什么是韧性医院？医院建设研究前沿课题初探

什么是韧性医院？医院建设研究前沿课题初探
何为韧性？
韧性(resilience)，源于拉丁词resilio，意思是跳回（jump back）。

《辞海》中对韧性的两种解
释分别来⾃于物质和⼈⽂：⼀是指材料本⾝藉塑性变形所能吸收能量⼤⼩的性质，如延性、脆
性、弹性等；⼆是指⼈坚韧不挠的个性。

我们所在的地球，其实是具有⾜够“韧性”的星球。

在⼤⾃然中，随处可见“韧性”现象。

⽐如“⼤雪
压青松，青松挺且直；要知松⾼洁，待到雪化时。

”⼤雪压着青松，虽然青松挺且直，有很强抵
抗能⼒，但其变形还是存在的；当雪融化后，青松即回到了挺拔的状态。

⼜如“野⽕烧不尽，春
风吹⼜⽣。

”描写的就是⾃然界对于突发的破坏作⽤的⾃我修复能⼒。

图1 ⼤雪压青松（图⽚来⾃⽹络）
图2 野⽕烧不尽，春风吹⼜⽣（图⽚来⾃⽹络）
在这⾥，我们所说的韧性,主要指在突然遭受的外部作⽤时,事物抵御外部作⽤的能⼒以及受到损
害后恢复原有功能的能⼒，如图3所⽰。

抵御外部作⽤的能⼒越强,受到的损害越⼩、恢复原有功
能的时间越短，则该事物的韧性越强。

上⾯提到的“⼤雪压青松”中的青松在遭受⼤雪时,能够抵御
⼤雪的压⼒,⼏乎没有损害，⽽其恢复功能的时间则是“待到雪化时”，其韧性极强。

⼩草遭受野⽕
时,抵御能⼒较弱,受到的损害则是较⼤的，所幸把根留住了，其恢复功能的时间则是“春风吹⼜⽣”，得等到来年的春天了。

图3 韧性曲线
图4 韧性恢复
什么是韧性医院？
那么医院的韧性⼜是指什么呢？当然我们不是指患者恢复健康的能⼒，这⾥医院的韧性是指医院在遭受突然的外部作⽤时，医院应对外部作⽤的能⼒，医院遭受损害后恢复医疗功能的能
⼒。

这⾥的“突然的外部作⽤”包括地震、突发公共卫⽣事件等。

医院作为城市功能系统中最为关键的部门之⼀，除了⽇常的医疗保健功能外，是震后救灾、应对突发公共卫⽣事件的主要承担者。

美国建筑⼤师赖特设计的⽇本东京帝国饭店在1922年建成，1923年东京发⽣了⼤地震，周围的⼤批房屋震倒了，帝国饭店经住了考验并在⽕海中成为⼀个安全岛。

⼤批民众涌向这个在地震中岿然屹⽴的建筑需求庇护，庭院中⼼的景观⽔池也起到了消防⽔池的作⽤。

帝国饭店虽不是医院，但在发⽣灾难后却对城市的韧性起到了关键性的作⽤。

（图⽚来⾃⽹络）
所以医院的韧性直接关系到城市抗震救灾的能⼒以及城市功能恢复的能⼒，关系到城市应对突发公共卫⽣事件的能⼒。

那么韧性医院就是指在遭受突然的外部作⽤（如地震、突发公共卫⽣事件）时，能否应对这⼀变故，遭受的损害⼩，⽽恢复功能需要的时间短的医院。

下⾯重点讲述地震作⽤或公共卫⽣事件突发的情况下，如何建设韧性医院。

如何建设韧性医院
如何建设韧性医院呢？其实这个话题包含两个⽅⾯因素：⼀是硬件⽅⾯加强建筑的抗震能⼒和应变能⼒，⼆是要努⼒完善软件优化，即在医院功能和医院组织管理等⽅⾯的⽇常准备。

建筑体系的韧性，医院建筑是由不同的建筑体系组成的，根据设计和施⼯的类别可以分为主体结构体系、建筑维护体系、通风空调体系、给⽔排⽔体系、电⽓与智能化体系、医疗⽓体及动⼒体系，如图5所⽰。

这些体系作为医院建筑的有机组成部分，相互依存、相互作⽤，缺⼀不可。

当遭受罕遇地震时，应根据⼀定的设防⽬标，各系统均尽可能减少损害；⽽震后，应在最短的时间内予以修复，恢复医院的功能，满⾜抗震救灾的需要；当遭受突发公共卫⽣事件时，能够快速应对，维持和加强医院医疗功能。

图5 医院建筑体系
主体结构体系的韧性，根据应对外部作⽤的不同，我们将其分为抗震韧性、功能适应韧性。

主体结构体系的抗震韧性，是韧性医院建筑的重中之重。

主体结构的损害关系到医院建筑的安全，关系到⽣命的安全。

⽬前，我国的结构抗震技术基本上满⾜了“⼩震不坏、中震可修、⼤震不倒”的设防要求，但是对于结构构件的修复、修复时间以及对其它体系的损害的关注度尚有待提⾼。

所幸的是，国内国外对结构体系的抗震韧性研究早在21世纪初就已经开始。

同济⼤学吕西林院⼠提出了“可恢复功能结构”：他总结了⼏种可恢复功能的结构形式，如摇摆框架、摇摆墙，⾃复位结构、可更换结构构件，以及可更换墙脚剪⼒墙。

这些结构可以使医院在⼤震后不需要修复或者稍加修复（⽐如更换某些耗能构件）即可恢复主体结构使⽤功能。

减隔震措施能够很好的避免和减少主体结构在罕遇地震下遭受的损害，增加结构振动控制系统（如主动控制、半主动控制、被动控制）可以及时的根据地震波产⽣的作⽤，激发控制器的控制⼒，减少主体结构的地震响应，从⽽减少了主体结构的损害。

需要进⼀步补充的是：加强结构的抗震韧性，不仅仅是避免和减少了主体结构的损害，同时，由于结构的破坏和变形的减⼩，⼤⼤提⾼了震后机电系统的完整性。

震后机电系统的完整性直接关系到震后医院能够正常运转或者快速修复恢复功能。

主体结构的适应性韧性，主要体现在对建筑功能调整的适应性。

在公共卫⽣事件突发时，为满⾜短时间内快速增加的某⼀病种的治疗能⼒，建筑功能需要应急快速调整，结构构件应能满⾜这⼀调整的需要，⽽不需要进⾏主体结构⼤范围的拆改和加固。

这就要求在建设医院时，充分考虑医院的应变能⼒，结构专业充分考虑构件布置为建筑功能调整提供灵活性，充分考虑功能调整的荷载变化。

如剪⼒墙的布置、梁板的承载能⼒。

建筑维护体系的韧性，在于⼤震后不发⽣⼤⾯积的损害，损害不⾄于影响到医院功能短期恢复。

⽐如，不发⽣整⽚幕墙掉落、整⽚墙体倒坍、吊顶整体塌落等。

⽬前我国的抗震规范对后砌隔墙进⾏了构造性的规定，尚需进⼀步研究其⼤震的损害情况和恢复时长。

建筑维护体系的韧性，在遭遇突发公共卫⽣事件时，维护体系要易于拆改，易于安装，为医疗功能应急调整提供条件。

在建设时期，应充分考虑突发公共卫⽣事件时，医疗功能调整的可⾏性和快速性。

尽量减少应急改造时对维护体系的拆改。

此外，⽆论建筑主体结构体系，还是外维护体系，都涉及到建筑抗震材料的⼴泛使⽤问题。

在这⼀点上，我们的近邻⽇本有着⼴泛的经验。

例如他们把抗震结构分成耐震结构、制震结构、免震结构，并通过抗震⽔泥，钢纤维混凝⼟，橡胶，⾃修复混凝⼟或者钢⽊复合梁等形式，形
成良好的韧性抗震结构。

图6 ⽇本抗震混凝⼟试验（图⽚来⾃⽹络）
机电体系的韧性，在于⼤震后不发⽣难以修复的损害，短期内能更换和修复。

⽐如，配电室设备能否正常运转，供电管线不发⽣截断，即使存在截断，能在最短时间内接通。

《建筑⼯程机电抗震设计规范》对设备机房、管线布置做出了规定，如采⽤抗震⽀架等。

除此之外，震后损坏的设备的更换亦应得到重视，如更换时间、设备最近更换路径等；需要注意的是，机电系统之间存在相互依存的关系，考虑机电体系的韧性时，需要考虑其间的偶联关系，从⽽确定韧性的层次关系。

机电体系的韧性，在遭遇突发公共卫⽣事件时，应能快速满⾜医疗功能的调整。

⽐如，⽤电量的增加、氧⽓⽤量的增加、送排风系统的调整、⽹络流量增加等等。

这⼀切，都需要在医院建设之初，充分考虑，设置必要的条件。

图7 抗震⽀架（图⽚来⾃⽹络）
医疗功能的韧性
古⼈仁，“迨天之未阴⾬，彻彼桑⼟，绸缪牖户”，既然韧性医院是韧性城市的重要组成部分，那么医院的韧性就直接关系到城市的韧性。

建设韧性医院，更好的为韧性城市做出贡献，尚需要从医院的功能出发，分析实现韧性医院的最短路径。

罕遇地震的发⽣有其不确定性，韧性医院并不追求医院所有部位抵御⼀切外来作⽤。

我们需要根据震后救灾⼯作的需要，确定医院功能在震后恢复的紧迫性，亦即确定医院各功能分区的韧性。

以综合医院为例，如图8，医院功能单元可以分为门诊急诊、临床科室、医技科室、医疗管理、预防保健、科研教学等。

急诊急救——⼿术——重症监护是医院作为震后救援的最核⼼最紧迫的功能，该功能在医院建设之初就应当充分考虑，设置最为快速便捷的⽣命通道，同时，中⼼供应、病理检查、⾎库等相关科室均应紧邻⼿术室(或有便捷通道)，以便术中病理检查、术中输⾎等紧急需求。

该医疗动线能否在震后即可恢复、顺利运转是实现韧性医院⾸当其冲的任务。

故这些功能部位的建筑体系必须保证在⼤震中尽可能减少损害，且能即刻恢复功能。

紧随其后的，应属医技科室。

医技是医院的核⼼，理当是韧性医院中韧性最好的区域。

⽽教学科研，则
可以适当延长恢复时间。

突发公共卫⽣事件亦有其不确定性，韧性医院亦不追求在平时正常运转的情况，能够承载所有可能发⽣的公共卫⽣事件特定病种的救护。

但在建设韧性医院时，充分考虑功能布局的灵活性、兼容性。

在突发公共卫⽣事件时，能够快速调整功能布局，为特定病种提供救护。

本次新冠肺炎疫情，传染性极强，来势汹汹。

很多医院由于原来功能不适应该病种的治疗，不得不紧急改造成传染病医院。

⽐如，武昌医院⽤三天三夜时间改造成传染病医院，⼯程极其艰难和紧张。

医疗功能的韧性，就体现在建设之初，充分考虑功能调整的可⾏性，使得功能转化迅速、从容应对。

快速反应的医疗管理也是医院韧性的重要组成部分。

韧性医院应做好医疗管理应急预案，并经常进⾏演练；应做到震后、突然公共卫⽣事件时⾏政命令准确快速下达、各级医务⼈员快速进⼊新的⾓⾊、医院功能分区局部快速调整。

院感管理是韧性医院不可忽视的管理内容，直接关系抗震救灾成功与否、关系医院整体功能恢复的时间等。

图8 医院功能单元
医疗设备的韧性
医疗设备主要分为检查设备和治疗设备。

检查设备包括X光、B超、CT、核磁共振等，在震后救灾中作⽤更为重要。

这些设备需要震后即刻投⼊使⽤，所以在医院设计时，应当充分考虑安装这些设备构件的抗震性能：如减少结构层间位移、采⽤具有抗震性能的机械锚栓固定⽀架、设备底部采取必要的隔震措施。

医疗设备本⾝也应加强⾃⾝防震的能⼒。

⽽医院在快速替换损害的医疗设备也应有预案。

在应对公共卫⽣突发事件时，医疗设备的作⽤⾮常重要，如本次抗击新冠疫情的战⽃中，CT机起到了⾮常重要的作⽤。

故医院应当适当增加⼀些医疗设备的储备数量、且将其放置在可以应急使⽤的位置，增加可移动医疗设备。

“君⼦以思患⽽豫防之”。

韧性医院作为韧性城市的重要组成部分，将成为⽬前医院建设研究的前沿课题。

韧性医院的研究涉及⼟⽊⼯程、设备⼯程学、地震⼯程学、社会学、管理学、医学、⼈⼯智能等多学科的互相交叉和综合运⽤。

建设韧性医院，将⼤⼤提⾼⼈类社会应对突发外部作⽤的能⼒，⼤⼤增强⼈民⽣活的稳定感和安全感。

[参考⽂献]
1．尚庆学，李吉超，王涛医疗系统抗震韧性评估指标体系⼯程⼒学2019 年 6 ⽉
2．吕西林, 陈云, ⽑苑君结构抗震设计的新概念——可恢复功能结构同济⼤学学报( ⾃然科学版)2011 年7 ⽉
3．翟长海，刘⽂，谢礼⽴城市抗震韧性评估研究进展建筑结构学报2018 年 9 ⽉
作者介绍：
袁⽂章国家⼀级注册结构⼯程师、博远医疗副总经理、⾼级⼯程师
博远医疗：博远医疗是华诚博远旗下⼀家专注医疗建筑规划、设计、咨询的专业机构，团队⾻⼲成员多具有从事⼤型医院设计20~30年的经历，团队成员承担⼤量综合医院、专科医院的设计⼯作。