裝配式建筑結構在醫院建筑中的應用

黃 準

（中鐵建設集團有限公司，北京 100000）

隨著時代的發展，醫療技術有了長足發展，人們的醫療觀念也出現了改變，需要動態形式的醫院建筑。而當前的醫院建筑在面對現代醫療技術的高速發展時，出現了一定的滯后，這就需要不斷進行擴建和改造。受到建筑用地、泊車位、綠地面積以及規劃限高等因素影響，醫院多以拆舊建新為主。若采取傳統的鋼筋混凝土結構會有著較大的揚塵和噪聲，且施工周期較長，而醫療工作不能耽誤，需要較短的施工周期，這就需要更新建筑方法。

1 裝配式結構介紹

目前，國內建筑行業內裝配式建筑的應用比例逐步上升，相關學者也加大了對其的研究力度。裝配式結構主要是在生產工廠內進行樓梯、板、柱和梁等構件的生產，在施工現場只需要進行連接和拼裝。具體而言，先在工廠生產裝配式建筑的構件，然后運送到工地，組裝并做好節點控制，進行現場澆筑，實現兩個部件的連接，以此來構建完整的建筑。其優勢主要體現在以下方面：（1）有效提升建筑材料的利用率。隨著城市的發展，建筑會持續增加，所涉及的材料也會增加，這樣就會增加社會資源消耗，導致環境被破壞。而裝配式結構能有效提升材料利用率，減少浪費。（2）裝配式結構能有效提升施工速度。傳統建筑結構采取混凝土施工模式，容易受人為因素、天氣因素等影響而延長施工周期。裝配式結構在這方面影響較小。（3）裝配式結構的構件是在工廠內加工，避免了現場大幅度施工的情況，提升了場地利用率。（4）裝配式結構現場組裝過程簡單，不需要過多人員，通過定位安裝即可，有著較高的安全性，提升了施工效益。

2 裝配式結構應用實例分析

文章以某醫院擴建方案為例進行分析，主要是對醫院建筑中的裝配式鋼結構進行探討。醫院建設的綜合樓高度為48m，高寬比為1.4，地上11層，底層高度為5m，其他均為4.2m。建筑功能包括手術室、門診部和病房等。

針對該項目，整體采用框架結構體系，建立裝配式鋼結構和鋼筋混凝土兩種模型進行對比分析。從模擬結果可以看出，鋼材輕質、高強，在同等載荷情況下，其柱、梁截面積都更小；在樓層凈高方面，鋼結構也明顯優于混凝土結構，有著更好的通透性和輕盈性。作為重點設防類公共建筑，醫院需要較高的仿真級別，但從建筑形態上看，其結構不利于抗震。通過計算發現，混凝土結構常規設計無法滿足抗震扭轉周期以及位移比等量化指標，通過大幅加強這些指標來改善薄弱部分性能，會極大提升項目成本。而鋼結構有著優異的抗震性能，且自重更輕，在減輕地震慣性力方面表現良好。可見，該設計采用鋼結構體系能有效滿足抗震需求，且材料輕質、高強，在基礎造價方面成本更低。

2.1 裝配式連接點

該結構框架柱與框架梁之間的連接是通過懸臂段栓焊剛接節點的形式來實現的。鋼框梁腹板采取高強螺栓連接，翼緣全熔焊透；主梁與次梁之間的連接為鉸接節點，連接選用摩擦型高強螺栓；在框架梁頂1.2～1.3m處設置工地拼接接頭，結構簡單，裝配化程度高且傳力合理，有著顯著的工業化特性，不易受到季節和天氣影響，質量可靠。鋼結構連接節點如圖1所示。

圖1 鋼結構連接節點

2.2 管線布置

在室內集成管線方面，混凝土結構中通常采取梁下方繞行的方式。該設計中，機電管線是在鋼梁腹板上開孔穿過，在矩形孔位置進行加強（如果是圓孔，則通過焊貼環形板的方式加強），可在工廠內對鋼梁腹板開工和加固，提升了施工質量。與混凝土結構的管線安裝方式對比，該方法能有效減少彎頭數，提升了水泵和風機效率，增加了房間凈空高。兩者的效果如圖2所示。

2.3 三板體系

圖2 兩種布管效果圖

該項目墻體選用蒸壓輕質加氣混凝土板，即ALC板，其主要原料為硅砂和水泥，通過鋼筋加強，在高溫高壓蒸汽養護下形成多孔混凝土板材，具有較好的耐火、隔音和輕質、高強性能。外墻采取ALC板150mm厚、保溫裝飾一體板的形式，兩者之間通過專用錨固件和黏結砂漿黏結，如圖3所示。內墻采取ALC板200mm后，主體結構與管卡法采取裝配式連接，能有效隱蔽配件，且焊接量較小，技術成熟，預制率高，有著較高的裝配化程度，減少了作業工作量，方便快捷。樓層面板選用選取鋼筋桁架樓承板，現場施工中減少了鋼筋板扎量，不需要進行附加支撐，提升了施工速度。樓梯板為預制PC樓梯構件，不僅施工工藝簡單，而且有著良好的外觀和質量，如圖4所示。

圖3 保溫裝飾一體板與ALC基墻連接示意圖

2.4 裝配式內裝部品

內裝部品采取裝配式墻體門窗、裝配式護理單元、裝配式集成吊頂、裝配式架空底板、裝配式診斷單元、集成衛生間和裝配式欄桿等。后期改造施工過程中，可實現整體搬移，通過拆裝裝配式部件后再重新組合，在醫院部分區域使用能實現可持續化發展。

圖4 預制樓梯構件

2.5 防火防腐關鍵構成

在工廠內進行鋼構件的噴砂除銹，表面粗糙度達到Sa2.5級水平，再噴涂底漆和中間漆，通過防護層、裝飾層和防火層的多層保護，有效隔離鋼材，提升其防腐性能。根據《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014），對超過24m的醫療建筑，其耐火等級要高于一級。在該項目中，鋼梁選用2.0h厚涂型防火涂料，鋼柱選用3.2h厚涂型防火涂料。

3 結束語

綜上，裝配式建筑結構在醫院建筑中具有諸多優勢。裝配式建筑是建筑模式的轉變和設計理念的升級，其遵循建筑全生命周期可持續的原則，利用工業生產的優勢，提高了建筑效率和質量，有助于建造長壽命、高品質的綠色醫院，推動現代醫院建筑邁向可持續發展之路。