医院建筑是建筑设计中相对比较复杂的设计类型,并且在国计民生中担当着非常重要的地位。在日常的使用功能中,医院主要担当医疗服务、解决人民群众就医住院、救死扶伤的基本功能;但在战时或者出现例如地震,洪水等严重的自然灾害的情况下,医院又成为一个极其重要的救灾生命线。所以,医院的结构设计就显得非常的重要,在满足建筑专业功能排布和艺术美观的条件下,又有哪些可以值得探讨的结构知识和基本常识呢?

我们在结构设计上常常会把医院的结构设计归为重点设防类(乙类)和安全等级一级的设计类型。本文将试着从五个角度来对医院设计中的结构设计进行一个初步的探讨,它们分别是主要技术指标、结构体系、荷载取值、结构布置和以人为本的结构设计,若有瑕疵之处,不吝赐教。

 

主要技术指标

作为结构设计师,我们首先在这里做个重要的备忘录:医院设计中抗震措施通常要按提供一度的抗震烈度确定,剪力墙间距、抗震缝宽度等均按提高后的抗震烈度取值。设计使用年限为50年,结构重要性系数1.1。计算中技术参数输入的准确与否对结构安全性至关重要。

 

结构体系

由于医院设计的特殊性,医院设计在结构设计中宜采用两道防线,确保地震中不会快速倒塌,即使破坏也可通过修复满足结构的安全性。

结构体系中,钢筋混凝土结构宜采用框架剪力墙结构。门诊医技楼(多层结构)宜采用钢框架;病房楼(高层结构)宜采用钢框架支撑结构。高烈度区合理采用减震、隔震措施。

这里不得不插播一下我们的祖先在抗震结构体系中的经验:我们的古建筑从建筑的形式上,可以分为台基,墙身、梁架结构和屋顶组成,在较为高级的建筑中又会出现一个叫做“斗拱”的连接屋顶和梁柱的结构构件;同时我们古人高超的榫卯工艺让整个建筑的结构成为一个柔性的连接形式。台基础如果用现代结构语言描述的话,可以称为是一个整体浮筏式基础,能够非常有效的抵抗地震波对建筑的冲击。

钢结构的框架体系有着和我们传统榫卯工艺相通的结构原理,在欧美国家的医院结构设计选型中,占据着非常重要的地位。

荷载取值

医疗建筑不同于普通类建筑类型,在活荷载取值上有一定的特殊性。

结构布置

  • 楼盖体系选择

医院建筑中的房间众多,面积和功能各异,往往不能用单一的楼盖体系“放之四海而皆准”。精巧的楼盖体系选择,不但能够保证结构的经济性,同时如果处理适当,还可以产生优雅的建筑室内空间效果呢!

  1. 单向梁体系:适用于两个方向跨度不一致的病房楼。

  2. 十字梁体系:适用于两个方向跨度接近的门诊楼、医技楼。

  3. 密肋楼盖:适用于门诊大厅屋盖(也可采用网架体系)、大会议室屋盖。

  4. 宽扁梁:适用于层高较矮、管线较多的区域,例如地下车库。

  • 结构缝的设置

一般来说,医院设计的门诊楼、医技楼为多层,病房楼为高层,为避免结构不规则,多层与高层之间设置抗震缝;一般不设置沉降缝,而是通过调整基础的刚度来协调沉降差。

  • 病房楼过长时(如一层两个护理单元),在中部设置变形缝;当不设置变形缝时,应采取以下措施:

  • 每隔30~50米设置后浇带或膨胀加强带;

  • 加强屋面保温措施,屋面板宜双层双向配筋;

  • 在混凝土搅拌过程中,可以适当掺入少量化学添加剂,补偿混凝土收缩。

  • 特殊医技房间的设计

医院设计中往往会遇到一些比较特殊的医技房间,这些房间因为特殊设备的需求,往往需要有防辐,防震等特殊使用要求。

  • 防辐射要求: X光、CTDSA、核磁共振等,有防辐射要求,根据防辐射当量不同,对机房墙壁及顶板的厚度有不同的要求。

  • 大体积混凝土:直线加速器、伽马刀机房等混凝土墙的厚度要达到1.2~2.5米,设计时应提出大体积混凝土的处理方法。

  • 结构降板要求:医技用房需要敷设很多管线,而且部分设备可能会有振动,所以,房间的地面一般采用降板的方式解决,下沉部分采用焦渣填充。

以人为本的结构设计

虽然建筑在交付使用后,都会根据使用者的需要做二次精装修设计,但是结构设计的合理性通常会在先期就埋下伏笔。为了给使用者更好的体验,结构在细节的设计上会考虑医患人员使用的舒适性,避免出现视觉上感到极其不舒服的阴阳角等等……

根据我们的设计经验,病房楼的楼板通常取120毫米厚、电梯厅等大跨楼板厚跨比通常采用1/35以防止楼板的震动。后砌隔墙配合适当的隔音材料,可保证房间的隔音需要。在遇到层高限制,病房、诊室等无吊顶的房间,我们通常将梁布置在墙下,使房间看起来更舒适。

总之,正如古人说的那样—“勿以恶小而为之,勿以善小而不为”, 结构工程师的日常工作往往事无巨细,但可能工作上小小的一个疏忽纰漏都会酿成工程上的巨大损失。我想,如何能够成为一名合格的结构工程师呢?在每天的工作中,努力积累专业经验,为业主提供最经济合理的结构选型和设计无疑是至关重要的;但同时,对专业的一份热情、对用户的一份仁爱、对业主的一份责任,”医者仁心,筑者依仁” 的职业道德和理念,也许同样也应该深藏于心吧!