医疗建筑钢结构入口大厅结构设计简析

孙瑞锋

（山东省建筑设计研究院，山东 济南 250001）

前言

对于医疗建筑来说，门诊部是它的重要组成部分之一，门诊大厅作为门诊部的入口部分，是每一个门诊患者来医院就诊的必经之路，其设计的好坏，直接影响着患者对医院的第一印象以及就医的舒适度。门诊部与整个医疗建筑的关系相对于五星级大酒店的大堂与整个酒店建筑的关系，在功能与心理的意义上更具重要性。比如医院街的设计方法引入我国之后，更多地被作为一种营造良好医疗环境并争取更大经济效益的手段。门诊大厅空间作为医疗建筑的一个重要节点，在整个医疗建筑的设计中起着及其重要的作用，一个功能完善，舒适高效的门诊大厅空间，可以提升医疗建筑的整体形象，增强医疗建筑的亲和力。目前的建筑设计中，为达到美观效果，入口大厅通常有两层或更高。要求造型轻盈。

若采用混凝土柱上轻钢屋盖结构，由于存在跃层，混凝土柱截面较大，难以实现建筑要求造型轻盈的要求。为此，笔者采用了类似门式钢架的体系将钢结构大厅依附于主体结构上，使得整体钢结构具有坚实、轻盈和灵巧的特征，较好的实现了建筑意图。

具体的做法是屋面梁采用焊接工字钢，柱采用圆钢管柱，梁柱刚性连接，柱底采用铰接，混凝土柱或梁与钢梁的连接采用铰接连接形式，每层采用钢围梁替代柱间支撑，用柱顶钢围梁代替柱顶水平刚性系杆，钢围梁与屋面支撑系统一起，保证结构体系平面外的稳定，为结构和构件的整体稳定性提供侧向支撑点；实现了钢架体系的侧向稳定。

采用此种方法，钢结构大厅部分，质量较轻对主体结构影响较小，阻尼比可仍采用纯混凝土的0.05。

1 计算程序

设计这类结构可采用sts进行空间计算结构类型应选择“钢框架”，建模的方法可以在Pmcad里建完混凝土部分的模型，然后再到sts中补充钢结构部分。

2 连接形式

柱采用圆钢管柱，梁柱刚性连接，柱底采用铰接，混凝土柱或梁与钢梁的连接采用铰接连接形式，每层采用钢围梁替代柱间支撑，用柱顶钢围梁代替柱顶水平刚性系杆。

3 规范选择

这类结构已经超出门规的使用范围，结构类型应选择“钢框架”，如果为抗震地区且选择了地震作用计算，程序会自动按照抗震规范第八章关于钢框架的规定进行控制；钢梁应满足钢结构设计规范相关要求，当采用工形变截面梁时，建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求；挠度控制，考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标（L/400）适当放宽。

4 荷载取值

附加荷载通常取0.1～0.2kN/mZ，主要用于柱和梁的设计。屋面板采用压型钢板屋面，屋面板的重量可按材料的实际重度计算。屋面采用冷弯薄壁型钢擦条，计算刚架时凛条自重可折算成均布荷载，通常可取0.1 kN/耐，但当屋面重量较大或擦条悬挂荷载较大时，可按实际情况进行折算。在按平面模型计算时应计入屋面支撑系统0.05～0.1 kN/耐的自重。

5 构造措施

铰接柱脚节点构造要点如下：

（1）柱脚锚栓应采用Q235钢或Q345钢制作，锚栓的锚固长度应符合现行国家标准

锚栓端部应按规定设置弯钩或锚板，锚栓直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽。

（2）柱脚底板锚栓孔至板边的距离不宜小于2倍的孔径，且不小于40mm。

（3）柱脚底板边缘至混凝土基础柱边缘的距离不小于50mm。

（4）柱脚底板的底部在柱安装完毕后应灌注无收缩水泥砂浆。

对构件承受集中荷载或局部承载的部位可设置合理的加劲肋，由加劲肋保证构件的局部稳定性。

独立设置的系杆可采用圆形钢管。由于系杆一般由稳定控制，钢管截面具有强、弱轴回转半径相等的优点，截面受力合理，建议采用此截面。

擦条的间距依屋面板材料的力学性能和屋面荷载的大小而定，一般在1 . 0～1 .5m范围内。

屋盖水平支撑的交叉杆可设计为圆钢，但应加带张紧装置，以利于拉杆的张紧，避免圆钢挠度过大，不能起到受力作用。

结语

综上所述，该类似门式钢架的结构体系，使得整体钢结构具有坚实、轻盈和灵巧的特征，较好的实现了建筑意图。但对于此类结构的设计依据、结构体系、施工要点、应用范围及受力性能等学术界和工程界尚无定论，国内相关标准、规范、规程也没有明确规定。因此按此体系进行设计时，施工前必须通过施工图审查部分的审查。

[1] GB50017-2003，钢结构设计规范[M].中国建筑工业出版社，2003.

[2] GB50011-2010，建筑抗震设计规范[M].中国建筑工业出版社，2010.

[3] CECS 102:2002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程2012年版）[M].中国计划出版社，2012.

[4]李雄彦，徐兆熙，薛素铎.门式刚架轻型钢结构工程设计与实例[M].中国建筑工业出版社，2008.