医疗建筑的结构设计苏开新

医疗建筑的结构设计苏开新
发布时间：2021-11-27T03:23:51.589Z 来源：《时代建筑》2021年9月下作者：苏开新[导读] 医疗类作为防灾减灾类建筑要求其在地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑。

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摘要：医疗类作为防灾减灾类建筑要求其在地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，另外医疗类建筑中的医技楼部分通常对使用功能有特殊要求，所以其建筑结构设计与一般办公或住宅类建筑相比有自己的特点。

下面通过某医院项目从抗震设防类别、荷载取值、结构体系、楼盖类型几个方面对医疗类建筑结构设计进行梳理。

关键词：医疗类建筑；抗震类别；结构体系前言
目前，传统设计院很少配备专门从事医疗建筑设计的团队，如果以落后的设计理念，采取盲目照搬式的、缺乏前瞻性的设计，势必造成建筑功能与新技术的不配套，影响科室的医疗功能和经营运行，甚至在医院建设道路上埋下隐患。

结构设计需要针对医疗建筑的特殊工艺，提出一系列预见性问题及解决方案，这样才能增强设计配合，最大程度上减少设计返工和降低工程成本。

为节约用地，目前以门诊 +医技 + 住院楼的形式较为常见，通常简称为医疗综合楼。

1.医疗建筑空间特殊性 1.1 建筑区域的可识别性
医院为了能够满足觉得多数患者看病的需求，因此分科比较全面，不同的科室以及检查一般发布在不同的建筑物中，因此为了方便患者能够及时找到准确的就医场所，就需要注重对每个区域进行可识别性的设计。

1.2 患者隐私的保护
隐私权是每个公民应该得到保护的一项权力，患者在就医时为了方便疾病的诊断不得不暴露隐私部位，但是这种暴露一般只限于医患之间，因此对于其他人员应该要与该就诊区域隔离，避免造成患者隐私的暴露。

在对医疗空间进行设计时，还因注重特别科室的个性化需求，比如解剖室以及ICU区域，要严格控制其他不相关人员的接近。

2.抗震参数的选取
医院建筑是保障生命，救死扶伤的生命线工程，在抗震救灾中起着重要作用，按《建筑工程抗震设防》属于重点设防类别，“应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施”。

另外在进行医院抗震设计时，对不同烈度情况采用不同设计方法，如在地震加速度峰值不小于0.3g时，应采用减震隔震方法来进行抗震设计，而不是通过加强墙柱截面，增大配筋等方法来进行设计。

3.荷载取值 3.1恒荷载取值
门诊医技楼部分设备房间如CT室等面层较厚，同时出于防辐射考虑部分区域的楼板厚度至少200mm，这使得这些区域的恒荷载较大，而这些房间在平面上分布不均导致建筑的质心与刚心相差太远，造成抗震不利影响。

本项目在设计时建议建筑专业可采用容重较轻的材料进行填充，同时在降板处周围设置次梁减少不必要的降板，取得了良好的效果。

3.2楼面活荷载
《建筑结构荷载规范》[3]仅仅粗略给出医院门诊室为2.0KN/㎡，这对于本工程显然是不够的，在进行1#门诊医技楼设计时参考《全国民用建筑工程设计技术措施》、《建筑结构设计常用数据》及医疗工艺专业提供的使用荷载。

3.3隔墙荷载取值
医疗类建筑含有放射科室例如CT室等，会产生对人体有害的射线，为了防止射线对人体造成伤害，这些功能房间的隔墙墙体一般采用200~300mm厚混凝土墙。

混凝土墙体虽然具有屏蔽效果好的特点，但同时会给局部带来很大的结构刚度，而这些混凝土墙在建筑内部的分布并不均匀，通常会增大扭转效应，对结构抗震有不利影响。

在本次1#门诊医技楼设计过程中建议建筑专业采用含钡砂浆砌筑370mm厚实心粘土砖墙，施工较为简便，并对砌筑质量提出一定要求。

同时了解到若实际施工时砌筑质量不能满足工艺要求时，也可以由专业厂家在墙体外挂铅板或分层涂刷含钡水泥来提高防辐射能力。

另外结构设计时在这些隔墙下布置次梁，可以将荷载直接传递给梁，减少对楼板的不利影响。

4.结构设计要点
4.1荷载选择
《建筑结构荷载规范》GB50009中对建筑所需要的材料容重和荷载选择都有明确的取值范围，能满足大多数公共建筑的设计需求。

然而，医疗建筑设计需要确定各科室功能、医技布置、医疗设备、机电设施等多种非规定性荷载取值，并且楼板错层、人员流线和各设备进出活荷载也给结构设计带来难度。

医疗建筑活荷载需要根据各功能房间的设备荷载和人流进行取值，如门诊、医技位置的走廊、候诊室荷载建议取3.5kN/m2。

另外需要预留大型设备吊装时所需的后浇板位置。

設备运送叉车的净高要求和移动荷载在设计中常被忽视。

4.2地上楼层设计
医疗综合楼的标准层虽然以病房为主，但综合楼裙房部分的房间通常为医技和门诊，功能布局都不相同，如果全部采用墙下布置次梁的方式，不仅平面框架梁板布置凌乱，建模复杂，并且在设计过程中修改布置和校对审核都非常麻烦。

通常采用轻质墙板灵活布置的方式，适当减少次梁数量，将墙板荷载折算成满布楼板均布荷载，并且适当增加楼板负载的富余量。

还有框架柱设计的尺寸应与医疗功能房间配合设置，尽量使矩形框架柱的长边在建筑宽度方向，充分发挥其抗震性能。

剪力墙设置在两个交通盒区域，并且保证外框架与剪力墙搭接处的锚固施工方便，可在剪力墙中适当设计用于框架梁与剪力墙平面外搭接的端柱。

医院的水处理室和去污区等楼板错层较大处应采取加腋措施，加强梁的抗扭作用。

手术室楼层和设备层常有局部楼层电梯，当不允许电梯基坑落地或者需要做双层板时，可适当考虑吊板大样。

卫生间及降板房间的梁标高需要考虑隐藏高差，降板边界处的梁可按反边大样设计。

4.3其他设计难题
医院建筑结构设计容易出现两个难题，需要引起结构工程师们的注意。

第一个是医疗工艺设计的滞后，第二个是改扩建医院的新旧建筑连接问题。

虽然设计总负责人在设计初期能够预见工艺设计配合进度的迟缓，但是由于医院各科室的设备要求、物质流线和后勤流线都无法较早确定，所以像污水处理池之类的工艺图纸迟迟不能提交，更有甚者是，在结构施工图设计较长一段时间后，相关专业才提交污水处理池和补充污水应急池等。

这种情况下，结构工程师需要重新复核结构安全性，并配套完成处理池的各种预留预埋问题，后期工程服务过程更加繁琐和困难。

新旧建筑连接不仅仅是地面的走廊连接，还涉及到地下管廊设计、基础避让、嵌固端可靠性等问题。

旧有的医院大楼往往不能满足现行的医疗技术、医疗设施、消防、抗震的新需求，同时结构设计还需要克服地形复杂、楼层高差等不可避免的困难。

4.4大空间设计
由于越来越多综合性医院的出现，对医院建筑的功能和审美提出越来越高的要求。

门诊大厅需要的空间越来越大，跨度越来越大，结构通常采用型钢梁，预应力梁等措施。

对于一些医院大厅内部不希望看到柱子，这对结构就提出了更高的要求，通常可采用托住转换梁实现，转换梁可采用型钢混凝土梁或钢桁架转换。

4.5特殊医技功能房间设计
对于设有直线加速器、伽马刀等放射科医疗设备的房间，由于有防辐射要求一般都设置在地下室，混凝土厚度一般要大于1.2m。

对于大体积混凝土应控制好结构裂缝，混凝土的配筋率不应小于0.3%，另外应采用低水化热的混凝土，控制施工混凝土的温度，养护，制定好施工方案。

4.6楼盖类型
楼盖常见类型包括主次梁形式、主梁-大板形式以及无梁楼盖形式，由于医疗建筑存在着大量楼板开洞及楼板降板，不适宜使用无梁楼盖这种形式。

采用主梁-大板形式时，本工程8.4米柱跨使得楼板的厚度达200mm以上，这样既不经济也不容易控制跨中挠度，而医疗设备对挠度要求严格。

采用主次梁形式既能满足使用要求又节省钢筋，是医疗建筑的优选方案。

本工程采用中间布置十字次梁，按照规范规定的楼板跨高比要求，可以将楼板控制在100毫米，考虑到设备管线加厚到120毫米，在满足方便设备管线的铺设同时使得楼板刚度加大，实际使用时舒适度有很大提高。

结语
医院作为重要的公共建筑，设计时应综合建筑功能、布置等综合考虑，选择适合的结构体系。

在依据国家规范确定抗震设防烈度时还应注意当地是否有特殊规定。

医疗建筑做法复杂，房间使用功能多样，应准确的确定楼面荷载，确保结构的安全。

并应采用结合绿色建筑，采用环保材料，以人为本的进行设计。

参考文献
[1]辛桂芹.建筑工程结构设计中对抗震问题的分析[J].绿色环保建材，2018（04）：102.
[2]苏涣珉，马倩.建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].住宅与房地产，2019（03）：27.。