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1、人民医院病房楼结构设计论述 - 结构理论 摘 要病房楼是医院建设中一个重要的组成部分。文章从病房楼建设的 结构设计角度出发，对抗震设计、结构选型、结构计算及特殊问题 的处理进行了详细介绍，并对一些特殊问题进行论述。关键词病房楼 结构设计振型 大跨度梁abstractward building is an important part of the hospital building. the author elaborates the structure, including seismic design, structural type selection, structural calcu
2、lations, and the solutions to special problems; and how to design a hospital ward building more safe, reasonable and economic by explaining and comparing special problems.keywordsward building structural design mode of vibration large-span beam一、工程概况河南省沁阳市人民医院病房楼工程建筑总面积 53710，建筑高 度 63.45m，地上总宽度为 48m
3、，总长度为 110m 。地下 1 层（用于 设备用房） ，层高 4.8m。地上 16 层（含一层设备层） ，其中一至三 层层高均为 4.5m （用于医技、门诊、手术等） ，设备层层高 2.7m ， 四至十五层层高均为 3.9m（用于标准护理单元） 。该工程结构体系为框架剪力墙结构。抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g；设计地震分组为第二组。抗震设防类 别为重点设防类（乙类） 。抗震措施按 8 度抗震设防的要求进行设计； 抗震等级：框架一级，剪力墙一级。地基基础设计等级为乙级。建 筑场地类别为类；场地类型为中软土。地下水位埋深为自然地面 3.8m6.4m 之间，对混凝土结构
4、无腐蚀性。抗浮设计水位为地坪以 下 3m。二、地基基础（一）地质条件场地地貌单元属河流冲积平原。地层属第四系全新统人工成因的 杂填土和冲积成因的粉质粘土组成。地下水水位埋深 3.8m6.4m 。 地下水类型为潜水，水位年变幅约 1.50m，近年最高地下水位约 3.0m。按其年代成因及物理力学性质，将地基土划分为 6 个工程地 质层，主要分布见表 1。（二）地基基础设计1.地基处理由于病房楼层数较多，基底平均压力较大，天然基础的承载力不 满足荷载要求，故地基采用水泥粉煤灰碎石桩（cfg 桩）来进行地基 处理。2.基础设计基础采用梁板式筏形基础，底板厚 900mm，基础反梁 800mm1800mm
5、，地下室挡土墙厚 300mm，基底标高-6.900m。由 于医院建筑地下室设备较多，很多房间需要设计地下排水沟，故基础反梁顶与地下室建筑地面预留 300mm 距离并用覆土填充。地下室结构由于底板较厚，混凝土用量较大，故规范要求地下室 在 30m 内设伸缩缝来解决混凝土裂缝问题，但从建筑功能的需要以 及变形缝处理难度较大等方面考虑，本工程没有设温度变形缝，而 是在底板设两道伸缩后浇带和水泥中加入微膨胀剂的办法来解决裂 缝问题，此种做法已经广泛应用于的工程实践中，并取得良好的效 果。三、上部结构设计（一）结构选型医疗建筑属于重点设防类建筑，本工程地震作用按抗震设防 7 度， 抗震措施按 8 度抗震
6、设防进行设计，该楼框架抗震等级为一级，剪 力墙抗震等级为一级。本工程为框架-剪力墙结构，轴距为 7.2m6.3m；首层框架柱断面 为 900900mm，剪力墙厚度为 300mm ，框架梁断面为 350 600mm，楼板采用大板结构（可适用于医院建筑房间功能的变化） ， 板厚为 180mm。（二）方案设计由于建筑功能的需要，在建筑左右边缘设置电梯各一部，建筑中 心处设置 8 部电梯、两部楼梯，中心处剪力墙较多，两侧剪力墙较 少。表 2、表 3 为本建筑周期与位移的初步计算结果。表 2 中振型 3 的扭转系数为 0.24，小于 0.5，第 3 振型属平动，不 满足高层建筑钢筋混凝土规范3.4.5
7、条 tt/t10.9 的规定。造成此结果的原因是，本楼两侧边缘剪力墙较少，而中间剪力墙较多，导 致楼层刚度两侧小中心大，平面扭转混乱。表 3 中的 y 方向最大层 间位移角为 1/1186 满足高层建筑钢筋混凝土规范3.7.3.1 中 1/800 的规定。笔者采取的措施是在中心剪力墙上开结构洞口，在两 侧增加剪力墙，即增加楼层两侧刚度，减弱中心刚度。至于新开的 结构洞可用填充墙封堵。表 4、表 5 是剪力墙调整后的计算结果。调整后，振型 3 的扭转系数为 0.79，大于 0.5，证明第 3 振型为扭 转，以扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比， 即第 3 振型周期 1.7627
8、与第 1 振型周期 2.0564 之比为 0.86，满足 高层建筑钢筋混凝土规范规定的不大于 0.9 的要求。调整后，y 方向最大层间位移角增大为 1/1064，但仍满足高层建筑钢筋混凝 土规范3.7.3.1 中不大于 1/800 的规定。四、特殊功能（部位）的设计(一)设备层设计本工程三层至四层之间，即手术部与护理单元之间设有设备夹层， 层高 2.7m ，主要用于设备专业管道的转换，因此，设备层楼层的穿 管，设备留洞及设备较多。设计人采用主次梁结构，板厚 120mm， 洞口边采用翻边设计，将 7.2m7.2m 大板分割成 3.6m7.2m 的小板， 这样可以有效地减小洞口之间的相互影响从而给
9、楼板带来的损伤。通常情况下，设备层中空调设备重量在 1t3t （厂家不同，重量 也不同） ，基础平面尺寸为 2m6m，设计人员可以取其活荷载标准 值 4.0kn/。 （二）大跨度设计本工程裙房部分入口大厅采用大跨度结构，大跨度双向边梁分别 为 18.9m 和 21.85m。一般情况下，楼板厚度为 170mm，大跨度梁有 以下几种做法：1.钢结构断面为组合工字钢 wh15005001830，材料为 q345b，上翼缘采 用 3 排纵向间距 250mm ，19mm 的栓钉与 170mm 厚的砼板相连。 其优点是钢梁强度高，自重轻，受力简单，缺点是钢梁与砼框架柱 连接复杂，由于运输问题，须现场进行拼
10、接。2.预应力结构张拉形式采用比较常见的后张有粘结张拉，预应力梁断面为 500 mm1100mm，采用三束钢绞线；预应力锚具采用 i 类锚具，张拉端 锚具采用 xm15-7 型夹片锚具，固定端锚具采用挤压锚。其优点是断 面小于普通砼梁，自重较轻；可很好的控制梁自身的挠度、裂缝， 缺点是计算复杂，包括强度、挠度、裂缝计算，预应力损失计算， 张拉端局部承压计算；施工复杂、周期长。3.型钢混凝土梁其砼梁断面为 500mm1100mm ，内部钢梁断面为 hn7003001324，其优点是计算较为简单，挠度、裂缝控制较好， 缺点是与型钢梁连接的砼柱也应为型钢砼柱，否则不符合强柱弱梁 的抗震原则；施工复杂
11、，包括钢结构施工、梁柱节点连接、钢筋与 钢结构之间的穿插施工等。 4.普通混凝土梁其砼梁断面为 700 mm1800mm ，跨中钢筋选用 28 或 25，配筋率 为 1.2%。其优点是计算较为简单，施工方便，缺点是自重大，挠度、 裂缝较难控制。通过以上论述综合考虑后，笔者选用普通混凝土梁，由于裙房大 厅入口较高，1.8m 高的大梁对其效果不会造成影响。根据混凝土 结构设计规范 （gb50010-2010）7.1.2-1 条计算得出荷载标准组合并 考虑长期作用影响的最大裂缝宽度为 0.18，满足混凝土结构设计 规范3.4.5 条裂缝宽度为 0.2mm 的限值。根据混凝土结构设计规 范7.2.2
12、条及结构静力计算手册 计算得出考虑长期荷载效应 的最大挠度值为=46mm，考虑千分之一施工起拱（21.85mm ）后， 即 46-21.85=24.15mm，满足混凝土规范3.4.3 条 （l0=1/400=55mm）的限值。笔者以往设计过的与此相当的混凝土 大跨度梁，投入使用后已取得很好的效果。参考文献1gb50010-2010.混凝土结构设计规范s.北京：中国建筑工 业出版社，20102jgj 3-2010. 高层建筑混凝土结构技术规程s.北京：中国建 筑工业出版社，20103gb 50223-2008.建筑工程抗震设防分类标准s.北京：中国 建筑工业出版社，2010 4gb 50007-2002.建筑地基基础设计规范s.北京：中国建筑 工业出版社，2010
