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醫院建筑的結構設計
2022-03-23       來源: 跨界筑

醫院建筑是建筑設計中相對比較復雜的設計類型,并且在國計民生中擔當著非常重要的地位。在日常的使用功能中,醫院主要擔當群眾就醫住院、治病扶傷的基本功能;但在戰時或者出現例如地震,洪水等嚴重的自然災害的情況下,醫院又成為一個極其重要的救災生命線。所以,醫院的結構設計就顯得非常的重要,在滿足建筑專業功能排布和藝術美觀的條件下,又有哪些可以值得探討的結構知識和基本常識呢?

醫院的結構設計歸為重點設防類(乙類)和安全等級一級的設計類型。本文將試著從主要技術指標、結構體系、荷載取值、結構布置和以人為本的結構設計五個角度來對醫院設計中的結構設計進行一個初步的探討。

主要技術指標

醫院設計中應按高于本地區抗震設防烈度一度的要求確定,剪力墻間距、抗震縫寬度等均按提高后的抗震烈度取值。設計使用年限為50年,結構重要性系數1.1。計算中技術參數輸入的準確與否對結構安全性至關重要。

結構體系

由于醫院設計的特殊性,醫院設計在結構設計中宜采用兩道防線,確保地震中不會快速倒塌,即使破壞也可通過修復滿足結構的三可靠性功能要求中的安全性。

PS:建筑結構可靠性功能要求包括:安全性、適用性、耐久性。

結構體系中,鋼筋混凝土結構宜采用框架-剪力墻結構。門診醫技樓(多層結構)宜采用鋼框架;病房樓(高層結構)宜采用鋼框架-支撐結構。高烈度區合理采用減震、隔震措施。

PS:簡稱框一剪結構。它是指由若干個框架和剪力墻共同作為豎向承重結構的建筑結構體系。框架結構建筑布置比較靈活,可以形成較大的空間,但抵抗水平荷載的能力較差,而剪力墻結構則相反。框架一剪力墻結構使兩者結合起來,取長補短,在框架的某些柱間布置剪力墻,從而形成承載能力較大、建筑布置又較靈活的結構體系。在這種結構中,框架和剪力墻是協同工作的,框架主要承受垂直荷載,剪力墻主要承受水平荷載。

這里不得不插播一下我們的祖先在抗震結構體系中的經驗:我們的古建筑從建筑的形式上,可以分為臺基,墻身、梁架結構和屋頂組成,在較為高級的建筑中又會出現一個叫做“斗拱”的連接屋頂和梁柱的結構構件;同時我們古人高超的榫卯工藝讓整個建筑的結構成為一個柔性的連接形式。臺基礎如果用現代結構語言描述的話,可以稱為是一個整體浮筏式基礎,能夠非常有效的抵抗地震波對建筑的沖擊。

鋼結構的框架體系有著和我們傳統榫卯工藝相通的結構原理,在歐美國家的醫院結構設計選型中,占據著非常重要的地位。

荷載取值

醫療建筑不同于普通類建筑類型,在活荷載取值上有一定的特殊性,下圖是在設計中采用的一個基本的參數表格,供大家參考。

結構布置

  • 樓蓋體系選擇

醫院建筑中的房間眾多,面積和功能各異,往往不能用單一的樓蓋體系“放之四海而皆準”。精巧的樓蓋體系選擇,不但能夠保證結構的經濟性,同時如果處理適當,還可以產生優雅的建筑室內空間效果呢!

  • 單向梁體系:適用于兩個方向跨度不一致的病房樓。

  • 十字梁體系:適用于兩個方向跨度接近的門診樓、醫技樓。

  • 密肋樓蓋:適用于門診大廳屋蓋(也可采用網架體系)、大會議室屋蓋。

  • 寬扁梁:適用于層高較矮、管線較多的區域,例如地下車庫。

 

  • 結構縫的設置

一般來說,醫院設計的門診樓、醫技樓為多層,病房樓為高層,為避免結構不規則,多層與高層之間設置抗震縫;一般不設置沉降縫,而是通過調整基礎的剛度來協調沉降差。

病房樓過長時(如一層兩個護理單元),在中部設置變形縫;當不設置變形縫時,應采取以下措施:

  • 每隔30~50米設置后澆帶或膨脹加強帶;

  • 加強屋面保溫措施,屋面板宜雙層雙向配筋;

  • 在混凝土攪拌過程中,可以適當摻入少量化學添加劑,補償混凝土收縮。

  • 特殊醫技房間的設計

醫院設計中往往會遇到一些比較特殊的醫技房間,這些房間因為特殊設備的需求,往往需要有防輻,防震等特殊使用要求。

  • 防輻射要求: X光、CT、DSA、核磁共振等,有防輻射要求,根據防輻射當量不同,對機房墻壁及頂板的厚度有不同的要求。

  • 大體積混凝土:直線加速器、伽馬刀機房等混凝土墻的厚度要達到1.2~2.5米,設計時應提出大體積混凝土的處理方法。

  • 結構降板要求:醫技用房需要敷設很多管線,而且部分設備可能會有振動,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。

以人為本的結構設計

雖然建筑在交付使用后,都會根據使用者的需要做二次精裝修設計,但是結構設計的合理性通常會在先期就埋下伏筆。為了給使用者更好的體驗,結構在細節的設計上會考慮醫患人員使用的舒適性,避免出現視覺上感到極其不舒服的陰陽角等等......

根據我們的設計經驗,病房樓的樓板通常取120毫米厚、電梯廳等大跨樓板厚跨比通常采用1/35以防止樓板的震動。后砌隔墻配合適當的隔音材料,可保證房間的隔音需要。在遇到層高限制,病房、診室等無吊頂的房間,我們通常將梁布置在墻下,使房間看起來更舒適。

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