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摘要：医技楼结构设计抗震设防类别高，投资大，施工周期长，医疗设备多，多专业分阶段的配合设计的特点。本文拟通过介绍黄石中心医院黄金山院区工程医技楼的结构设计分析，介绍在医技楼结构设计考虑使用功能复杂变化以及需多专业配合的一些心得体会。
关键词：医技楼；结构设计；防辐射；医疗建筑活荷载
1、工程概况
本工程为黄石市唯一的综合性的三级甲等医院，工程总建筑面积27.5万方，其中医技楼地上建筑面积27295m2，医技楼地上四层，总高度为18.9m，其地下一层为车库以及部分的医技用房，地下建筑面积60333m2。医技楼一层主要为放射科科室，设有X光、MR、CT等影像诊断科室，另设有高压氧舱，高压氧舱设备基础正好安装与地下室顶板的设备夹层，便于设备基础的安装；其他科室如体检中心、检验科及功能检查科等按其功能需求及特点分布于二至四层。医技楼南端与门诊楼相连，并通过连廊紧密联系北侧的住院楼，方便门诊和住院病人前来做检查。本工程采用混凝土框架结构体系，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防分类为乙类，全楼框架抗震等级为三级。基础采用独立基础加抗水板，地基基础设计等级为甲级，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年，基本风压为W0=0.5kN/m2。下图一中两弧形建筑中间的四方形建筑即为本工程的医技楼所在地。
图一黄石中心医院黄金山院区整体鸟瞰图
2、医技楼的结构设计的基本原则
2.1坚持以人为本，可持续发展的原则
医技楼是为人类提供方便的根本目的，良好的医技楼环境不仅仅满足广大人民群众患者就医的需求，也能缓解患者心理和医护人员工作上的压力。医技楼的设计不再是冷冰冰的各种医疗设备房，设计需要向生态化方向发展，使人们与自然环境协调统一，充分体现“以人为本”和绿色环保可持续发展的设计理念。工程建筑环境应与周围自然环境充分结合，创造人与自然高度和谐的生活环境。
2.2坚持现代化医疗建筑设计理念
在选择设计方案时，应注意方案的科学性和合理性。特别是医技楼面临很多检验科室，诊疗仪器设备较多，随着现代化科学技术日新月异，医疗设备更新也较快。电子化、智能化、人文化的医疗设备更新换代给医技楼设计带来很多不确定性的因素。设计应坚持“以人为本”的思想，将诊疗检测比较多的、医疗设备荷载比较大，铺设管线较多的科室优先设计在一楼，一方面方便患者就诊避免楼上楼下来回奔波，另一方面大型医疗设备在一楼便于施工安装，结构设计在一楼提前降板考虑医疗设备安装基础，给医疗患者和医护工作者创造一个安全、舒适、美观的环境。将人流、物流、通风、自然采光以及自然环境相互联系协调统一。先进的现代化医疗建筑设计理念对医技楼的结构设计要求较高，必须充分长远的考虑，始终坚持谨慎的态度来选择结构布置方案，方案的科学性和合理性应充分考虑施工场地的地质、地形条件和当地气候条件等各种因素的影响，即影响医技楼建筑工程施工质量的各种因素。在设计过程中，应注意地基的变形，主楼地下室与纯地下室沉降变形等设计要求。
3、医技楼医疗设备荷重取值
医技楼结构设计具有一定的特殊性，医技楼结构中的“降板”设计都是为了功能性的实现。例如医技楼CT科室在结构设计时，是需要考虑降板200mm，降板的目的不仅仅方便铺设设备管线，还需要考虑防辐射要求，CT室结构设计应考虑六面防辐射的要求，所以对楼板、墙体厚度，建筑材料规格都有一定要求，从而也对结构设计的荷载提出了要求。这种情况就体现出了结构的重要性，没有相关的医疗结构设计经验积累很难熟练运用在具体的结构设计理念上。医院建筑结构的设计与医疗的专业性联系紧密，例如口腔科、检验科等专业科室的结构设计，放射科防护问题涉及到墙体、楼板的厚度问题，还有一些大型设备像MRI重量有的可达20吨重，其运输通道的承重问题在设计规划过程中建筑专业和结构专业需要进行协调。一台核磁、热泵都十几吨重。屋面需要放置大量的设备，如冷却塔、空调机组等，这些设备不仅自身质量大，设备基础也较重，机组和设备的基础一般都是混凝土的，且要超出屋面建筑完成面600mm左右，因此在荷载取值时必须考虑这些设备基础自重。其次医疗设备用房需要隐藏设置比较多的设备管线，房间底板需要降板标高以及是否设置沟槽需要与设备厂商提前配合设计预留空间。结构设计医疗建筑房间活荷载可按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）和《全国民用建筑工程设计技术措施（2009）—结构（结构体系）》参考取值，下图表1给出了设计时常用一些医疗房间的设备楼面活荷载标准值供参考。当设备类型不同时，应按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）中等效均布活荷载进行复核。
表1医技楼主要医疗科室活荷载标注值（KN/m2）
4、医技楼放射科结构设计
依据《医用X射线诊断放射防护要求》（GBZ130—2013）、《医用X射线诊断受检者放射卫生防护标准》（GB16348-2010）、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871—2002）、《电子加速器放射治疗放射防护要求》（GBZ126—2011）等相关标准，医技楼放射科一般布置有CT、MRI、DSA、肠胃室、钼靶室、DR等X光室医疗设备房间均需要考虑防辐射要求，根据设备厂家提供的相关资料及项目医院方提出的相关要求，这些医疗用房均需考虑6面体防辐射影响。
对于防辐射墙体结构设计常见有以下几种方法：
（一）、墙体采用钢筋混凝土墙体。采用一定厚度混凝土墙体作为围护时，通常有两种做法：第一，与主体结构整浇。这种做法施工方便，屏蔽效果好。但因放射科科室往往不是整个平面布局上均匀、对称设置的，造成结构刚心和质心偏移过大，增加扭转效应，对结构整体计算不利，整体计算考虑混凝土墙体的刚度作用时，会产生刚度突变。另外，对于防护门及防护窗等洞口位置固定难以更改，后期净化设计以及医院设备升级改造是无法再有优化调整的余地。第二，不与主体结构整浇，与二次结构施工一同浇筑。采用这种二次结构施工方法，结构计算时只需要将混凝土墙按墙体自重荷载输入考虑荷载影响，结构受力简单明确。但缺点是施工较不方便，需要提前预留插筋，同时作为非结构构件，按照《建筑抗震设计规范》（GB5001-2010）（2016年版）的要求，与主体结构应采用柔性连接，柔性连接的构造做法与防辐射防护要求相冲突，最终还需要在局部加铅板防护。
（二）、采用实心砖墙作为围护结构时，其优点是施工简单，墙体厚度可以根据不同的放射科室要求做到不同厚度来满足防辐射要求。根据本工程医技楼设计的经验，370mm实心砖墙一般能满足防护要求。实心砖墙体作为防护要求时，对施工质量要求较高，砌筑质量为A级，砂浆饱满度要求高，当验收不满足要求时，可以通过在墙体外挂铅板或分层涂刷钡水泥来提高防辐射能力，墙外防护层的粉刷由专业厂家配合施工。
除了墙体需考虑防辐射结构设计，房间的地板及顶板也应考虑防辐射要求，需采用现浇混凝土厚板。本工程医技楼二层楼板相对应一楼的放射科室时，楼板均采用厚板设计。根据医疗设备厂家提出的资料要求，楼板及墙体厚度要求详下表二。
表2放射诊疗工作场所X射线机房放射防护设计厚度（mm）
放射科室不仅仅要采用厚板结构设计，同时与其相邻的控制室，控制室与放射科室之间需要有较多管线通过，因此与放射科室应考虑降板，降板厚度根据不同的放射科室要求，以满足设备管线铺设的要求。这样地面做法为厚混凝土板和回填厚垫层材料，基本可以满足防护要求。
5、结语
医院建筑结构设计非常复杂，设计技巧需要在实践中不断积累，但对医疗建筑结构要保持高度的责任心和专业的技术能力，要善于思考和总结。把设计工作做完和把设计工作做好是完全不同的两个概念，只有你的目标是把这个事情做好才会有创新。医技楼功能性复杂、专业性非常强，工艺流程及使用的要求更高，而且建设的周期也较长，结构设计时需要和其他专业密切配合，同时还应和建设单位及专业厂家进行配合协助，对特殊的功能房间需要采取专门的处理措施，某些功能房间包括屋面需要预留适当的荷载，以防业主后期因科技发展更新，设备更新换代造成荷载不足的局面。医技楼是功能最为复杂的医疗建筑之一，作为担负着救死扶伤重任的特殊场所，与其他类型的建筑相比，在空间秩序和功能组织上有着更为严格的要求，是一种在设计中十分强调理性思维和专业化的建筑类型。
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作者简介：
邢刚（1984-），男，湖北武汉人，结构工程师，主要从事多高层建筑混凝土结构设计、装配式结构设计与研究，擅长医疗、教育、住宅等结构设计管理工作。
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