建筑，總投資金額超過(guò)1億元以上的生命線工程）專門進(jìn)行地震 安全性評(píng)價(jià)，并以此作為抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)。
二、結(jié)構(gòu)布置
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（一）樓蓋體系的選擇
門診樓及住院樓柱網(wǎng)一般為7.5m~8.5m，且兩個(gè)方向軸網(wǎng)相差不多。此時(shí)，樓蓋常采用井字梁結(jié)構(gòu)。井字梁結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向受力均勻，并且由于板的跨度不大，對(duì)于承擔(dān)醫(yī)院中較繁多的布置靈活的隔墻荷載具有一定的優(yōu)越性。因?yàn)榘鍍?nèi)需敷設(shè)較多的管線，樓板厚度不宜小于 100mm。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)層層高4m左右，由于設(shè)備管線較多，建筑走廊凈空要求在2.5m以上，所以對(duì)結(jié)構(gòu)梁高有嚴(yán)格要求，此時(shí)根據(jù)柱跨度，走道部分框架梁可做成寬扁梁，樓蓋采用密肋樓蓋。寬扁梁應(yīng) 注意裂縫和撓度控制。
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（二）結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置
醫(yī)療建筑中的住院樓一般由一個(gè)護(hù)理單元或兩個(gè)護(hù)理單元組成。根據(jù)功能需要，建筑平面多為細(xì)長(zhǎng)形。從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，即長(zhǎng)寬比經(jīng)?？赡苓_(dá)到6以上。建筑長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)受內(nèi)部混凝土的約束，易產(chǎn)生溫度裂縫；長(zhǎng)寬比過(guò)大，狹長(zhǎng)的建筑物在地震時(shí)由于梁端地震波輸入有位相差而容易產(chǎn)生不規(guī)則震動(dòng)，產(chǎn)生較大震害。所以，這種情況，通常在中部采用設(shè)置防震縫兼伸縮縫的方法將建筑分成兩個(gè)部分。由于醫(yī)院建筑使用功能復(fù)雜，為了防止上下交叉感染，經(jīng)常機(jī)構(gòu)中部不宜設(shè)縫，屬于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。由于未設(shè)變形縫，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮溫度應(yīng)力的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施∶
1.每隔30m～50m設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶；
2.加強(qiáng)屋面保溫措施，屋面板宜雙層雙向配筋；內(nèi)外縱墻、山墻及端開(kāi)間等溫度應(yīng)力較大部位做好維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱，設(shè)計(jì)時(shí)考慮溫度應(yīng)力影響增加的配筋并采取構(gòu)造措施；
3.在混凝土攪拌過(guò)程中，可以適當(dāng)摻入少量化學(xué)添加劑，補(bǔ)償混凝土收縮。當(dāng)然，添加外加劑并不能消除后期溫度變化引起的應(yīng)力。
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主樓與裙房基礎(chǔ)沉降控制
綜合醫(yī)院一般分門診樓和住院樓，住院樓多為高層建筑，而門診樓多為 4~6 層的建筑。建筑功能上要求住院樓和門診樓相連。由于高層和多層的荷載差異較大，所以基礎(chǔ)易產(chǎn)生顯著的沉降差，有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)難以承受的內(nèi)力和變形。為了避免由此造成的結(jié)構(gòu)上的過(guò)大的裂縫，可以在高層和多層之間設(shè)置沉降縫，將其分開(kāi)成兩個(gè)獨(dú)立的單元。
設(shè)置沉降縫后，雖然解決了建筑物的沉降差異而產(chǎn)生過(guò)大裂縫的問(wèn)題，但是由于上部結(jié)構(gòu)必須在沉降縫兩側(cè)均設(shè)置獨(dú)立的抗側(cè)力構(gòu)件，形成雙梁、雙柱、雙墻，給建筑在使用和功能上帶來(lái)不便。結(jié)構(gòu)上也存在基礎(chǔ)埋深、整體穩(wěn)定等問(wèn)題。因此是否設(shè)縫，需要根據(jù)具體情況，綜合考慮。
如果不設(shè)沉降縫，高層和多層間的沉降協(xié)調(diào)就至關(guān)重要。以天津第五中心醫(yī)院為例，天津?yàn)檠睾_積平原，地質(zhì)條件較差。一般高層及多層建筑以樁基礎(chǔ)為主。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第3.1.18條"以減小差異沉降和承臺(tái)內(nèi)力為目標(biāo)的變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)，宜結(jié)合具體條件按下列規(guī)定實(shí)施∶1.對(duì)于主裙樓連體建筑，當(dāng)高層主體采用樁基時(shí)，裙房（含純地下室）的地基或樁基剛度宜相對(duì)弱化，可采用天然地基、復(fù)合地基、疏樁或短樁基礎(chǔ)。"這樣，住院樓部分，根據(jù)柱距、荷載情況，可以選擇直徑較粗、持力層較深，即樁長(zhǎng)較長(zhǎng)的高承載力樁，如承載力不夠，還可采用擠擴(kuò)灌注樁、灌注樁后壓漿技術(shù)等。多層部分可以選擇相對(duì)較細(xì)的樁，持力層相對(duì)淺些。
另外，可以用水浮力調(diào)節(jié)兩邊的壓力差。天津地區(qū)地下水位較高，通常靜止水位在lm左右。如果門診、住院樓都有地下水，水浮力對(duì)基礎(chǔ)的影響很大。要想增加多層部分壓力，減少高層部分壓力，可以在計(jì)算樁數(shù)時(shí)，多層部分考慮水浮力的有利影響，使樁的承載力盡量用足，而高層部分不考慮或少考慮水浮力，從而減小兩邊樁的沉降差異。在其他地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，可以主樓采用樁基礎(chǔ)，裙樓采用筏板基礎(chǔ)；或主樓采用筏基，裙樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)。高層與裙樓之間不設(shè)永久性沉降縫，在設(shè)計(jì)中，還需采取以下措施減少主裙樓間沉降差∶
1.施工時(shí)先施工主樓，后施工裙樓；
2.主樓與裙樓間設(shè)置沉降后澆帶，后澆帶內(nèi)混凝土待主樓沉降穩(wěn)定后方可澆筑；
3.加大主樓與裙樓間連接基礎(chǔ)梁剛度及配筋。
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特殊醫(yī)技房間的設(shè)計(jì)
由于一些特殊的醫(yī)技用房，如 X光、CT、DSA、核磁共振等，有防輻射要求，根據(jù)防輻射當(dāng)量不同，對(duì)機(jī)房墻壁及頂板的厚度有不同的要求。比如墻體采用 360mm 厚實(shí)心磚墻或
200～300mm 厚混凝土墻（但應(yīng)注意混凝土墻對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響），房間頂板及底板混凝土厚度0.18m～0.25m。直線加速器、伽馬刀機(jī)房等混凝土墻的厚度要達(dá)到1.2m～2.5m，設(shè)計(jì)時(shí)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)摻入少量化學(xué)添加劑等措施。此外，這些醫(yī)技用房需要敷設(shè)很多管線，而且部分設(shè)備可能會(huì)有振動(dòng)，所以，房間的地面一般采用降板的方式解決，下沉部分采用焦渣填充，上面 100mm厚細(xì)石混凝土及建筑面層做法。設(shè)備管線可以從下沉部分中預(yù)埋，同時(shí)也可以有效解決設(shè)備振動(dòng)產(chǎn)生的影響。
三、營(yíng)造舒適環(huán)境的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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減振隔聲
隔聲不僅僅體現(xiàn)在建筑專業(yè)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)考慮隔音問(wèn)題。設(shè)計(jì)病房樓時(shí)應(yīng)充分考慮患者需要安靜環(huán)境的需要，故樓板不宜太薄，一般取120mm 厚為宜。設(shè)備房間應(yīng)盡量避開(kāi)病房等醫(yī)療房間，且應(yīng)做好設(shè)備基礎(chǔ)的減震隔聲處理。
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隔墻
在選擇隔墻材料時(shí)，除了考慮抗震及隔聲要求外，還應(yīng)考慮使用的方便。如住院樓、醫(yī)技樓使用時(shí)需要懸掛一些設(shè)備管線，隔墻需要有一定的強(qiáng)度。另外，門診樓應(yīng)考慮房間的變化，隔墻采用易于砌筑及拆卸的輕質(zhì)隔墻為宜。
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樓板
醫(yī)院應(yīng)該營(yíng)造一個(gè)有利于弱勢(shì)群體和患者使用的建筑環(huán)境，應(yīng)根據(jù)建筑功能需要細(xì)致確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面和標(biāo)高。如樓梯踏步應(yīng)該使建筑完成面等分平齊、廁所蹲位應(yīng)與樓面相平、產(chǎn)房消毒間配餐間等有防水設(shè)計(jì)的房間應(yīng)該根據(jù)防水層做法下沉結(jié)構(gòu)樓板。
四、結(jié)語(yǔ)
正確判斷醫(yī)療建筑中各個(gè)單體的抗震設(shè)防烈度，是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。但并不是所有醫(yī)院、所有建筑單體都是乙類建筑，而應(yīng)根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》正確判別。
醫(yī)療設(shè)備用房的荷載取值，應(yīng)根據(jù)具體用途、具體設(shè)備來(lái)確定。應(yīng)根據(jù)醫(yī)療建筑的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)∶正確確定梁板布置體系；結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置根據(jù)建筑功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行衡量，無(wú)縫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取必要的措施；對(duì)于不設(shè)沉降縫的建筑，應(yīng)采取措施控制主樓與裙房基礎(chǔ)的沉降差；對(duì)于有防輻射要求的房間，要根據(jù)防輻射當(dāng)量要求，四周隔墻采用磚墻或混凝土墻，頂板、底板樓板加厚，必要時(shí)還要增設(shè)鉛板滿足防輻射要求。
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