董帅
建研科技股份有限公司 北京市100000
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；抗震设防类别；荷载取值；结构体系工程概况
某医院项目位于山东省某市产业新区内，其中地上部分总建筑面积约18.7万平方米，共设床位数1200张。本次主要介绍1#门诊医技楼，地上4层，房屋高度19.20米，地下2层。1#门诊医技楼地上部分长约194.0米，宽度约93.0米，采用两道防震缝分为3个结构单体，典型平面示意图见图1。±0.00=5.30(绝对标高)，室内外高差约300mm,局部剖面详见图2。
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1、抗震设防类别
医疗类建筑属于防灾救灾建筑，是在发生地震时使用功能不能中断或者需尽快恢复使用的生命线相关建筑。依据《建筑工程抗震设防分类标准》[1]本医院项目1#门诊医技楼建筑抗震设防类别为重点设防类。按照该规范3.0.3条要求“重点设防类，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；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。”其中抗震措施包括抗震构造措施。
以本医院项目1#门诊医技楼为例，首先本地区抗震设防烈度为7度，提高一度后为8度，根据《建筑抗震设计规范》（2016年版）中表6.1.2查询相应的抗震等级，继而本工程，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级，同时因本工程场地土类别为Ⅱ类，构造措施无需提高。.
另外需注意两点：一是若利用既有建筑改建为医院项目，需先对既有建筑进行可靠性及抗震鉴定，对需要进行加固改造的项目需进行加固改造后方可做为医疗类建筑。二是《建筑抗震设计规范》要求重点设防类建筑不应采用单跨框架结构，实际项目中需注意避免。
2、荷载取值
2.1、恒荷载取值
1#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。
2.2、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》[4]、《建筑结构设计常用数据》[5]及医疗工艺专业提供的使用荷载，主要楼面和屋面均布活荷载标准值如下表1。
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另外由于上述各房间功能不属于《荷载规范》中表5.1.2第1（1）项的情况，因而在活荷载折减方面也有所不同。本次1#门诊医技楼在设计过程中参考了《荷载规范》中表5.1.2第1（2）~7项的情况对楼面活荷载进行了折减。
2.3、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。
3、结构选型
3.1、结构体系
通常医疗类建筑考虑到使用上的便利性多为多层结构，本工程的1#门诊医技楼为地上四层，结构体系上通常有两种选择：钢筋混凝土框架结构或者框架-剪力墙结构。考虑建筑采光及通风等要求，建筑平面开大洞较多，导致平面不规则，而且考虑到该楼为《抗震设防分类标准》中的重点设防类，结构专业更倾向于选择框架-剪力墙结构。为此我们选取局部结构单元进行试算比较，两种情况的最大层间位移角如下表2：
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注：框架-剪力墙结构剪力墙厚300mm，主要布置在楼梯间周边。
通过上表可以对比看出，框架结构在满足《抗规》最大层间位移角要求时，柱、梁截面相比框架-剪力墙结构均需加大，可见采用框架结构一方面是经济性不好，另外建筑有效使用率降低，仅仅位移角控制一项框剪结构就要比框架结构有不小的优势。
另外框架结构还需要考虑楼梯间的影响，而楼梯间半层高处的休息平台把与楼梯间周围连接的框架柱变成短柱，所以在近几次实际地震中，由梯板传递的剪力使框架柱剪坏的情况很多。而如果采用滑动支座确实可以避免此类情况，但是因滑动的梯板缺少竖向的约束，实际震害容易在竖向地震作用下造成梯板破坏，进而很难作为震后的逃生通道。若将楼梯间周围的墙做成剪力墙，把楼梯与主体结构隔开的同时，也可以作为不影响建筑使用功能的剪力墙提供抗侧刚度。所以本次1#门诊医技楼结构类型采用了现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
3.2、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 论
医疗类建筑在结构初步设计时要注意以下几点：
1、抗震设防类别：依据《抗震设防分类标准》4.0.3，医疗类建筑属于重点设防类，另依据《抗震设防分类标准》3.0.3-2条要求，重点设防类建筑，应按照高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施。
2、荷载取值：医疗类建筑附加恒荷载、活荷载及隔墙线荷载与办公或住宅类建筑有较大差别，设计时应采取合适的取值，并采取一定的措施降低对结构的影响。同时需注意的是活荷载折减系数，除医院病房外，其他需按照实际情况对照规范进行折减。
3、结构选型：医疗类建筑结构体系及楼盖类型的选则，应充分分析比较各种结构类型的优缺点，在满足使用功能的前提下，选择经济合理、技术先进、方便施工的结构形式。
参考文献
[1] GB 50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》 北京，中国建筑工业出版社，2010
[2] GB 50011-2010 建筑抗震设计规范 北京：中国建筑工业出版社，2010
[3] GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》 北京：中国建筑工业出版社，2012
[4] 《全国民用建筑工程设计技术措施》 北京：中国建筑标准技术研究院，2003
[5] 12G112-1《建筑结构设计常用数据》 北京：中国计划出版社，2012
[6] JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》 北京，中国建筑工业出版社，2010