結(jié)構(gòu)所-苗愛永  著

目前“新型冠狀病毒”仍在世界各地擴散蔓延，嚴重危害著全世界人民群眾生命安全和身體健康，并影響了人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)工作及大中小學生的正常學習。我院作為全國醫(yī)療建筑設(shè)計領(lǐng)域的排頭兵，立足上海、服務全國，發(fā)揮所長，為各地應急醫(yī)療臨時新建、改造、改擴建等與疫情相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供專業(yè)技術(shù)服務，為打贏國內(nèi)疫情防控貢獻了重要力量。本文以上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院發(fā)熱門診改擴建工程設(shè)計為例，總結(jié)了一些對此類改擴建項目采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計心得體會。

一、 工程概況

上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院發(fā)熱門診改擴建工程項目坐落于上海市楊浦區(qū)江浦路新華醫(yī)院院內(nèi)，控江路南側(cè)，東臨江浦路，周邊人口眾多，基地周邊有地鐵8號線和正在施工的18號線，交通便利。原感染科發(fā)熱門診緊鄰江浦路，原有建筑面積約為460平方米，地上兩層，現(xiàn)改擴建部分新加面積約700平方米，總建筑面積為1164.33平方米。結(jié)構(gòu)類型與原來相同，均為鋼框架結(jié)構(gòu)。建筑高度為9米，一層層高4.8米，二層層高4.2米。

外立面實景圖

二、基礎(chǔ)設(shè)計

根據(jù)擬建場地的工程地質(zhì)條件，本場地屬穩(wěn)定場地，適宜本工程建造;第①層雜填土，土質(zhì)差，施工時應予挖除; 第②層為粉質(zhì)粘土層，地基承載力特征值為80kPa,可做本項目持力層。本場地的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，所屬的設(shè)計地震分組為第一組，地基土屬軟弱土，場地類別為Ⅳ類；本場地屬抗震不利地段。場地淺層20m范圍內(nèi)無飽和砂質(zhì)粉土或砂土，可不考慮地基土液化問題。本場地地下水位較高，地基土在地下水之下基本呈飽和狀態(tài)，場地及周圍無地下水污染源，根據(jù)上海市類似工程經(jīng)驗，當?shù)叵滤畬炷劣形⒏g性時，地基土對混凝土也有微腐蝕性。設(shè)計時，淺層孔隙潛水地下水位埋深建議按不利因素考慮，高水位取0.5m，低水位可取1.5m。

本工程±0.000相當于吳淞高程系3.700m，基底相對標高-2.500m；工程考慮經(jīng)濟性，根據(jù)地質(zhì)勘查報告，經(jīng)過計算分析比較，若采用獨立基礎(chǔ)，覆土較厚，基礎(chǔ)截面較大，同時沉降也比較大，因此采用了帶空腔的筏型基礎(chǔ)，局部采用條基或獨基。由于原建筑物周邊存在多處設(shè)備管線及障礙物，且建筑右側(cè)僅靠人行橫道，這些都給基礎(chǔ)設(shè)計帶來了很大的難度。為了避開管線及障礙物，結(jié)構(gòu)采取了多種計算及構(gòu)造上的處理措施，保證了基礎(chǔ)設(shè)計安全的同時，又不影響現(xiàn)有管線的正常使用?；A(chǔ)計算時，嚴格控制基礎(chǔ)沉降及沉降差，本基礎(chǔ)最大沉降量約100mm?；A(chǔ)平面布置圖如下圖所示：

新建部分基礎(chǔ)平面圖

三、 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于鋼框架結(jié)構(gòu)，除承受的豎向荷載外，抗側(cè)力（風荷載、地震作用等）要求也成為框架的主要承載特點。 鋼結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及建筑性質(zhì)等綜合考慮。一般要保證剛度均勻，力學模型清晰。盡可能限制大荷載或者移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。 框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置，有時可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。 構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇。鋼框架設(shè)計比較常用的鋼材是Q235和Q345。通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理。出于經(jīng)濟的考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇Q345；而穩(wěn)定起控制作用時，宜使用Q235。

連接節(jié)點的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。節(jié)點設(shè)計與構(gòu)造是保證鋼結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)受力性能有著極其重要的影響。各種鋼結(jié)構(gòu)災害事故分析表明，許多鋼結(jié)構(gòu)是由于節(jié)點區(qū)首先破壞而導致建筑物的整體破壞。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點區(qū)的受力狀況比較復雜，構(gòu)造要求相當嚴格，應引起設(shè)計人員的足夠重視。節(jié)點設(shè)計一般應遵循的原則（1）節(jié)點受力、應力應滿足傳力簡潔、明確的原則，盡量使計算分析與節(jié)點的實際受力情況一致；（2）保證節(jié)點連接點的連接有足夠的強度，使結(jié)構(gòu)不致因連接較弱而引起破壞；（3）節(jié)點連接應具有良好的延性，避免節(jié)點的局部壓屈或脆性破壞，應采用合理的細部構(gòu)造；（4）構(gòu)件的拼接一般應按等強度原則設(shè)計；（5）盡量簡化節(jié)點構(gòu)造，以便于加工與現(xiàn)場安裝調(diào)整。

目前多高層鋼結(jié)構(gòu)中的樓板，多采用壓型鋼板組合樓板，組合樓板施工速度快，不再采用支模施工，常不再支設(shè)臨時豎向支柱，而由壓型鋼板承擔施工荷載；便于鋪設(shè)板內(nèi)管線，并可在壓型鋼板凹槽內(nèi)埋置顛簸裝修用的吊頂掛鉤。用圓柱頭焊釘穿透壓型鋼板焊接在鋼梁上翼緣后，使施工時對鋼梁起側(cè)向支承作用。在使用階段壓型鋼板可作為混凝土樓板的受拉鋼筋，也提高了樓板的剛度。采用圓形焊釘，傳遞壓型鋼板與混凝土疊合面之間的剪力。

四、結(jié)語

本文以新華醫(yī)院發(fā)熱門診改擴建工程為例，介紹了鋼框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求及相關(guān)設(shè)計原則。通過對實際項目的操作，總結(jié)出鋼框架結(jié)構(gòu)具有以下特點：抗震性能好，由于鋼材延性好，既能削弱地震反應，又使得鋼結(jié)構(gòu)具有抵抗強烈地震的變形能力；自重輕，可以顯著減輕結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的豎向荷載和地震作用；充分利用了建筑空間，由于梁柱截面較小，一定程度增加了建筑有效使用面積；施工周期短，建造速度快。本項目從設(shè)計至交付使用僅用了約2個月的時間，為上海的防疫工作添磚加瓦，受到醫(yī)院方一致好評。