某医用直线加速器机房改造结构设计方案探讨

宗玉霞

摘要：本文以某医用直线加速器机房改建项目为例，针对某医用直线加速器机房顶部预测辐射剂量率超标情况进行改造设计，根据辐射防护最优化原则和《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》（GBZT201.2-2011）的相关要求，提出2种改造方案，从结构设计、建筑布局等方面进行对比研究，提出最优改造方案，经理论预测改造后机房顶部的辐射剂量率低于相关限值，同时，本次提出的改造设计方案，可为同类项目提供技术参考。

关键词：直线加速器，改造，结构设计

中图分类号：（TU398）文章标志码：（A）   文章编号：1672-5360（2013）02-0000-00（编辑填写）

1引言

医用直线加速器产生的X射线或电子束照射身体的肿瘤组织细胞，使细胞分裂和代谢遭到破坏，杀死或者抑制细胞的繁殖生长，从而达到治疗的目的。医用直线加速器结构简单，不使用放射源，便于管理，所以成为目前医院放射治疗的主要手段。但同时运行产生的X射线或电子束对周围环境及人员会产生不必要的照射，因此需对机房进行屏蔽防护，用加厚混凝土浇筑防护是目前很有效的防护手段，但由于医院设备选型改变、未考虑机头360 度旋转等种种原因，有时会导致在结构设计时未留有屏蔽厚度余量， 在机房建成后屏蔽体外辐射剂量率不满足限值要求。

本文针对医用直线加速器机房顶部辐射剂量率超标案例进行结构改造设计方案对比研究，推荐最优方案，对保障医用直线加速器机房周围辐射环境安全及人员健康，具有重要意义，同时可为日后其它案例提供技术参考。

2基本原则

机房改造设计应遵循GBZ-201.1-2007^[1]中规定的最优化原则，在不影响原有建筑物的安全性、适用性的前提下补充增加防护厚度，屏蔽机头产生的主射线和散漏射线，使其距机房顶外表面 30cm处的辐射剂量率满足2.5μSv/h的限值要求。

3改造设计

3.1机房现状

根据原设计资料，某医用直线加速器设有“L”迷路。屏蔽墙体均为一次性浇筑的钢筋混凝土墙体，机房东侧主屏蔽墙体厚度为2400mm，次屏蔽墙体厚度为1550mm，西侧密道内外屏蔽墙体分别为1800mm、1200mm;南侧屏蔽墙厚度为1550mm，北侧迷道内外屏蔽墙体厚度均为1550mm，顶部防护为600mm，底部为土层不需要设置单独防护，防护门具备8mm铅当量防护效果。机房平面布置图见图1。

经防护计算，医用直线加速器机房四周屏蔽体外30cm处的辐射剂量率均满足限值，而顶部设计阶段未考虑机头360度旋转，则顶部主射线扫过的区域屏蔽体外30cm处的辐射剂量率不能满足限值，需按照主屏蔽墙进行结构设计改造。

3.2结构改造设计方案

根据以上分析，机房顶部未考虑主射线方向屏蔽，因此需对顶部进行防护改造，经结构设计提出2种改造设计方案，如下：

方案一：在原有机房结构墙体上部新增加600mm宽、1850mm高的钢筋混凝土墙体，新增墙体與原机房墙体采用化学螺栓可靠连接，然后待新增墙体达到强度后在距机房楼板上部135mm处增设45#a工字钢梁，钢梁采用化学螺栓和新增墙体可靠连接，钢梁上下翼缘焊接钢板，钢梁之间用C25混凝土填筑，钢梁上部按照主屏蔽防护厚度和次屏蔽防护厚度的不同铺筑100mm厚的铅板及250mm（主屏蔽）、550mm（次屏蔽）厚度的铅砖，顶部设置200mm×600mm的钢筋混凝土梁及200mm厚的钢筋混凝土板，方案一新增墙、梁结构平面布置见图2，方案一结构剖面布置见图3。

方案二：在机房顶板下部增加45#a工字钢梁，钢梁采用化学螺栓和原有机房墙体可靠连接，钢梁上下翼缘焊接钢板，钢梁上部按照主屏蔽和次屏蔽的不同要求铺筑100mm厚的铅板及250mm（主屏蔽）、750mm（次屏蔽）厚度的铅砖;具体布置详见图4方案二结构剖面布置图。

3.3结构改造设计方案对比研究

3.3.1可行性分析

考虑原有结构的影响和施工的便利性、建筑布局可行性及辐射防护最优化原则和《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》（GBZT201.2-2011）的相关要求，分析两种方案的可行性如下：

从原有结构的影响和施工的便利性考虑，方案一：一方面新增加的墙体和梁截面较大，因此需验算增加荷载后原有结构基础能否满足结构安全性、适用性、耐久性的要求。另一方面钢梁、铅板及防护砖是在200mm×600mm的钢筋混凝土梁下部设置，则施工时钢筋绑扎、支模和浇筑的难度相对较大。方案二：一方面增加的铅板和防护砖等屏蔽材料的容重较大，则同样需验算增加荷载后原有的结构基础能否满足结构安全性、适用性、耐久性的要求。另一方面由于此方案是在原有结构楼板下部增加屏蔽材料，故施工难度不大。

从建筑布局可行性考虑，方案一：由于是在楼板顶部增加铅板、防护砖及混凝土梁，且厚度不小，故会影响机房所在位置的上一层房间的净高，从而影响该房间的使用功能，若此无使用功能亦无限制则方案一可行。方案二：由于在机房顶板底增加铅板、防护砖及钢梁后屏蔽厚度较大，故会影响机房的净高，若此机房设计时净高有余量，增加后不影响机房使用功能则方案二可行。

从辐射防护最优化原则和《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》（GBZT201.2-2011）的相关要求考虑，将不同材料屏蔽等效换算未混凝土屏蔽，方案一和方案二均满足主屏蔽墙和次屏蔽墙不小于的防护厚度要求，经理论计算亦能满足屏蔽体外30cm处的辐射剂量率均满足限值。 方案一工程量相对较大则投资偏大，因此方案二在取得同样辐射防护效果的前提下投资小，更符合辐射防护最优化原则。

3.3.2实例推荐方案

综上所述，经结构计算方案一、方案二均可以满足结构安全性、适用性、耐久性的要求，且本实例机房顶部是医院住院部大厅，因此此区域对使用功能有要求，且考虑辐射防护最优化原则最终选定按照方案二实施。

4结论

本文以某医用直线加速器机房改建项目为例，针对直线加速器机房顶部预测辐射剂量率超标情况进行了分析，并提出了2种结构改造设计方案，并从结构设计、建筑布局、辐射防护等方面进行了对比研究，得到了该实例最优推荐方案，且通过对2种方案的可行性分析，得到了有工程应用价值的结果，可供日后其他改造实例参考。

参考文献

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