某医院综合楼抗震设计

【摘要】随着人民对医疗保健的需求的不断扩大，城市医疗设施建设步伐加快，一些医院进行改建或扩建，医院是抢救人类生命的处所，保证其良好的抗震性能显得尤为重要，本文就一扩建的医院谈一下如何进行抗震设计的。

【关键词】医院扩建；建筑结构；抗震设计；push-over

1工程概况

某项目位于扬州市，III类场地，由一幢综合楼与一幢辅楼组成，本文主要结合综合楼进行展开。综合楼地上十三层，地下二层（局部一层），建筑高度约53.7m（屋面），一层层高5.0m，二、三层层高4.5m，四层层高4.4m，五至十三层层高3.8m，主要跨度为7.6m和8.4m。

由于房屋长度过长及在四层收进较多，在中间设抗震缝分开，使十三层部分与四层部分完全分开，以避免形成复杂高层，使结构更加趋于经济、合理。楼盖采用混凝土现浇板，基础为桩筏基础，坐落在地下车库之上，并且地下室顶板为嵌固端。根据抗震规范，设防烈度为7度，设计分组为第一组，加速度0.15g，根据荷载规范，地面粗糙度为B类，基本风压Wo=0.40kN/m2，基本雪压So=0.4kN/m2，桩端持力层位于第7层粉质黏土夹黏土。

2抗震设防类别及关键计算参数的选取

根据《建筑工程抗震设防分类标准GB50233-2008》二、三级医院的门诊、医技、住院用房，具有外科手术室或急诊科的乡镇卫生院的医疗用房，抗震设防分类为重点设防，即乙类。医院由于在大震作用下不仅要做到不倒，还要做到能继续使用以保证其医疗抢救任务，抗震措施按提高一度执行，除此之外，根据安评结果，本工程按8度0.2g进行抗震设计。

根据《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068，结合业主对医院的发展规划，与当地设计主管协商，最后定为甲类建筑，综合楼结构安全等级为一级，结构重要性系数为1.1，荷载按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012执行，大型设备根据厂家的数值进行设计。

3桩的抗震设计

根据《建筑桩基技术规范》规定，桩基设计等级甲级，由于考虑到工期及经济，业主要求采用预应力混凝土预制桩，抗压桩按《10G先张法预应力混凝土管桩》进行选用，抗拔桩按《苏G/T23-2013（一）选用，桩长根据土质的差异，分别选用13m和15m。由于本工程采用8度0.2g进行抗震设计，承受较大的水平荷载，除进行了桩基的竖向承载力计算外，还进行桩基水平承载力计算。

每根桩水平承载力均小于单桩的水平承载力特征值Rh，试桩时取建筑物水平位移6mm所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值，施工时严禁截桩，确实不可避免时，严格执行图集做法。

4地下室抗震设计

上部结构嵌固与地下室顶板，板，并采取相关结构措施满足地下室顶板作为嵌固部位的要求，⑴地下室顶板厚度为180mm，覆土区地下室顶板250mm，混凝土等级C30。⑵对于地下室顶板局部错层处，框架部分，采用梁板加腋等方式，框架柱抗震等级提高一级；提高错层处剪力墙的抗震等级。保证地下室顶板刚度，以保证嵌固端上部各项工程的全部剪力传递给地下室结构。

⑶地下室一层结构的楼层侧向刚度大于等于相邻上部楼层侧向刚度2倍。一层以下的柱子由于综合楼室内外高差2.3m，在首层楼板不连续，故整体配筋时嵌固端分别选在首层与筏板进行计算，取包络进行设计。

5上部结构抗震设计

综合楼13层部分框架剪力墙结构，框架二级，剪力墙一级，综合楼4层部分，框架结构，框架二级。综合楼四层平面图如下图1：

由于地震水平力较大，有些剪力墙、柱由于功能及建筑布局的原因，尺寸不能太大，在业主决定不采用阻尼器的前提下，设计通过增大框架梁的宽度、高度来满足设计要求，进过调整设计综合楼13层部分小震作用下：T3/T1=0.80，位移X向和Y向均小于1/800，位移比小于1.4，有效质量系数>90%，综合楼4层部分小震作用下：T3/T1=0.86，位移X向和Y向均小于1/550，位移比小于1.4，有效质量系数>90%，满足设计要求。

剪力墙抗震等级一级，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.12条，水平施工缝应进行抗滑移计算，首层局部剪力墙由于水平力较大，配置的端部及分布竖向钢筋不够，在剪力墙中设置小型刚来满足抗滑移要求，小型钢在上锚一层，下锚入筏板。对于穿层柱，取实际计算长度进行计算。

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.5.2条，进行了弹塑性变形验算，计算结果如下图2：

此图3为8度（0.2g）大震时，X向与性能点对应的总加载步号为62.7步，上图为加载步号为63步时地上一层的塑性发展情况”。根据push-over的分析结果可知，结构达到性能点时，结构表现如下：框架柱完好，少量落地剪力墙出现裂缝，部分框架梁端亦出现塑性铰。

以上表现说明在大震作用下剪力墙及其连梁都出现刚度退化现象，但框架柱及大部分剪力墙完好说明结构具有足够的强度储备，结合性能点对应最大层间位移角，能满足“大震不倒”的性能要求。

此图5为8度（0.2g）大震时，Y向与性能点对应的总加载步号为58.7步，此图为加载步59步时，全楼塑性铰情况。

此图6为加载步号为59步时地上一层的塑性铰发展情况，根据push-over的分析结果可知，结构达到性能点时，结构表现如下：框架柱完好，少量落地剪力墙出现裂缝，以上表现说明在大震作用下剪力墙及其连梁都出现刚度退化现象，但框架柱及大部分剪力墙完好说明结构具有足够的强度储备，结合性能点对应最大层间位移角，该楼可以达到“大震不倒”的预期目标。

另外，在四层处综合楼与原门诊楼袈有连廊，连廊设计时要考虑两栋楼的位移，位移采用大震不屈服时位移，支座一端简支，一端滑动，支座的滑移量取两栋楼位移量之和的1.1倍，连廊采用钢结构，钢梁采用变截面型式，钢梁与滑动支座间隙同支座滑移量，以保证大震时人员逃生经过连廊下面时的安全。

6 结语

根据以上的论述，得出如下结论：⑴医院为重要结构场所，设计时根据业主功能要求，征得当地设计主管部门的意见，确定合理的设计参数，至关重要。⑵对于承受水平力较大的结构，进行桩基水平承载力计算十分重要，对于预制桩作为抗拔桩时，严禁随意截桩。

⑶当地下室作为上部结构的嵌固端时，如楼板不连续，除采取加腋等加强措施外，为保证设计的准确性，分别取地下室顶板及其他合理楼层作为嵌固端进行计算，梁板配筋取包络设计。

⑷上部结构设计时，合理布置竖向及水平构件，确保结构良好的抗震性能，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的要求，进行结构罕遇地震作用作用下薄弱层的弹塑性变形验算。对于一级剪力墙，承受较大水平力，当竖向钢筋与端部钢筋不能满足水平施工缝抗滑移验算时，可通过放型钢或插筋来满足设计要求。

⑸对于连接房子之间的连廊等设计要考虑罕遇地震作用下各单体的位移，支座宜设计成一端铰接，一端滑动，滑动位移量要大于各单移量之和。

参考文献：

[1]《建筑工程抗震设防分类标准》GB50233-2008[S].

[2]《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068[S].

[3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[S].

[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010[S].

[5]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010[S].