某医院放疗医技楼结构设计

张 恒

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

1 工程概况

本工程为某医院放疗医技综合楼项目，主楼地下2层，地上20层，包括1层设备层，结构总高度79.3 m;本工程的抗震设防烈度是8度，设计基本地震加速度为0.2g，按照《建筑工程抗震设防分类标准》划分，本工程为重点设防类(乙类)建筑。基本风压Wo=0.45 kN/m2，基本雪压 So=0.35 kN/m2。

2 地基基础设计

本工程基础持力层位于第③层粉土层，地基承载力特征值为120 kPa，不满足承载力要求，故采用CFG桩处理地基。CFG桩径400 mm，桩距1 200 mm，正方形布桩，有效桩长15 m，处理后的复合地基承载力特征值不小于440 kPa。基础施工前应在基底下铺设300 mm厚级配良好的砂石褥垫层，采用静力压实法，压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值不得大于0.90。本工程基础为钢筋混凝土筏板基础。

3 整体结构分析计算

本工程计算分析软件采用中国建筑科学研究院的《高层建筑结构空间有限元分析与计算软件》2010版本(SATWE)。抗震设防类别为重点设防类(乙类)，地震作用计算按8度，抗震措施按照提高一度的要求确定，由于本工程为8度乙类的框架剪力墙结构房屋，高度79.3 m。提高一度后，其高度超过《建筑抗震设计规范》标6.1.2中抗震等级为一级的高度上限。因此，根据规范，结构内力调整不提高，抗震构造措施高于一级，即框架和剪力墙按抗震措施确定的抗震等级为一级，其中抗震构造措施的抗震等级按特一级执行。结构层高见图1。

1)结构平面、立面布置。本工程平面及层高布置见图2。

2)主要参数计算取值。本工程主要参数计算取值见表1。本工程的活荷载设计取值见表2。

表1 主要参数表

3)位移比，周期比等参数分析计算。由于医疗建筑在手术室上层要设置层高较低的设备层，故而会形成在该层的竖向刚度突变，因此可在设备层下部楼层，①轴与⑩轴在Ⓙ轴～轴间增设混凝土剪力墙来调节竖向刚度。方案一为设备层下部楼层增设剪力墙，方案二为设备层下部楼层不增设剪力墙。

两种方案的计算结果对比见表3。

表2 楼面主要活荷载取值 kN/m2

表3 主要计算结果

Ratx2，Raty2:X，Y方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%，110%或者150%比值。110%指当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时，150%指嵌固层。

4)计算结果。从表3中可看出，通过在设备层下部楼层增设剪力墙，可以调节楼层竖向刚度，使之满足规范要求。

5)局部楼层增设剪力墙的应力集中分析。局部楼层设置剪力墙，可能会导致其相邻处构件上下部应力集中。因此，将相邻构件的内力及配筋从计算程序的结果文件中提取出来。KZ1和KZ2的内力与配筋见表4，Q1的内力和配筋见表5。

表4 KZ1和KZ2的内力与配筋表

表5 Q1的内力和配筋表

KZ1和KZ2为增设的混凝土剪力墙两端的框架柱，Q1为增设的混凝土剪力墙。具体位置详见增设混凝土处局部平面图和增设混凝土处局部立面图(见图3，图4)。由表4可以看出:由于四层及以下增设混凝土墙，使KZ1和KZ2在分界面上下出现了刚度突变，产生了相应的应力集中，且KZ1(角柱)比KZ2(中柱)明显，但从内力数值和配筋结果看，KZ1和KZ2在应力集中处(分界面下)仍处于较好的受力状态，即因应力集中而产生的内力小于构件的承载力。如KZ1，应力集中产生的Mx=440 kN·m，KZ1作为偏心受压构件的正截面受压承载力为1 080 kN·m;KZ1分界面下的截面配筋为24根28(三级钢)，配筋率:(24×616)/(800×1 200)=1.54%∈［1.15%，5%］，为适筋构件。由表5可以看出:由于设备层未设混凝土墙，四层混凝土墙的剪力(4 384 kN)比三层混凝土墙的剪力(3 829 kN)增大，因刚度突变出现了剪应力集中，但三层混凝土墙的剪力小于受剪承载力(6 673.4 kN)，即因应力集中产生的剪力小于构件的受剪承载力。针对本工程，可认为:局部楼层增设剪力墙，确实出现了其相邻处构件刚度突变，应力集中，但经计算分析，因应力集中产生的内力仍在构件的承载力范围之内，即构件的承载能力极限状态仍满足设计要求。

4 结构的超长处理

本工程长度72 m，为超长建筑。由于医疗建筑的洁净要求及使用功能要求，使得本工程不能设置伸缩缝，故而采取以下措施以减小混凝土收缩的不利影响。1)每30 m～40 m设置800 mm～1 000 mm宽后浇带，后浇带浇筑时间为后浇带两侧主体混凝土浇筑60 d后，且对于楼层伸缩后浇带，必须在本层及上下各一层建筑外围护墙体施工完成后方可浇筑;对于屋面伸缩后浇带，浇筑后浇带时必须同时施工屋面保温层。2)屋顶加强保温隔热措施，建筑物外墙设置保温层。3)在底层、顶层、纵墙端部开间及山墙等受温度变化影响较大的部位适当提高配筋率。4)在混凝土中加入适宜的外加剂。5)使用收缩小的水泥、减少水泥用量。

5 结语

1)医疗建筑由于设备层层高较低，会引起竖向刚度突变，故可在设备层下部楼层增设剪力墙，可以调节竖向刚度，使之满足规范要求。2)经计算分析，因局部楼层增设剪力墙引起的相邻处构件上下部应力集中产生的内力仍在范围之内，即构件的承载能力极限状态仍满足设计要求。3)考虑医疗建筑的隔声及预埋管线问题，本工程楼面板厚取120 mm。4)如果有洁净要求的房间上部有用水要求，则上层楼板需做同层排水处理，对结构楼板降板较多，此时应注意核对相关主次梁关系。5)医疗设备用房的荷载取值，应根据具体用途、具体设备来确定。6)有防辐射要求的房间，应根据要求砌筑370厚非粘土烧结实心砖，或者浇筑混凝土墙体，或在墙体上贴铅板以防辐射。7)因功能要求不能设置伸缩缝的超长建筑，采取相应措施可以减小混凝土收缩的不利影响。