建國 50 多年來，中國的醫(yī)院建筑多以低層和多 層為主，特別是建國初期新建的醫(yī)院，大多為磚混 結(jié)構(gòu)的建筑，從建筑物的耐用年限的評估上也進(jìn)入 了改造的階段。近十年來，醫(yī)院的改擴(kuò)建過程中， 不少醫(yī)院的病床數(shù)翻番，在建筑用地受限的條件 下，—批高層的鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的病 房樓和醫(yī)技樓相繼建成。
通過考察發(fā)達(dá)國家的醫(yī)院建筑，發(fā)現(xiàn)其多采用 鋼結(jié)構(gòu)體系，參照北京大學(xué)第三醫(yī)院已建成和正在 建設(shè)中的同等規(guī)模的鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu) 病房樓、鋼結(jié)構(gòu)病房樓的綜合成本，對兩者進(jìn)行經(jīng) 濟(jì)分析和技術(shù)的可行性研究后，得出了鋼結(jié)構(gòu)體系 在醫(yī)院建筑中可以大力推廣的結(jié)論。
鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單一而且是成材，加工比較 簡單，并能使用機(jī)械操作。因此，絕大部分的鋼結(jié) 構(gòu)構(gòu)件是在專業(yè)化的加工廠生產(chǎn)的，精確度較高。構(gòu)件在工地拼裝，可以采用安裝操作簡便的普通螺 栓和高強(qiáng)度螺栓，有時還可以在地面拼裝和焊接成 較大單元再進(jìn)行吊裝，以縮短施工工期。
鋼結(jié)構(gòu)體系采用的是工廠制作，現(xiàn)場安裝的施 工方法。在基槽開挖的同時，工廠開始采購材料、 進(jìn)行構(gòu)件的制作，基礎(chǔ)底板施工完成時，工廠已將 整棟建筑所需的構(gòu)件制作完畢，只需在現(xiàn)場將其拼 裝起來，現(xiàn)場拼裝節(jié)點(diǎn)多采用高強(qiáng)度的螺栓連接， 基本不受天氣、季節(jié)的影響。
通過國內(nèi)部分采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑的工期比 較分析后得出，30 一 50 層的鋼結(jié)構(gòu)工程可縮短施 工工期 8 一 12 個月左右。隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng) 用、施工設(shè)備和工藝的提高，施工速度還可以加快。
以美國德克薩斯州 Ben Taub General Hospital 的 改造項(xiàng)目為例，建筑面積為 70000m2 的地上 7 層、 地下 2 層 500 張病床的病房樓、門診醫(yī)技綜合樓， 采用鋼結(jié)構(gòu)施工工期僅用了 20 個月。
鋼結(jié)構(gòu)體系是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型 的薄壁型鋼制造而成的，與其它材料的結(jié)構(gòu)體系相 比，鋼結(jié)構(gòu)體系有如下一些特點(diǎn)：
材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好
實(shí)踐證明，無論 1994 年的美國洛杉磯大地震， 還是 1995 年日本坂神大地震，尤其是 2000 年臺灣 島內(nèi)的極強(qiáng)烈地震的震害都表明了鋼結(jié)構(gòu)體系的建筑比傳統(tǒng)建筑具有更高的安全可靠性。醫(yī)院建筑屬 于城市生命線工程，具有比普通民用建筑高一級的 安全可靠性和抗震性能的要求。
材質(zhì)均勻和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合鋼材內(nèi)部組織比較接近于勻質(zhì)和各向同性體，而 且在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼 結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合。
鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕
鋼材的密度雖然比混凝土等建筑材料大，但鋼 結(jié)構(gòu)卻比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輕，原因是鋼材的強(qiáng)度與 密度之比要比混凝土大的多。例如：以同樣的跨度 承受同樣荷載，鋼屋架的質(zhì)量最多不過鋼筋混凝 土屋架的 1/3 至 1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近 l/10，為吊裝提供了方便條件。
構(gòu)件尺寸精確
構(gòu)件是在現(xiàn)代化的工廠中制造的，從材料到構(gòu) 件出廠整個過程都是在自動化程度較高的生產(chǎn)線上 進(jìn)行，易于進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
鋼結(jié)構(gòu)體系建筑屬于綠色環(huán)保型建筑
鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼材可重復(fù)利用，鋼結(jié)構(gòu)建筑具 有較好的可變性，如加固、接高、擴(kuò)大樓面、內(nèi)部 分隔，且變動比較容易、靈活，一些國家認(rèn)為，鋼 結(jié)構(gòu)建筑是環(huán)保型建筑，減少了施工現(xiàn)場砂石、水 泥堆放場地，還減少了模板儲運(yùn)、現(xiàn)場構(gòu)件預(yù)制及 現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工現(xiàn)場濕作業(yè)的噪聲、粉塵污染， 最重要的是解決了醫(yī)院改擴(kuò)建過程中，施工現(xiàn)場干 擾病人的問題。壓型鋼板的現(xiàn)澆混凝土樓板使其潔 凈程度優(yōu)于其它樓板，提高了醫(yī)院的潔凈標(biāo)準(zhǔn)。鋼結(jié)構(gòu)體系建筑的運(yùn)用具有明顯的綜合效益
結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸小，增大了使用面積
由于鋼材的力學(xué)特性使得鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面積 小，使結(jié)構(gòu)所占面積遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所占面 積，經(jīng)統(tǒng)計(jì)資料表明，節(jié)省的結(jié)構(gòu)所占面積比使用 等規(guī)摸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用面積增加 3—5％。
便于管線設(shè)置，增加樓層凈高
根據(jù)建筑使用功能的要求，梁、柱截面積采用 小桁架梁、格構(gòu)粱或空腹梁，使管道可直接穿過 梁的腹板，在同等層高的設(shè)計(jì)條件下可以增加凈 高 10％。例如：北京大學(xué)第三醫(yī)院眼科樓柱網(wǎng)間距 7500mm，設(shè)計(jì)梁高為 650mm、850mm；藥學(xué)樓柱網(wǎng) 間距 8400mm，大部分梁高設(shè)計(jì)在 550mm 以下，加 上 100mm 板厚仍控制在 650 毫米以下。
以限高 78 米的病房樓為例，鋼結(jié)構(gòu)體系可以省 出近兩個標(biāo)準(zhǔn)層的高度。現(xiàn)代醫(yī)院建筑豎向管道布 置多，消防自動噴淋系統(tǒng)、強(qiáng)弱電樓宇自控系統(tǒng)綜 合布線的橋架復(fù)雜，鋼結(jié)構(gòu)體系便于固定和穿越， 方便維修。
可得到大跨度、大空間的平面布局
質(zhì)輕高強(qiáng)的特點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)可以獲得較大的跨 度和進(jìn)深，從而形成更加開放的無柱空間，便于靈 活的布置內(nèi)部平面。鋼結(jié)構(gòu)所形成的大跨度是鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)難以做到的。
施工速度快，施工周期短
施工速度快，項(xiàng)目早竣工、早投產(chǎn)、早盈利是每—位投資者的愿望，而鋼結(jié)構(gòu)在這一方面的優(yōu)勢是顯 而易見的。
通過對照北京地區(qū)醫(yī)院鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)病房樓建造成本，不同類型的鋼結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)工程的直 接造價與混凝土結(jié)構(gòu)相比可持平或略高(10%左右)， 就材料本身而言單位用鋼量基本相差不大，成本僅 在防火涂料上有所增加，但其綜合效益卻明顯高于 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尤其在醫(yī)院改造工程中。
鋼結(jié)構(gòu)體系的缺點(diǎn)是可以克服的
1．鋼材耐腐蝕的性能比較差，必須對結(jié)構(gòu)注意 防護(hù)，不過在沒有腐蝕介質(zhì)的—般建筑中，構(gòu)件經(jīng) 過徹底除銹并涂上合格的油漆，銹蝕問題并不嚴(yán)重。 而且近幾年來生產(chǎn)的鋼材抗銹、耐腐蝕功能已經(jīng)大 大提高。
2．耐熱但不耐火，鋼材長期經(jīng)受 100℃輻射熱 時，強(qiáng)度沒有多大變化，具有一定的耐熱性能，但 溫度達(dá)到 150℃以上時，就需用隔熱層加以保護(hù)。 鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須采取防火措施。例如， 利用蛭石板、蛭石噴涂層或石膏板等加以防護(hù)。
由于鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)越性，鋼結(jié)構(gòu)的建筑可以 是綠色建筑，鋼結(jié)構(gòu)本身是—種綠色環(huán)保型的產(chǎn)品， 得到了國家政府主管部門的大力支持和國家政策的 扶持。《建筑技術(shù)政策》(1996—2010)政策綱要中規(guī)定：
56、積極開展對超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的研究重點(diǎn)發(fā)展鋼和混凝土混合的結(jié)構(gòu)體系，積極發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)體系。
57、單層房屋建筑，要努力改善傳統(tǒng)的板、梁(架)、 柱體系，積極發(fā)展備種新型建筑結(jié)構(gòu)體系，適當(dāng)發(fā)展 大柱網(wǎng)靈活廠房，推廣定型化輕鋼房屋體系。
58、大跨屋蓋可采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼與混凝土組合 結(jié)構(gòu)。大跨度公共建筑要推廣應(yīng)用網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、 壓型鋼板結(jié)構(gòu)等空間結(jié)構(gòu)體系。逐步開展鋼結(jié)構(gòu)的 應(yīng)用研究。
建設(shè)部的各級領(lǐng)導(dǎo)在各種會議上都在大力推動鋼 結(jié)構(gòu)的發(fā)展，原建設(shè)部總工程師姚兵同志在幾次金屬 結(jié)構(gòu)年會上講，就建筑結(jié)構(gòu)體系而言，21 世紀(jì)是鋼 結(jié)構(gòu)的世紀(jì)，此語預(yù)示了鋼結(jié)構(gòu)市場發(fā)展的前景。
中國科學(xué)院院士北京科技大學(xué)柯俊教授在《陶 冶于中華民族的發(fā)展》論壇講到：我國的鋼年產(chǎn)量 是 1 億噸，20 年來我國的鋼材價格基本上沒有上漲，按照我國的人口發(fā)展要求趕上中等發(fā)達(dá)國家的用鋼 水平，我國的鋼年產(chǎn)量應(yīng)該是 5.4 億噸。這同目前 我國冶金行業(yè)的限制鋼的產(chǎn)量不相適應(yīng)。
發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)體系的建筑的物質(zhì)條件已經(jīng)成熟， 近幾年來，我國在鋼材料的生產(chǎn)、加工、安裝、設(shè) 計(jì)等諸方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)體 系造價偏高的觀念已成為過去。
為改擴(kuò)建和建立現(xiàn)代醫(yī)院提供新的途徑
相對于日新月異的醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展來說，醫(yī)院 建筑的滯后是無法避免的，在醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)方法上 拓展思路，則可以減少建成之后的改擴(kuò)建壓力。在 建筑平面設(shè)計(jì)中運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)法、超前設(shè)計(jì)法、自 由空間設(shè)計(jì)以及在建筑立面設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加高層、 統(tǒng)一安排設(shè)備系統(tǒng)層、預(yù)留豎向管道。
大型綜合性醫(yī)院的每一個建筑物之間的水平空 中交通聯(lián)系非常重要，臨床患者需要各部門在人流、 物流、信息流方面使建筑物間有空間連接，鋼結(jié)構(gòu) 體系的可塑性在結(jié)構(gòu)上滿足了改造和連接的需求。
通過以上綜合分析，結(jié)合醫(yī)院建筑改建中的情 況，衛(wèi)生部（現(xiàn)衛(wèi)生計(jì)生委）已經(jīng)批準(zhǔn)了北京大學(xué) 第三醫(yī)院的藥學(xué)樓 (7800m2，地上 5 層，地下 2 層 ) 為鋼框架結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)方案。國家計(jì)委通過對北 京大學(xué)人民醫(yī)院病房樓項(xiàng)目 (38700m2，地下 3 層， 地上 20 層，478 張病床 ) 的由原鋼筋混凝土框架一 剪力墻結(jié)構(gòu)改為鋼結(jié)構(gòu)的專家評審。相信將來會有 更多的醫(yī)院建筑采用鋼結(jié)構(gòu)體系。
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