醫院抗震防災，要注意這些「套路」！

地震後的災區，為何有些建築損毀不大，

為何有些建築成為殘垣斷瓦，

尤其醫院，有些在震後依然能發揮作用，

這個問題其實不難回答，

但是我們要深究的是如何設計出抗震防災的醫院。

後來，很多建築師倡導「健康理念」，

同理，救治不如預防，看病不如保持健康，

作為建築媒體，更應該提倡「預防」意識，

突破思維模式，應用「套路」設計，

應強調前期規劃的重要性，

認識到安全結構的關鍵性。

其實，「套路」無處不在，

針對於醫院建築的抗震防災，我們依然可以用滿滿的「套路」解決！

比如我最近採訪了醫療建築師A工，他可謂使用「套路」的高手！

1

預防自然災害的始料不及

建築師A工，從業幾十年，感慨道：人最無力的還是在自然災害面前。一場地震摧毀當地人的精神，而建築師受打擊的是其建築未起到最初設想的作用，原因來自多方面，院方決策、施工質量、設計思維，哪一個環節有所疏忽，都會造成不可想像的後果。

自然災害不發生時，免不了二次建設，後期維護。一旦災害來臨，將是一場噩耗。而建築師能做的是如何保障醫院的設施能夠正常運轉，工作人員面對緊急情況可從容應對，並保證醫院建築結構的安然無恙。

根據《建築工程抗震設防分類標準》GB50223-2008中規定，醫療建築的抗震設防類別應符合下列要求：

三級醫院中承擔重要醫療任務的門診、醫技、住院用房，抗震設防類別應劃為特殊設防類；

二級、三級醫院的門診、醫技、住院用房，具有外科手術室或急診科的鄉鎮衛生院的醫療用房，縣級及以上急救中心的指揮、通信、運輸系統的重要建築，縣級及以上的獨立采供血機構的建築，抗震設防類別應劃為重點設防類；

工礦企業的醫療建築，可比照城市的醫療建築示例確定其抗震設防類別。

醫院是守護生命最後的陣地，做好全面的防備，盡量求取萬無一失，此時，A工又問道：你認為陣地都包括哪些？

我亟不可待地回答：門急診、醫技、住院，對了，還有人防也很重要。

A工微笑問道：那麼支持這些系統能夠正常運行的是什麼？現代醫療建築除了門診、醫技、住院樓外，還有些附屬醫療設備用房，如氧氣站、污水處理站、動物實驗室等，這些建築作為完整醫療體系的一部分同樣在自然災害中不能停止運轉，所以抗震標準應該和主體一樣。

我恍然大悟~意識到，除了技術之外，思維的差異還在於廣度。建築媒體關注主體建築時，千萬不可忽視，配套的後勤設施用房，對於臨床可是生命支持系統。

2

災害時最令人害怕的是「多米諾骨牌」

A工告訴我，他後來在災區做了很多觀察。

比如，發現災害發生，建築的倒塌並不是最可怕，最可怕是無處可躲。大家都知道三角形的結構最為穩固，但如果周邊的建築倒向這裡，即便這樣的結構所能承受的壓力也非常有限，「多米諾骨牌」效應才是最為棘手和可怕。

有一次，A工參加某次會議，他提出了「小震不壞、中震可修、大震不倒」，立刻有人反駁道此概念已經不能滿足醫院建的抗震設計要求，A工還沒來得及辯解，便被問道，如果是具有大型醫療設備、承擔手術功能，突發事件下，如何能保證該建築不受到外界的破壞？

A工無言以對，緣由在於他當時忽視了其他建築對該建築的破壞，此類醫療建築發生倒塌，造成的經濟損失遠大於建築本身的造價，同時，由於「越是在災害情況下，越需要其發揮功能」的不可替代作用。

我問道，可以保證自身建築「大震不倒」，難道我們要把周邊建築也承包下來進行統一設計嗎？

A工說我們應該發散思維，突破慣性思考模式，採用《高層建築混凝土結構技術規程》中的A 級性能目標的性能化設計方法，進行必要的抗連續倒塌設計。但是結構抗連續倒塌方面的研究在我國起步較晚，尚沒有專門的結構連續倒塌規範，對醫院結構的防連續倒塌設計的研究更少。

後來A工借鑒總結國外相關規範及設計經驗，得出現階段比較成熟的抗倒塌設計方法有如下三種：

拉結強度法。該方法是利用結構現有的構件或連接其他構件進行「捆綁」，以增強結構的連接性、延性和冗餘度從而保證結構在經受偶然荷載後依然具有較好的結構整體性。

拆除構件法。又稱為構件跨越能力設計方法、備用荷載路徑設計方法或多重荷載路徑設計方法，是指將初始失效的豎向支撐構件「拿掉」後，結構在原有荷載作用下發生內力重分布，產生足夠的跨越能力以避免發生大範圍的坍塌。

關鍵構件法。對於拆除後可能引發大範圍坍塌的結構構件，應設計為「關鍵構件」或者「重點保護構件」，使其具有足夠的強度能在一定程度上抵禦意外荷載作用。

A工稱醫院建築尚有很大的發展空間，相對，現行的結構設計規範很難跟上醫療建築發展速度，存在一定不足。他提出了以下建議：

1. 應認識到醫療建築結構抗連續倒塌的重要性和必要性。儘快展開對醫療建築結構連續倒塌的研究，並綜合考慮我國國情，避免造成高額的建築造價。

2. 根據建築物重要性進行差異化安全分類。意外事件的發生是一個小概率事件，因而對所有的醫療建築都進行抗連續倒塌設計是不實際的，也是不經濟的。建議根據醫療建築的區域位置及重要性程度，採用與之相適應的設計方法，以進行結構抗連續倒塌設計。

3. 提高結構抗連續倒塌概念設計。按現行規範設計的醫療建築，其結構本身已具備較好的整體性和延性，一般情況下能抵禦連續倒塌的發生。建議在此基礎上採取一些針對意外事件的概念性設計措施，既可以取得較好的效果，也不會造成造價的大幅增加。

4. 根據重要性的不同，採用不同的抗連續倒塌設計方法——對於重要性稍低的醫療建築，可考慮構造加強；對於重要性較高的建築，可以考慮採用拆除構件法；對於無法滿足拆除構件法要求的結構構件，應設計成為關鍵構件。

A工的建議對我是震動的，思考的廣度可以如此，似乎被我們低估了，我們總想滿足規範要求達成及格便是完成，但很少有人從思維的角度下手，多思考自身及與之相關的周圍條件。

A工說，所以我們的設計到此為止了嗎？

我說，思維的廣度已經延展到周邊了，還要到延展到外太空嗎？

3

一些措施可能起到大的作用

很多時候一個的思維固化，是悄無聲息的，設計思維不僅需要廣度，更需要細膩的成分。「這裡可以了」，「這就夠了」限定了很多想法。

A工說，外面解決了，或者說主體結構完成，但是內部呢？災情發生時對人的傷害也是非常大的。一般來說，根據醫療建築的工藝流程，門診、醫技、住院樓是相對比較獨立的單體，設計中也常以此功能分區作為結構抗震單元，對於一些由於建築醫療工藝中不宜設縫的超長結構，要採取以下措施：

從構造上進行加強，增加板厚和配筋；設置後澆帶和膨脹帶，考慮溫度應力的影響進行有限元分析，對應力較大區域採取加強措施；摻加化學添加劑，用來補償混凝土的收縮；採用無粘結預應力來抵抗溫度應力。

很多時候，一些小的環節決定了我們工藝的高度。如樓板結構設計上，醫療建築與與普通建築不同，醫療建築由於醫療設備工藝的特殊性，有大量的降板及對板厚的設計要求。

口腔科，醫療工藝特殊，需要特別的排水設計，所以結構設計一般預留300mm 的整體降板來滿足要求。

潔凈用房，如葯庫等有潔凈要求的房間，其房頂不能出現排水管，上方設有衛生間的則需整體降板600mm，與排水管完全隔離開。

特殊設備用房，CT、ECT、DR、DSA 等房間由於設備安裝需要專門的設備檢修管溝，整體的房間及控制室需要降板300mm，而MRI 房間，降板需要450mm；由於設備較重，宜採用混凝土回填。

衛生間，由於醫療建築衛生間的種類較多，有座式、蹲式及無障礙衛生間，各種衛生間的降板高度要求不同，一般來說，座式降50 mm ，蹲式和無障礙衛生間降350mm~400mm。

說到樓板，在樓板與管線之間一般採取結構層隔離，所以出現了專門為了隔離設備管線的夾層結構。我們又該注意什麼呢？

A工指出，在設計中，應盡量減少梁高，以保證樓層凈高，同時盡量避免出現對抗震不利的短柱、薄弱層、剛度突變層。夾層結構若按鋼筋混凝土結構來設計，易形成短柱，並由於層高較矮，上下層剪力容易突變。

我們在設計中一般優先考慮鋼結構夾層，夾層的主體受力結構一般採用的方案為：在鋼筋混凝土結構周邊預埋埋件，鋼樑與主體結構連接為鉸接或滑動支座；在上層鋼筋混凝土梁板上設置鋼結構吊柱，鋼樑與吊柱連接，形成夾層結構。

為了減輕新增結構的自重，也為方便施工，我們一般採用鋼筋混凝土組合樓板，在鋼板上加50mm 的混凝土面層，鋼板即可以受力又可以作為模板，這樣便減少了施工工序。

4

設計「安全醫院」的關鍵點

那麼看來，我們的A工一定還有大家不知道的「秘密武器」!無論什麼樣的設計難題，一定有一把關鍵性的鑰匙，幫你開啟快速通道的大門。

A工說，大家可以看看在2013 年蘆山7.0 級地震中，位於震中的蘆山縣人民醫院門診樓，由於採用了隔震設計，房屋主體結構、非結構構件和室內設施完好無損，建築內部裝修僅有輕微損壞，為震後應急救護髮揮了巨大作用。

聽聽A工如何看待消能減震設計？

減震結構中的阻尼器應具備足夠的變形能力及耗能能力，以吸收地震能量，同時也應具備穩定的力學性能和良好的耐久性能。

消能減震阻尼器按從結構動力方程中產生阻尼的自變數來看，主要分為位移型、速度型及兼有兩種的混合型。位移型阻尼器包括軟鋼阻尼器、摩擦阻尼器、防屈曲約束支撐等；速度型阻尼器的阻尼力僅以速度為自變數，如粘滯阻尼器；混合型阻尼器阻尼力與位移、速度均有關，如粘彈性阻尼器。

不同的結構形式對消能減震裝置的選擇有著不同的要求：側移或舒適度要求較高的建築，選用速度型或混合型阻尼器比較合適；如果建築結構增加阻尼的同時，也要求增加側向剛度，則位移型阻尼器較為合適；如果結構不希望增加剛度，速度型必是較好的選擇。

作為常用的一種位移型阻尼器，防屈曲約束支撐能夠在受壓時不會發生屈曲失穩，與傳統中心支撐相比，具有更穩定的力學性能。經過適當的設計，含有防屈曲約束支撐的框架結構不但可以增加整體剛度、提高結構延性，由於其受壓時不會屈曲的特性可以充分發揮鋼材的滯回耗能能力。

因此，這種構件同時具備了中心支撐和位移型阻尼器的功能，在工程抗震領域具有重要的應用價值。

計算消能減震結構的關鍵是確定結構的總剛度和總阻尼。一般情況下，計算消能減震結構宜採用靜力非線性分析方法或者非線性動力時程分析方法。對非線性動力時程分析方法，宜採用消能部件的恢復力模型計算；對靜力非線性分析法，宜採用消能部件附加給結構的有效阻尼比和有效剛度計算。

當主體結構基本處於彈性工作階段時，可採用線形分析方法做簡化估算，並根據結構的變性特徵和高度，按《抗震規範》規定分別採用底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法。其地震影響係數可根據消能減震結構的總阻尼按《抗震規範》規定的地震影響係數曲線計算。

消能減震結構的總剛度應為結構剛度和消能部件有效剛度的總和。消能減震結構的總阻尼比應為結構阻尼比和消能部件附加給結構的有效阻尼比的總和。

總的來說，安全醫院的結構設計，除了要從概念設計角度予以宏觀把控外，還應注重建設工程的兩個方面。一是應注意結構的性能化設計以及抗震、防爆、防火等結構抗連續倒塌設計；二是應積極使用建築工程領域的新技術、新材料。美、日和我國台灣等發達國家和地區的技術實踐給我們提供了很多可以借鑒的參考經驗。

以上內容來自本刊整理編輯

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