新建医疗建筑结构设计要点探讨

引  言

为确保人民群众基本医疗保障权益，更好地满足人民群众多元化医疗保障需求，新建医疗建筑项目日益增多。而医疗建筑属于功能特殊的公共类建筑，在结构设计方面具有与其他类型建筑不同的特点，应对其结构设计要点进行单独探讨。本文基于作者参与的各个医院的结构设计经验，采用归纳总结的研究方法，对新建医疗建筑的结构设计要点进行探讨。文章从结构选型、抗震设计、特殊荷载取值、结构细部等四个方面，归结了新建医疗建筑结构设计要点，希望能够为广大工程技术人员提供思路和做法。

  1.1 结构体系选择 

（1） 门诊楼、医技楼及其他辅助性的建筑常为多层建筑，通常不超过6层，结构通常采用钢筋混凝土框架结构体系。

（2） 住院楼、行政楼常为高层建筑，通常采用钢筋混凝土框架剪力墙结构体系。因医疗功能的使用要求，剪力墙一般设置在电梯间、楼梯间区域。

医疗建筑中较少采用钢结构形式，主要原因是钢结构造价相对较高，涂装需要经常维护，保温隔声性能相对较差。

  1.2 结构主要尺寸选择 

（1） 柱跨： 医疗建筑上部结构的柱网跨度一般采用7.5m～8.5m，且尽量保证两个方向上跨度接近。这种设计尺寸既能有效的保证门诊、病房、医技等的使用空间，且土建成本较为经济，也能使地下室停车位布置合理。

（2） 梁尺寸： 一般情况下结构主梁高度为跨度的1/8~1/12，常用600mm、700mm、800mm等尺寸；次梁常用600mm、500mm、400mm等尺寸；结构外圈梁的尺寸需在施工图早期进行确定，以满足建筑外立面要求。

（3）楼板厚度： 上部结构的楼板厚度通常取120mm，以满足医疗建筑隔声、板内走管、楼板挠度限值等要求，局部加强楼板会用到150mm厚；地下室顶板厚度一般情况取180mm或160mm以满足规范要求。

表1为个人统计的几座医疗建筑的柱跨选取以及主要主次梁截面尺寸，可为类似项目提供参考。

表1 部分医疗建筑结构选型表

  2.1医疗建筑抗震设防分类划分 

医疗建筑是抢救生命的重要工程，在抗震救灾中起到尤为重要的作用。医疗建筑不仅要满足大震不倒的要求，还应能在震后继续使用，担负起抢险救援的重要职责。因此，医疗建筑应高于当地房屋建筑的抗震设防要求。

根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008 4.0.3条，三级医院中承担特别重要医疗任务的门诊、医技、住院用房，抗震设防类别应划为特殊设防类（俗称乙类），二、三级医院的门诊、医技、住院用房应划为重点设防类（俗称乙类）。[1]

需要注意的是，提高医院建筑中的抗震设防是对门诊、医技、住院等用房而言，而仅有办公、教学、科研功能的行政楼、教研楼，次要的污水处理站、制氧站之类辅助用房并不在设防提高之列。

  2.2医疗建筑抗震措施 

根据《建筑工程抗震设防分类标准》3.0.2条，“重点设防类（乙类），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”，确定为乙类建筑的医疗建筑，一些计算参数与丙类建筑的选取有所区别。

结构抗震等级应按照提高后的烈度，查询《建筑抗震设计规范》表 6.1.2确定；结构各抗震调整系数均依照此抗震等级确定；剪力墙间距、抗震缝均应按照提高后的烈度值进行计算；但结构的最大适用高度可按本地区烈度查《建筑抗震设计规范》表 6.1.1。[2-4]

同条件下，医疗建筑的土建造价要比一般民用建筑土建造价要高。

  2.3 医疗建筑抗震各地特殊规定 

医疗建筑在各地有着不同的抗震设防要求，需要做到“入乡随俗”。一些地方的特殊规定会直接对其造价造成较大的影响，进入新的市场，需提前与建设方、审图机构等单位沟通。各地对医疗建筑抗震有着特殊规定，如北京市在《北京市工程建设场地地震安全性评价管理办法实施细则》中规定在基本地震烈度7度区、8度区内的医疗建筑应进行地震地震安全性评价工作；新疆、云南等省区均发文要求高烈度地震地区新建三层以上的医疗建筑应采用建筑减震或隔震技术；广西、湖北等省区执行中国地震局发文“中震防发【2009】49号”的相关规定，医疗建筑结构设计中除了按规范提高抗震措施以外，计算用抗震烈度也必须予以提高。

医疗建筑内部存在着复杂的工艺流程，有着大量不同功能的房间，室内所配置的仪器设备也各不相同。因此，对于医疗建筑而言，其荷载取值具有一定的特殊性。对于结构设计专业而言，需要尽可能细致、合理地确定各功能房间的荷载。表2为常见医疗建筑荷载取值表格。[5]

表2 医疗建筑活荷载取值表（根据最新通用规范调整）

结构设计专业应根据建筑图、设备图提资，预留好房间特殊荷载与屋面重型设备的荷载，避免荷载漏考虑的情况出现。其中CT、DR、MRI 、高压氧舱等房间荷载较大，一般设置在地下室顶板或首层地面等承载能力较强的位置。

另外，医疗建筑的设备经厂家深化后，可能会存在一定的调整，且随着医院的发展及规模扩大，不断对机电及医疗设备进行扩容。从医院可持续发展的角度来看，医疗建筑内的机电设备用房、大型医疗设备用房及屋面设备集中堆放处，其相应的活荷载取值或结构配筋应适当予以提高。

  4.1 楼板 

4.1.1 板厚

考虑到医疗建筑人流密集、设备较多，一般楼板厚度取为120mm；局部荷载较大处可取150mm、180mm；有防辐射要求的房间顶部和底部的板厚不小于150mm。

4.1.2 降板

CT、DR、MRI 、高压氧舱等房间由于需要专门的设备检修管沟，楼板需要降板 300~700mm；设备区域一般设置钢筋混凝土设备基础，非设备区域应采用陶粒混凝土等轻质材料回填。[6]结构专业应考虑降板、降梁后对下部净高的影响。在荷载方面，除了考虑设备本身荷载外还应考虑回填材料的重量。

图1 高压氧舱剖面图

为了满足使用要求， 医疗建筑卫生间 需要进行一定程度降板，一般座厕降板50mm，蹲厕降板350~400mm。

4.1.3 特殊楼板

重症监护室（ICU）、手术室等房间的底部楼板需考虑设备吊挂荷载。

图2 ICU吊臂

医疗建筑中存在较多的用水点，而大部分对洁净度有严格要求的房间，其顶部楼板严禁楼板开洞走管线。因此，会在其房间顶部上设置双层板，双层板常见做法可参考图3。

图3 双层板做法示意图

  4.2 墙体 

医疗建筑为了减少建筑的整体自重，内部隔墙通常会采用蒸压加气混凝土砌块。图4为蒸压加气混凝土砌块隔墙。

图4 蒸压加气混凝土砌块隔墙

特殊的医技用房，如X光、CT、DSA、MRI、MTR等，均有不同程度的防辐射要求，对机房墙壁的厚度与材质有特殊的要求。[7]通常情况下，有防辐射要求的墙体可采用240厚、密度大于15KN/M3的水泥实心砖，砖体自身不能有缺损，砖缝处水泥砂浆要饱满；有防辐射要求的墙体也可采用200～300mm厚钢筋混凝土墙，但应考虑钢筋混凝土墙对结构刚度的影响；通过在墙体外挂铅板或分层涂刷钡水泥，进一步提高墙体的防辐射能力。在设计中应注意上述墙体对结构荷载及构造措施的影响。

对于直线加速器、伽马刀机房等特殊功能房间，防护用钢筋混凝土墙的厚度要达到1.2m～2.5m，荷载极其巨大，应设置在基础层。同时，直线加速器机房内的电磁辐射在没有防护的情况下会给周边人员造成伤害，加速器室的混凝土结构应避免产生射线能够穿透的裂缝。[8]因此，应对大体积混凝土的浇筑质量进行严格要求，设计文件应提出大体积混凝土的处理方法，如水泥应采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥、适当掺入少量添加剂、选择恰当的连续浇筑方式等措施[9]。

图5 直线加速器机房隔墙典型尺寸

  4.3 设备运输安装 

医疗建筑还需考虑大型医疗设备运送通道，推荐运输通道宽度为3m，通道楼板荷载可按最重需运输的设备进行预留。CT、MRI等房间的进入区域墙体要预留门洞，待设备进入后封堵。一般MRI 预留门洞不小于2.8×2.8m，CT 预留门洞不小于1.5×2.1m，如设备在运输过程中需要转弯，则必须预留出足够的设备回转空间。[10]

大型设备都需要土建基础，因此在预留荷载时，除预留设备自身荷载外，应充分考虑设备基础的自重。

综上所述，新建医院建筑作为重要且特殊的公共建筑，结构设计时应根据建筑物的特点进行合理的设计。在结构选型方面，应选择合理的结构体系，确定好安全和经济的梁板柱结构尺寸；抗震设计方面，应满足更高的抗震设计要求，并且注意各地对于医疗建筑抗震的特殊规定；特殊荷载取值方面，应注意不同医疗功能房间的特殊荷载，充分预留好大型医疗设施的荷载，同时综合考虑后期设备扩容预留荷载，注重医疗建筑结构在楼板、墙体、设备运输安装等方面的特殊细节。

参考文献

[1] GB 50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准[S].

[2] 吴筑海.医院建筑抗震特性分析及结构设计[J].建筑结构,2011,41(04):52-56+6.

[3] GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

[4] 刘少武,肖绍添.广州某医院门诊楼结构设计[J].广东土木与建筑,2021,28(05):30-34.

[5] GB 50009-2012, 建筑结构荷载规范[S].

[6] 王碧涛,王官,王东文,苗文贵.医用高压氧舱的结构原理与使用安全[J].中国医学装备,2014,11(09):45-47.

[7] 段成刚,朱文博,李敏.谈医疗建筑放疗中心防辐射结构设计与施工[J].中国医院建筑与装备,2013,14(03):85-87.

[8] 何敬远,符志伟.医用直线加速器机房超厚混凝土施工要点[J].中国医院建筑与装备,2021,22(06):75-78.

[9] 卜继斌,丁昌银,朱新鹏.大体积防辐射混凝土墙一次成型施工技术研究[J].广东土木与建筑,2021,28(02):62-65+69.

[10] 邓晓春.浅析医院建筑的结构设计[J].中外建筑,2020,{4}(07):165-167.