医院建筑抗震特性与结构设计研究

医院建筑抗震特性与结构设计研究

杨陆军, 胡抗

 机械工业第六设计研究院有限公司    河南郑州450000

摘要：与常规建筑相比而言，医院建筑结构在抗震结构设计方面有着特殊要求。在设计优化过程中，需要设计人员结合医院建筑结构体型特征对其抗震需求进行深度了解。并结合实际情况，采取切实可行的抗震设计方法以及结构优化措施，全面增强医院建筑主体结构抗震性能。针对于此，为确保医院建筑抗震性能水平得以全面提升，本文主要结合医院建筑结构体型特征，对医院建筑实施抗震结构设计的目的以及及优化方法进行总结分析，以期可以给相关人员提供参考价值。

关键词：医院建筑；抗震特性；结构设计；分析

引言：医院建筑抗震结构设计明确强调设计人员应该主动结合建筑周边环境以及气候条件特征，对当地地震灾害严重程度以及抗震设计经验进行深入研究与分析。根据分析反馈结果，按照抗震结构设计优化原则，形成具有系统性与科学性特点的抗震结构设计理念。与此同时，在实施抗震结构设计过程中，设计人员必须结合医院建筑结构体型特征，对不同建筑类型所涉及到的抗震设计理念以及技术方法进行详细了解。通过按照科学优化、统筹部署的设计原则，完成医院建筑抗震结构设计工作，从根本上保障医院建筑主体结构抗震性能安全。

1 医院建筑结构体型特征分析

结合大量设计经验来看，医院建筑可按照使用功能进行划分，细化分为门诊楼、医技楼、住院楼等多种建筑类型。其中，不同类型的建筑在结构特点以及设计优化重点方面所表现出的差异性相对明显。具体如下：

对于门诊楼以及医技楼而言，建筑功能呈现出多元化特点且层数多层，空间人员流动量大且相对密集，在超限情况表现上很少会出现开大洞、大跨度等问题。而对于住院楼而言，其功能相对单一，层数表现为高层。常见的外形特征为呈现出窄长形、一字形平面特征，在超限情况表现上很少会出现转换、错层等问题。因此在开展医院建筑结构优化设计工作时，设计人员需要结合建筑不同功能进行优化设计。在此基础上，按照优化设计原则，加强对设计重难点问题的研究分析。并通过采取切实可行的设计方法，强化主体结构承载能力以及抗震性能[1]。

2 医院建筑抗震结构设计的目的分析

对于医院建筑结构设计而言，实行抗震结构设计的目的主要在于以下几个方面：

一方面，通过采取切实可行的抗震结构设计方法，保障建筑物在小强度地震灾害影响下不会出现严重的病害问题，基本上可以维持建筑物正常使用功能。另一方面，在中强度地震灾害中，建筑物存在轻微破损问题。经过一系列修复处理之后，基本上不会对建筑结构造成任何扰动影响。除此之外，强度相对较大的地震灾害中，可通过提前采取抗震设计以及加固处理措施，保障建筑物处于稳固不倒的状态[2]。同时，最大限度保障周边环境以及人员安全。针对于此，在实施建筑设计过程中，设计人员必须针对抗震结构优化设计问题进行统筹分析。最好可以结合现有资料数据，完成对区域地震灾害等级的研究分析。通过合理确定建筑抗震性能以及规划结构布局，从根本上增强建筑结构抗震性能与承载性能。

3 医院建筑结构抗震设计要求分析

当前医院建筑正不断朝向高层化、大型化方向发展，再加上建筑竖向布置复杂程度越来越高，导致医院建筑很容易发生侧向刚度突变现象。再加上局部楼层所表现出的高度变化以及竖向构件不连续性等特征越来越明显，很容易加剧医院建筑结构不稳定性程度。其中，设备层作为医院建筑的重要组成部分，其建筑层高通常控制在2.6m左右。

举例而言，某医院住院部内部中的1层和3层分别是医生的办公区以及手术室区。在层高设置上，一般需要维持在4.5m左右。而4层一般多为设备层，高度控制在2.6m左右。第5层开始到顶层一般多设置为病房，层高需要维持在3.6m左右。如果在设计过程中，设计人员未能对各建筑层高度进行严格控制，那么就很容易引发医院建筑结构出现竖向刚度突变问题[3]。

针对于此，建议在前期规划设计过程中，设计人员应该针对医院建筑结构抗震设计问题进行统筹研究。在设计分析过程中，应该坚持强调贯彻安全性、科学性设计理念，能够结合医院建筑结构特征及抗震性能要求进行合理规划与设计，以期可以从根本上全面增强医院建筑结构承载能力以及抗震性能。

4 医院建筑抗震特性与结构设计方法及建议分析

4.1 科学判断抗震设防类型

医院建筑作为供医疗、护理病人之用的公共建筑，必须满足一定的抗震设计要求，即便是在遭受较大规模地震的情况下，也可以达到正常使用标准。因此与常规建筑相比而言，医院建筑结构的抗震设防要求更加严格。结合相关法律条款来看，乙类学校与医院基本上可以视为重点设防类的建筑工程，需要对其抗震设防烈度以及抗震加固问题进行严格设置。

与此同时，结合相关法律法规来看，对于重大建设或者有可能发生次生灾害的建设工程而言，必须按照相关规定要求开展地震安全性评价工作。经过一系列分析之后，可将评价报告结果视为开展抗震设防设计的重要数据。除此之外，对于医院等人员相对密集的建筑工程而言，在设计施工环节中，需要结合当地房屋建筑工程抗震设防要求进行合理规划与设计

[4]。

4.2 合理确定医院内部建筑荷载数值

目前，医院结构设计工艺以及相关流程越来越趋向复杂化发展，再加上医院建筑内部功能房间数量不断增多，促使其抗震设计所面临的难点问题逐渐加剧。其中，为提高医院建筑自身抗震性能以及承载能力，设计人员需要对各个功能房间的荷载数值进行科学计算。在计算分析过程中，可按照相关计算法则对各个功能房间的荷载数值进行精准获取。

并结合数值反馈情况，对建筑功能分区房间的荷载取值范围进行合理界定。在此基础上，坚持按照结构设计与安全使用原则，针对构件承载能力所涉及到的安全性问题以及耐久性应用问题进行深入研究与分析。通过采取切实可行的优化设计方法，如可以采取抗震结构加固设计方法进一步增强构件承载能力以及抗震性能。

4.3 严格控制建筑设备楼层侧向刚度

结合大量实践经验来看，楼层侧向刚度与层间位移距离、楼层之间的剪力存在明显的既定关系。然而结合工程楼层位移构成情况来看，本楼层受力所引发的弯曲以及剪切变形等一系列现象，会产生明显的应变位移以及下楼层转动变化。其中，应变位移基本上可以视为实际楼层对侧向刚度的全面反映。一般来说，医院内部的外科手术室通常对洁净度存在严格的要求。如手术层临近楼层上会放置大量洁净设备，然而因受到床位以及规划设计要求的限制影响，导致设备夹层很容易出现刚度突变现象。

针对于此，在规划设计过程中，设计人员必须针对设备技术夹层内部的梁柱进行优化处理。在处理过程中，可以采取铰接处理方式进行针对性优化设计。对于梁板与墙柱流出的空隙而言，设计人员可以采用柔性材料进行填充操作。在结构计算过程中，设计人员需要结合应用设备夹层与相邻流层。除此之外，针对斜梁与斜柱位置进行科学设置，如果可以将上下两层连为一体，保障设备层可以变成加强层。这样一来，基本上可以减少刚度突变现象出现，最大限度保障主体结构抗震性能与承载能力[5]。

结论：总而言之，与其他建筑工程形式相比，医院建筑抗震设防要求相对严格。因此在结构设计过程中，设计人员必须加强对医院设备层高度突变问题的控制管理。在优化设计期间，可通过科学判断抗震设防类型，合理选择功能分区荷载数值，经优化设计之后，基本上可以巩固提升医院建筑抗震性能水平。除此之外，设计人员还应该积极引入新理念以及新技术，针对医院建筑抗震特性以及结构及优化问题进行改善分析。

参考文献：

[1]王超,李谊.高烈度地区多层建筑抗震设计及隔震中震设计分析[J].建筑结构,2021,51(S2):626-633.

[2]马强.高层混凝土建筑抗震结构设计探讨[J].房地产世界,2021(23):25-27.

[3]王亚安,李爱群,何凯璇,周坤朋.我国医院建筑防灾减灾现状及对策分析[J].防灾减灾工程学报,2021,41(04):792-803+812.

[4]罗开海,保海娥,左琼.基于统一倒塌风险的建筑抗震设计方法研究[J].建筑结构学报,2022,43(02):13-20.

[5]李明.BIM技术在医院建筑抗震支吊架设计中的应用[J].工程技术研究,2019,4(02):1-3.