醫(yī)療項(xiàng)目結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)及施工控制要點(diǎn)應(yīng)用研究
——以平安健康（檢測(cè)）中心合肥項(xiàng)目為例

吳晉先

（陽光健康產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，上海 200082）

0 引言

隨著國(guó)家逐漸對(duì)民營(yíng)和外資機(jī)構(gòu)開放醫(yī)療行業(yè)的準(zhǔn)入，很多新建或者改建類醫(yī)療項(xiàng)目出現(xiàn)在人們的視野中，但是因?yàn)獒t(yī)院自身復(fù)雜的特性，其對(duì)改建類項(xiàng)目有著很高的設(shè)計(jì)施工要求，這其中就包括改建建筑的結(jié)構(gòu)改造。結(jié)構(gòu)改造不僅能使老舊物業(yè)重新投入使用，而且也能與老舊物業(yè)的區(qū)域位置優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，給醫(yī)療投資機(jī)構(gòu)帶來優(yōu)質(zhì)的收益。

但是在醫(yī)療項(xiàng)目結(jié)構(gòu)改造推進(jìn)過程中往往容易出現(xiàn)很多技術(shù)難題，設(shè)計(jì)不夠精準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)加固施工質(zhì)量難以把控，執(zhí)行過程中出現(xiàn)很多問題。筆者長(zhǎng)期從事醫(yī)療項(xiàng)目的工程管理工作，將利用真實(shí)項(xiàng)目案例結(jié)合理論知識(shí)分析醫(yī)療項(xiàng)目結(jié)構(gòu)加固工程的管理要點(diǎn)，希望以此為行業(yè)內(nèi)相關(guān)人員提供幫助。

1 醫(yī)療項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)改造特點(diǎn)及組成

1.1 結(jié)構(gòu)改造的特點(diǎn)

原建筑物結(jié)構(gòu)因?yàn)槭艿街苓叚h(huán)境、使用功能需求變化等因素的影響，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)承載力不足或者現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式不能滿足使用需求的情況，工程技術(shù)人員通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載力、改變結(jié)構(gòu)形式等行為使原建筑能夠滿足新的使用需求，以上稱之為結(jié)構(gòu)改造。

1.2 結(jié)構(gòu)改造的組成

結(jié)構(gòu)改造主要由結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)、抗震檢測(cè)、結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)改造施工、結(jié)構(gòu)改造完工后復(fù)檢等工作組成，其中結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)和施工方式主要包括粘鋼、碳纖維、結(jié)構(gòu)托換、加大結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面等類型。其次因?yàn)獒t(yī)療項(xiàng)目自身的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)改造加固需要考慮如下因素：室內(nèi)新增垂直運(yùn)輸電梯、因平面布局改變新增隔墻荷載、因?yàn)獒t(yī)療功能新增大型重載醫(yī)療設(shè)備如MRI、凈化醫(yī)療空間重載空調(diào)機(jī)組、放射防護(hù)隔墻等。

2 平安健康（檢測(cè)）中心合肥項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目原為商業(yè)建筑屬性，四層混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑物總高度17.00m，配置兩層地下室，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度（0.10g），基本風(fēng)壓0.35kN/m2，基本雪壓0.60kN/m2。按原設(shè)計(jì)抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震等級(jí)為二級(jí)。現(xiàn)根據(jù)開發(fā)要求將此樓改造為影像科專科醫(yī)療中心，抗震設(shè)防類別設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震等級(jí)為三級(jí)。但是因?yàn)樾枰略鍪覂?nèi)使用電梯若干，配置PET-CT、PET-MRI、MRI、CT 等大型重載醫(yī)療設(shè)備，新增開挖污水處理站、衰變池，新增鉛、硫酸鋇防護(hù)隔墻等設(shè)施，需要對(duì)原有建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造及加固。

3 結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)方法

3.1 結(jié)構(gòu)檢測(cè)

一般涉及結(jié)構(gòu)改造類的醫(yī)療項(xiàng)目多為需要改變?cè)ㄖ镆?guī)劃使用功能的改建項(xiàng)目，根據(jù)《上海市建筑裝飾裝修工程管理實(shí)施辦法（20200310）》以及《現(xiàn)有建筑抗震鑒定與加固規(guī)程（DGJ 08-81—2015）》規(guī)范文件，對(duì)于結(jié)構(gòu)承載力增加超過5%，側(cè)向剛度增加超過10%的改建項(xiàng)目都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)和抗震檢測(cè)，以便為新的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)和圖審工作提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。因此在正式開始結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)工作之前，需要完成結(jié)構(gòu)檢測(cè)和抗震鑒定驗(yàn)算工作，復(fù)核待改造建筑的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要信息參數(shù)，具體工作包括如表1 所示。

表1 結(jié)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)容

3.2 結(jié)構(gòu)功能改變分析

結(jié)合平安健康（檢測(cè)）中心合肥項(xiàng)目實(shí)際案例，利用新的平面規(guī)劃布局進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造整體情況分析，主要包括如下。

3.2.1 結(jié)構(gòu)拆除和新增分析（見表2）

表2 原有結(jié)構(gòu)拆除及新增分析

3.2.2 設(shè)計(jì)荷載取值分析

使用功能變更部分，因?yàn)榭紤]到原建筑物規(guī)劃用途為商業(yè)，原設(shè)計(jì)樓面活荷載3.5kN/m2，現(xiàn)在需要改造成專科醫(yī)療中心，整體使用功能變化引起荷載設(shè)計(jì)取值發(fā)生較大變化，主要包括如下部分：

（1）新增隔墻：新的平面布局內(nèi)增加大量房間用作醫(yī)療診室以及其他醫(yī)療功能房間，所以新增隔墻荷載，其中普通隔墻荷載計(jì)算包括75 系輕鋼龍骨、雙層石膏板隔墻（8mm）、雙層無機(jī)預(yù)涂板（6mm）、內(nèi)襯防火巖棉板（75mm），層高按照 4.8m 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：4.8m×0.62kN/m2=2.97kN/m，取值 3.0kN/m，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 5009—2012）》5.1.1-6，隔墻靈活布置取1.0kN/m2作為樓面活荷載計(jì)入。

（2）新增防護(hù)類隔墻：醫(yī)療改造項(xiàng)目中通常還會(huì)包含放射防護(hù)墻體的砌筑，防護(hù)墻體需要考慮以實(shí)心磚墻外掛防護(hù)鉛板的形式，具體采用240mm 實(shí)心磚墻，容重20kN/m3。防護(hù)鉛板10mm，容重114kN/m3。層高4.8m 墻體線荷載計(jì)算公式如下：4.8×（0.24×20+0.01×114+1）=33kN/m。

（3）設(shè)計(jì)荷載取值調(diào)整：根據(jù)新增醫(yī)療功能區(qū)域?qū)υO(shè)計(jì)荷載取值進(jìn)行調(diào)整如表3 所示。

表3 新增功能荷載取值分析

3.3 結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)有建筑平面條件，以及新的醫(yī)療建筑使用功能對(duì)荷載的需求，采用盈建科（YJK）軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算建模，驗(yàn)算原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，獲得如下信息：

（1）建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：整體情況良好，能夠滿足使用需求。

（2）結(jié)構(gòu)柱：整體情況良好，但是部分結(jié)構(gòu)柱承載力不足。

（3）梁構(gòu)件：一、三四層局部區(qū)域不能滿足使用需求，二層在布置大型醫(yī)療設(shè)備PET-MRI 等較重荷載房間下側(cè)，原梁構(gòu)件普遍不能滿足結(jié)構(gòu)承載力要求。比如以二層的部分梁構(gòu)件為例，大型醫(yī)療設(shè)備及防護(hù)墻體集中的區(qū)域，按照原截面建模計(jì)算，現(xiàn)在配筋計(jì)算值約為原設(shè)計(jì)配筋值的1.5~2 倍。

（4）樓板構(gòu)件：一、三四層局部區(qū)域不能滿足使用需求，二層原樓板為 150mm 厚，配筋為雙層雙向 C10@180（436mm2），經(jīng)計(jì)算板支座配筋普遍不足，板底主筋部分不足，在240mm 混凝土墻直接落于板上的區(qū)域，更為明顯。

3.4 加固方案制定

結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中結(jié)構(gòu)承載力的驗(yàn)算以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為了減少現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量，一般建議盡量采用以干式加固為主的改造方式，主要構(gòu)件加固方式如表4 所示。

表4 主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固方式

4 結(jié)構(gòu)改造施工工藝及質(zhì)量管控要點(diǎn)

本文主要結(jié)合如下結(jié)構(gòu)改造工藝種類對(duì)結(jié)構(gòu)改造施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行分析：原有結(jié)構(gòu)拆除及處理、植筋工程、碳纖維、粘鋼加固工程、加大截面及灌漿料加固工程。

4.1 原有結(jié)構(gòu)拆除及處理

拆除工程常規(guī)施工流程如下：搭設(shè)腳手架→拆除高層樓面→拆除結(jié)構(gòu)梁→拆除腳手架→拆除低層樓面→拆除結(jié)構(gòu)梁→拆除腳手架→以此類推從上至下直至拆除結(jié)束→拆除全部施工腳手架→清理場(chǎng)地。

對(duì)于高大建構(gòu)筑物的拆除方式有：爆破拆除、機(jī)械拆除及人工拆除，參考案例由于設(shè)計(jì)要求，考慮到不能對(duì)結(jié)構(gòu)有影響，該建筑物的拆除不宜采取機(jī)械拆除和爆破拆除，只能夠采用靜力切割和人工破碎結(jié)合的方法進(jìn)行拆除施工，同時(shí)因?yàn)閷痈呔鶠?m 多，需要用鋼管順內(nèi)墻及結(jié)構(gòu)梁搭設(shè)腳手架方可拆除施工。

拆除施工順序設(shè)置如下：先進(jìn)行放線經(jīng)過多方確認(rèn)后再進(jìn)行破除，先中間破除后邊緣靜力切割，先破除樓面，再破除大梁，破除時(shí)保留與不需拆除的梁板距離保持500~600mm 的距離，破除中間部位以后需保留鋼筋，最后進(jìn)行連接處的靜力切割。

4.2 植筋工程

參考項(xiàng)目植筋部位主要在梁和板的加大截面處，以及新增梁板鋼筋與原柱和原梁的連接處。鋼筋采用HRB400 級(jí)熱軋鋼筋，fy＝360kN／mm2，植筋膠應(yīng)該具有檢測(cè)報(bào)告和質(zhì)保書等資質(zhì)文件，植筋加固圖紙可參考如圖1、2 所示。

4.2.1 植筋施工工藝流程

植筋孔定位→機(jī)械鉆孔→人工清孔→鋼材銹斑清除→錨固膠比例搭配→植筋→鋼筋固定保護(hù)→力學(xué)檢測(cè)

4.2.2 植筋施工的工藝控制要點(diǎn)

（1）植筋孔內(nèi)的塵屑應(yīng)該清理干凈，鋼筋和螺栓應(yīng)該完成除銹，錨固膠的配置比例應(yīng)該準(zhǔn)確、錨固膠應(yīng)該攪拌均勻、植筋孔內(nèi)的錨固膠應(yīng)該密實(shí)。

（2）錨固膠在使用前應(yīng)該檢查包裝桶內(nèi)的膠是否有沉淀，如有積沉應(yīng)攪拌均勻。

圖1 新增梁植筋

圖2 新增板植筋

（3）冬季施工期間，錨固膠會(huì)結(jié)晶變稠，需要進(jìn)行加熱直到結(jié)晶消除攪勻，冬季施工一般攪拌時(shí)間延長(zhǎng)3min。

（4）如果平均溫度低于-5℃，需要同時(shí)將植筋孔錨固部位加溫到零度以上（維持24h 以上）。

4.3 碳纖維加固工程

碳纖維布加固修復(fù)提高結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度、抗彎抗剪強(qiáng)度以及抗震承載力，而且耐久性、耐腐蝕性好，同時(shí)能夠提高柱抗延性2~4 倍。質(zhì)地較輕、材質(zhì)柔軟、方便工人粘貼，最大的優(yōu)點(diǎn)是在不增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重和結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的前提下達(dá)到加固效果，因而目前廣泛使用。參考項(xiàng)目案例的碳纖維主要加固在板底，還有部分板面的負(fù)彎矩位置，具體部分圖紙如圖3 所示。

圖3 板面碳纖維加固大樣

4.3.1 碳纖維施工工序

施工準(zhǔn)備→結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面處理→涂刷底層樹脂膠水→纖維布粘貼面找平處理→涂浸漬樹脂并粘貼碳纖維布→表面防護(hù)

4.3.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）清除待加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面混凝土直到出現(xiàn)構(gòu)件骨料，梁和柱轉(zhuǎn)角處打磨成弧狀（圓弧半徑大于等于20mm），表面凹凸需要修復(fù)平滑，表面粉塵清除干凈，并保持平整。

（2）配制底層樹脂，底層樹脂需要被均勻涂抹于混凝土表面，務(wù)必在樹脂膠表面干燥后再進(jìn)行后道工序。

（3）配制找平材料，參考案例項(xiàng)目現(xiàn)澆板、梁的表面都略有不平，采用找平料將缺陷部位填補(bǔ)平整，待找平材料表面干燥后，涂刷基底樹脂。

（4）配制粘結(jié)劑應(yīng)順時(shí)針攪拌，防止灰塵等雜質(zhì)混入。攪拌好后的黏結(jié)劑抓緊使用，粘貼前應(yīng)對(duì)構(gòu)件表面再次擦拭，確保粘貼面無粉塵，將已按設(shè)計(jì)要求尺寸的碳纖維迅速粘貼到位。

（5）粘貼碳纖維布時(shí)，碳纖維布內(nèi)的氣泡需要排出，碳纖維布與混凝土表面粘貼緊密，黏結(jié)劑需要被充分滲入纖維之間的縫隙內(nèi)。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求粘貼，在碳纖維表面再進(jìn)行黏結(jié)劑涂抹，待基底樹脂干燥后再粉刷1:2 水泥砂漿保護(hù)。

（6）用手壓碳纖維布的方法進(jìn)行檢查，如無空洞聲或無氣泡表示已粘貼密實(shí)，如有空鼓應(yīng)用針管進(jìn)行注膠修補(bǔ)。當(dāng)空鼓面積大于100cm2時(shí)，空鼓處的碳纖維需要進(jìn)行切除，重新接貼碳纖維布，并按規(guī)范要求搭接。施工質(zhì)量檢測(cè)按照規(guī)范，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度檢測(cè)。

4.4 粘鋼加固工程

進(jìn)行加固使用的粘鋼鋼板各項(xiàng)性能需要符合規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求，鋼板不得使用無出廠合格證，無檢測(cè)報(bào)告和無標(biāo)識(shí)的鋼材，參考案例項(xiàng)目粘鋼主要是在框架梁底和梁頂位置，鋼板粘貼工藝流程可參考如下：

障礙物清除→放線→化學(xué)錨栓植入→清理粘構(gòu)件表面→鋼板排產(chǎn)、栓孔制作→鋼板銹斑清除→鋼板安裝→膠水涂刷并粘貼鋼板→防銹漆涂刷→檢測(cè)

4.5 加大截面及灌漿料加固工程

參考項(xiàng)目加大截面施工主要為框架梁的截面加寬加高等，具體可以參考如下圖紙，如圖4 所示。

圖4 梁加大截面大樣

灌漿料施工流程：

（1）原有混凝土結(jié)構(gòu)表面鑿毛，漿料應(yīng)從一個(gè)方向灌入，直至從另一個(gè)方向溢出，不僅有利于排出空氣，而且可以確保灌漿料填入充實(shí)。

（2）灌漿動(dòng)作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行不能間斷，同時(shí)應(yīng)最大限度縮短作業(yè)時(shí)間。

（3）在灌漿作業(yè)過程中不應(yīng)該振搗，每批次的灌漿厚度不應(yīng)該超過100mm。

（4）如果有比較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要進(jìn)行灌漿，需要進(jìn)行分階段施工。

（5）灌漿過程中如發(fā)現(xiàn)表面有少量水漬分泌出來，可以利用少量CGM 干料進(jìn)行處理，以便上述水分的揮發(fā)。

（6）為了防止還沒有達(dá)到強(qiáng)度的灌漿層受到損壞，在灌漿一直到脫模前，應(yīng)該避免灌漿層受到振動(dòng)和碰撞，同時(shí)應(yīng)該及時(shí)處理灌漿過程中的跑漿問題。

（7）在灌漿施工結(jié)束30min 內(nèi)，應(yīng)立即采取適當(dāng)措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，比如噴灑養(yǎng)護(hù)劑、覆蓋塑料薄膜以及加蓋巖棉被等，或者在灌漿層終凝后立即采取灑水保濕養(yǎng)護(hù)的措施。

5 醫(yī)療項(xiàng)目結(jié)構(gòu)改造工程管理的結(jié)論與建議

綜上所述，醫(yī)療項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)改造施工較為復(fù)雜，特別是涉及改變?cè)薪ㄖδ軐傩裕约靶略龃笮椭剌d醫(yī)療設(shè)備而引起原有建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行改造加固的項(xiàng)目，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工應(yīng)該作為整改項(xiàng)目的質(zhì)量管控重點(diǎn)來控制。本文根據(jù)實(shí)際施工項(xiàng)目案例闡述此類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工管控流程及質(zhì)量管理重點(diǎn)，希望上述管理辦法能給類似項(xiàng)目帶來一定的參考價(jià)值。