肿瘤专科医院的结构设计要点简析

李超然

摘 要：根据西安交通大学第一附属医院肿瘤病房综合楼的设计经验，作者从结构计算、结构布置、防护设计等方面对肿瘤专科医院的结构设计进行了总结。

关键词：医疗建筑、肿瘤医院、防护设计

随着我国经济的发展、社会的进步、人民生活水平的提高,行为生活方式的改变,以及人口老龄化等原因,恶性肿瘤等非传染性、慢性疾病已成为中国居民常见病、高发病。作者基于对西安交通大学第一附属医院肿瘤病房综合楼的结构设计及施工过程中遇到的问题，总结了以下几点肿瘤专科医院的结构设计思路与做法。

一、工程概况

西安交通大学第一附属医院肿瘤病房综合楼为地上十三层，地下三层的框架剪力墙结构。主要大型医疗设备位于地下一层至二层，是我们结构设计重点难点位置。本建筑为重点设防类建筑,建筑高度50.85米，框架及剪力墙的抗震等级为一级，并采用特一级抗震构造措施。

二、结构计算

计算的重点在于明确建筑内各房间恒载及活载的取值。对于恒载，首先要考虑的是满足医疗工艺要求和医疗设备的场地要求，这就首先需要了解医疗工艺，参阅设备场地手册，明确各工艺设备用房的降板要求及回填要求，明确各设备间墙体防护屏蔽要求。本工程中设计恒荷载举例如下：

类别	标准值（不含混凝土板）
PET-CT	10kN/㎡
PET-MR	10kN/㎡
200厚空心砖墙体	3.6kN/m
240厚防辐射墙体	5.8kN/m（考虑内挂3mm铅板）

《建筑结构荷载规范》、《全国民用建筑工程设计技术措施》中对于医疗设备房间活荷载的取值并不全面，结构设计人员必须参考医院所提供的设备场地手册以楼面等效均布活荷载的办法来求得。本工程中设计活荷载举例如下：

类别	标准值（kN/㎡）
PET-CT	7
伽马刀	10
ECT	4
PET-MR	10

二、结构布置

（一）楼盖体系的选择

本工程六层以下各层功能繁杂，需要灵活布置隔墙；六层以上为标准病房，需要较大的净空间。故本工程尽量采用整块双向板，跨内尽量只布置一道次梁，采用轻质条板隔墙，并将隔墙荷载折算为板上恒载。

本工程对于层高压缩非常厉害，由于设备管线较多，根据建筑净空要求，走廊部位框架梁均压缩在500mm高，部分位置的框架梁压缩为宽扁梁。

（二）体型收进结构的处理

本工程中两跨裙楼到三层截止，故为竖向体型收进结构。设计中，作者将三层顶板及其上下两层楼板分别加强，具体做法是将三层顶板厚度加厚至150mm，并双层双向配筋，三层底板及四层顶板厚度加厚至120mm。同时由于约束边缘层顶部三层顶板，为减小刚度突变，将约束边缘层上延一层。

（三）沉降控制

由于高层和多层的荷载差异较大，故设计中主楼和裙楼间的沉降协调就至关重要。在设计中，作者采取了以下措施：1.施工交底时明确先施工主楼，后施工裙楼；2.主楼与裙楼间设置沉降后浇带；3.加大主楼与裙楼间连接基础梁刚度及配筋。

（四）医技设备房间的设计

对于西北地区最大的肿瘤专科医院来说，本工程包含大量的医疗设备用房，包含DR、CT、MRI、ECT、PET-CT、PET-MR、伽马刀、回旋加速器、直线加速器、TOMO机房等。需从以下几点考虑对此类用房的结构设计：

1. 辐射防护

除MRI及PET-MR有防磁场泄漏的要求外，以上其余设备用房均有防射线要求，根据不同设备，对机房内部六个面的防辐射要求各有不同，比如CT间首先需采用240厚或370厚实心砖墙砌筑，并根据防护的铅当量敷设不同厚度的铅板、铅木复合板或防辐射硫酸钡砂浆；而MRI就需要采用240厚或370厚实心砖墙砌筑并采用铜板敷设以起到磁场屏蔽的作用；对于直线加速器、回旋加速器、伽马刀、后装设备用房等部位，混凝土防护墙体、顶板及底板应根据场地设备功率验算混凝土防护厚度。在结构主体内部的，计算时应考虑混凝土防护墙对结构刚度的影响。对于功率较大的直线加速器设备，可采用重晶石防辐射混凝土来减少一部分构件厚度。结构设计人应对施工缝留设，混凝土内部降温，养护等方面对大体积混凝土施工做出要求，防止内部开裂导致射线泄漏。混凝土墙体预留穿墙管线、套管、洞口时，应按照《重晶石防辐射混凝土应用技术规范》相应规定施工。

（2）场地降板和场地布置

医技用房的降板应根据不同的设备查阅场地手册设计。例如PET-CT、PET-MRI、伽马刀室要求设备安装螺栓底部至少有300mm厚C25等级以上素混凝土，故检查间降板300mm，设备安装时再浇筑素混凝土设备基础及预留电缆沟；若医疗设备含有配套机房，操作间，为方便后期电缆沟全部在地下留设，则相应位置和检查间保持同一降板高度。

在场地布置方面，由于直线加速器、回旋加速器、伽马刀、后装设备用房等设备的墙体、顶板及底板需要较厚的防护混凝土，自重较大，设备用房布置时应尽量将它们移出结构主体，可在一层或者负一层与主体结构贴建。

同时场地布置应格外注意MRI及PET-MR的位置，他们的磁场容易被往复运动的电梯、来回通行的车辆所影响，故此类设备的位置应远离电梯井、汽车坡道、场区道路等。

（3）运输通道设计

医疗设备所在楼层在设计时不仅要考虑设备用房的各种防护，还需要考虑各大型设备在安装时的运输荷载。本工程中较重设备有PET-CT、PET-MR、伽马刀、回旋加速器、直线加速器、ECT、MRI等，需按照场地手册分别考虑运输荷载并以设备检修荷载的形式加载在结构板上。结构师应当在条件许可的情况下查阅安装此类设备的影像资料，对安装过程有一个具象化认识，比如伽马刀刀头重20吨，安装时需要另一个重20吨的机械手对它进行吊装和运输，故运输通道仅按照20吨考虑就不满足荷载要求了。诸如此类的问题需要结构师求诸医院相关人员详尽了解，以免影响结构安全。

4. 核废水的防护

针对医院污水排放的特殊性和处理要求，本项目放射性污废水应单独收集，采用混凝土衰变池存放，等核素物质达到排放标准后方可排放至指定位置。衰变池容积大小由核医学科所采用放射性同位素的衰变期决定，本项目衰变池大小暂按碘131设计。

（5）设备间砌体墙抗倾覆设计

有防护要求的重要设备间设置气体自动灭火系统，设计应按满足防护要求为主，不设泄压口。故结构设计时，砌体墙应考虑无泄压口时，气体自动灭火系统产生的对墙体的水平荷载，应根据砌体及砂浆强度单独验算，防止墙体倾覆。

四、结束语

本文基本总结了西安交通大学第一附属医院肿瘤病房综合楼从设计到施工结构设计需要注意的问题，重点在结构布置中谈到众多医技设备用房的结构设计要点。

参考文献:

[1] GB50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准 [S]

[2] GB50011-2010, 建筑抗震设计规范 [S]

[3] JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S]

[4] 中国建筑标准技术研究院 . 全国民用建筑工程设计技术措施——结构（2009）[M]. 中国计划出版社

[5]GB/T50557-2010,重晶石防辐射混凝土应用技术规范[S]