[分享]看看北京大学国际医院的结构设计，别吓到哦

医院建筑建成后，会根据医院建筑的设计特点、荷载取值、建筑结构进行医疗设备的安装，下面以北京大学国际医院为例，为设计人员提供建筑设计参考。

北京大学国际医院总建筑面积为440388.38㎡，其中地上建筑面积为294734.1㎡，地下建筑面积为145654.28㎡。工程分两期建设：一期为医疗建筑（321471.24㎡），包括门诊医技楼、住院楼、肿瘤科研教学楼、感染楼等。设计日门诊量为10000人次，床位设置1800张，手术室48间，按三级医院标准设计，要求达到国际先进水平。二期为配套建筑（118917.14㎡），主要功能为专家公寓、学生公寓、办公楼等。住院楼地上10层，檐口高度47.4m，地下2层，基坑深度-13.3m，医技楼地上4～7层，檐口高度33.1m。地下2层，基坑深度同住院楼,科研楼地上6层，地下2层；肿瘤楼地上10层，檐口高度47.4m，地下2层，基坑深度-13.3m。感染楼地上3层，地下1层。采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，部分钢骨柱；基础采用现浇钢筋混凝土梁板式片筏基础。抗浮设计，部分采用回填土，小部分采用钢渣混凝土，结构设计年限50年。

根据北京市勘察设计研究院提供的《北大国际医院工程-岩土工程勘察报告》（工程编号：2007技022），本工程拟建场地范围内不存在影响拟建场地整体稳定性的不良地质作用。本工程建筑场地类别判定为Ⅲ类，地震液化判定为不液化，地下水水质对混凝土不具腐蚀性。建议采用钢筋混凝土筏板基础，持力层第（4）层为细砂-中砂、第（4）-1层粉、第（4）-2层粉质粘土，砂质粘土层，地基土承载力标准值分别为：fka=240KPa， [第（4）层]fka=160KPa，[第（4）-1层]，fka=200KPa[第（4）-2层]，综合考虑地基承载力标准值按fka=180KPa设计计算。

本工程抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g。设计地震分组为第一组。抗震设防类别为乙类。抗震设防标准为：抗震作用按8度计算（0.2g），特征周期Tg=0.45sec；地震影响系数为0.16；地震作用按8度抗震设防计算，抗震构造措施符合9度抗震设防的要求。上部结构框架及剪力墙抗震等级均为一级，地下一层结构框架及剪力墙抗震等级均为一级，地下二层结构框架及剪力墙抗震等级均为三级。

结构选型和体系

本工程为大型医疗建筑，为适应诊室、病房、医技等医疗流程布局和建筑空间需要，考虑抗震性能以及施工的便利性和经济性等因素，住院楼、门诊医技楼、肿瘤科研教学楼等采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，门诊大厅采用钢骨混凝土柱-钢梁现浇钢筋混凝土板结构，结合楼梯间和电梯井布置现浇钢筋混凝土剪力墙，尽量使刚度中心和质量中心重合。

住院楼柱网考虑两间病房为一个柱网，同时考虑地下室车库每柱网可停两辆车。医疗房间由于医疗工艺流程的需要，诊室和病房都有最小尺寸要求，因此，医院建筑一般柱网尺寸为8.1m-8.4m为宜，本工程建筑平面为弧形，柱网尺寸为8.0m×6.5m-8.0m。住院楼分3个结构单元，每个结构单元15×3跨，长度约120m，宽度约24m。主梁设计为宽扁梁，一般采用0.4×0.6m-0.7m以提高空间，便于管道布置，次梁采用0.25×0.5m，各专业密切配合，病房卫生间宜布置在次梁两侧，避免主梁过宽影响管道布置和降板。

大型医疗设备重量较大，考虑安装运输和更换方便，一般布置在一层和地下二层。本工程3台核磁共振设备布置在医技楼首层，直线加速器和回旋加速器等考虑放射防护要求，布置在肿瘤楼地下二层。核磁共振复合手术室考虑和手术室净化区的医疗流程需求，布置在三层手术室北边邻外墙，幕墙设计预留可拆卸吊装口。鉴于住院楼和医技楼结构单元长度超长，采取了多种措施，如：预留后浇带、混凝土添加剂、楼板通长分布筋等。

荷载取值

医疗建筑由于医疗工艺、医疗设备、诊疗房间功能的多样性和复杂性，《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）上的规定难以涵盖医院全部内容，同时规范应该理解为最低标准，应结工程合实际，经济条件等因素，经过调研，结合医疗设备场地条件，考虑到建筑使用生命周期达50年以上，各种设备更新和医疗功能调整的可能性，医疗空间内人流量大等特点，确定医疗建筑结构荷载取值表，可以作为其他医疗建筑结构设计参考。

医疗建筑结构荷载表

医疗建筑是人员密集的大型公共建筑，人流量比一般民用建筑大。因此应适度提高活荷载取值，如门诊大厅、走廊、楼梯间、露台等场所，活荷载取值不宜小于3.5kN/m2。

绿色医院建筑要求为患者和医护人员创造好的环境，屋面有绿化园林要求和太阳能利用等要求，其活荷载取值不宜低于4.0kN/m2。同时屋面结构板考虑抗震、温度应力、开裂漏水、荷载等因素，楼板厚度应大于其他层楼板厚度，可以取180mm～200mm，并应采用结构找坡。

在设计楼面梁、墙、柱、基础时，医院病房和办公室的活荷载可以按照规范进行折减。其他部位考虑医院功能变更较多，为适应将来变化留有余地，楼面梁、柱、基础不做活荷载折减。

大型医疗设备房间和卫生间楼板结构设计

1

DR机房（直接数字化X线摄影系统）

设备重量2000kg，以此荷载对楼板进行计算设计，同时要考虑混凝土楼板作为防护射线的防护层，满足防辐射要求。顶部考虑吊重1500kg，顶板也应考虑满足辐射要求。DR机房及控制室降板200mm，有利于设备基础及电缆沟的制作。注意机房设备基础及天轨安装水平度，层高大于5m时，检查室3.2m高度位置，需要设置圈梁，为安装设备的吊装部件预留300宽200深电缆沟。

2

胃肠机房

数字胃肠机主要用于肠道钡剂检查。设备重量约2500kg，以此对楼板荷载进行计算。同时要考虑混凝土楼板作为防护射线的防护层，满足防辐射要求。胃肠机房及控制室降板200mm，利于设备基础及电缆沟的制作，混凝土基础回填等级至少为C25，预留300宽200深电缆沟。

3

乳腺机房

地面承重要求：扫描机架365kg，底座与地面的接触面积约0.34m2，用M10×100mm螺栓固定于地面，螺栓固定位置处地下必须保有110mm混凝土层，且无钢筋等物影响螺栓固定，以此对楼板荷载进行计算，同时要考虑混凝土楼板作为防护射线的防护层，满足防辐射要求。乳腺机房及控制室降板200mm，有利于设备基础及电缆沟的预留。

4

骨密度/牙片机房

运输荷载：设备基础及重量需安装设备场地条件要求，一般按照2000kg，对楼板荷载进行计算，同时要考虑混凝土楼板作为防护射线的防护层，满足防辐射要求。机房及控制室降板150mm，有利于设备基础及电缆沟的制作。

5

计算机X线断层扫描（CT）机房

运输荷载： CT设备通常荷载都较大，结构专业需要根据CT设备的运输路径，以普通CT机为例承重通常需要满足3000kg～4000kg，所以运输路径上的承重尤为重要。同时要考虑混凝土楼板作为防护射线的防护层，满足防辐射要求，其次墙体因防护增加的重量也需要考虑，可以通过调整材料密度来计算墙体防护的重量。

降板：CT机房一般降板深度为150mm～200mm。对于机房设备基础采用C30混凝土，需直接做到结构板上（下方无结构板时，CT设备基础深度不小于300mm），一般要求上下部结构楼板厚度均不小于200mm，并满足设备承重要求及防护要求。电缆沟的预留需根据设备场地要求设置300宽200深。顶部吊钩荷载大于1000kg。

6

DSA（数字减影血管造影）机房

运输荷载1000kg，降板：机房、控制室、设备间区域设置降板，有利于设备基础及电缆沟的制作，降板300mm～400mm。基础用不低于C25的细石混凝土现场一次浇筑，表面原浆压光。对于楼板上安装的情况，注意设备要求的预留埋件：设备固定用的膨胀螺栓的膨胀受力点须保证在原楼板中。检查床基座铁板的大小为525mm×525mm，厚度为30mm。基础中心需预留深度为30mm。

7

伽玛刀机房

运输荷载：设备重量8000kg～15000kg左右，运输动线需空间尺寸及考虑地面承重能力。一般情况下，根据放射治疗机房防护设计规范，综合各个厂家的场地文件要求，伽马刀机房内净宽为6.5m，长为8m，房间净高（至结构顶板）不少于3.8m，地面降板深度330mm，迷路长度不少于3m，道净宽为2m，在迷道外防护墙设置控制室（其宽度为3mm），迷道门洞宽度与建议尺寸1.5m×2.2m（高），若机型较大可先预留洞口，后浇筑。

8

直线加速器室

运输荷载：直线加速器机房一般设置在大楼最下边一层，其设备运输一般是从吊装口进入，吊装口尽量与机房距离相近，以减少运输距离。需要注意其运输路线的承重荷载18000kg。基坑：基坑降板500mm～600mm以方便电缆沟成U型穿墙，设备基础采用C30混凝土浇筑。顶部设工字钢梁，荷载大于2500kg。

9

赛博刀室

赛博刀又名射波刀，运输荷载5000kg～8000kg，运输通道宽度大于2.5m。地面降板深度400mm，迷路长度不少于3m，道净宽为2m，在迷道外防护墙设置控制室，迷道口门洞宽度与建议尺寸1.5m×2.2m（高），若机型较大可先预留洞口，后浇筑。顶部设工字钢梁，荷载大于2500kg。

10

TOMO刀室

设备重量5000kg～8000kg，运输通道要保证宽度大于2.5m，运输动线需空间尺寸及考虑地面承重能力18000kg，地面降板深度不小于600mm。顶部设工字钢梁，荷载大于2500kg。

11

模拟定位机室

荷载根据设备场地条件确定,一般大于2000kg。机房及控制室降板200mm，机房设备基础及天轨安装水平度，层高大于5m时，检查室3.2m高度位置，设置圈梁，为安装设备的吊装部件预留。

12

SPECT-CT机房

设备重约3000kg，通常扫描间及控制间均需降板，一般降板200mm便于做设备基础。扫描间与高活室（通风橱）均需做承重和受力分析，一般通风橱设备重量3000kg～6000kg。

13

PET/CT机房

设备重4000kg，需考虑预留设备运输吊装口，待设备入场后封堵。扫描间与高活室（通风橱）均需按照采购设备场地条件做承重和受力分析。扫描间及控制间均需降板，一般降板200mm便于做设备基础（扫描架与床的固定）。

14

核磁机房

3.0T设备重13000kg，1.5T设备重7500kg，运输通道荷载6500kg。需考虑预留设备运输口，待设备入场后封堵。扫描间地面降板350mm，控制间预留300宽200深电缆沟。

15

卫生间楼板

由于医疗建筑卫生间种类繁多，有座式、蹲式、无障碍卫生间等，为达到无障碍要求，一般也需降板设计，几种方式对降板的要求不同，座式马桶降板50mm，蹲式和无障碍卫生间降板400mm。一般洁具采用挂式，以便于保洁和感染控制消毒。

16

口腔科牙椅楼板

口腔科地面需预留管线沟槽，300mm宽、300mm深，牙椅重量400kg。具体位置和长度按设备场地条件要求布置。口腔科纯水机房荷载较大，按照所选的RO水设备计算楼板，也可以设基础和梁。

核磁共振复合手术室结构设计

磁共振设备在医院当中可谓“院之重器”，术中磁共振就更为重要。磁共振复合手术室是指在洁净手术室中安装了磁共振设备，术中利用磁共振设备成像技术在术中及时获取患者病灶高清晰影像学资料并以此指导手术，可以避免医生对手术判断存在的误差，准确的标定病变组织、大脑功能区及传导束等。目前磁共振复合手术室在神经外科手术方面应用较多，其可以最大限度地去除病变组织、最少地损伤脑组织、保障神经功能的完整。1993年美国哈佛大学第一次在手术过程中使用了核磁共振成像技术，2005年上海华山医院手术室引进我国第一台核磁共振设备，目前，高场强术中磁共振全世界仅有119台，中国国内处在使用状态的只有11台。

 

北京大学国际医院一机双室核磁共振复合手术室平面

对于磁共振复合手术室的建筑结构设计，首先要根据医疗需求选择磁共振设备是固定式还是移动式。本工程一机双室核磁共振复合手术室是悬挂移动磁体，一台磁体，通过吊轨移动，供两间手术室使用。结构专业需要对滑动轨道固定钢梁及上部梁进行设计，钢梁同时需满足强度、挠度及磁体设备的功能要求；同时磁共振设备虽为吊装，但地面承重必须满足核磁设备荷载和水平运输要求。选择固定磁体时，应进行降板设计，满足磁体下地面钢筋含量不超过设备厂家规定的要求。

空中轨道式磁共振复合手术室地面结构也需要降板处理，因为要满足电磁屏蔽层的施工要求。电磁屏蔽工程施工区域的最终完成土建地面整体要求－30mm，平整度整体误差要求1m2＜3mm，在此基础上做防潮层、绝缘层和橡胶地材面层。防潮层的作用是首先有助于房间内的防潮、特殊情况对下层影响，其次可以辅助性绝缘。防潮层的材料一般设备场地文件中标明SBS防水卷材，从使用寿命和可靠性等方面考虑，也可以选择更优的聚乙烯薄膜隔离层、聚酯无纺布、聚合物水泥防水层，其柔性、刚性、使用寿命及可靠性更佳，但造价相对较高。另外，橡胶或PVC地板的基层材料和做法除了要满足粘贴的要求外，还要保证一定的强度，因为很多时候磁共振设备都是在基层施工、打磨完成后才进场安装的。

磁共振设备需要水平或垂直运输到建筑内部指定位置，就必须预留吊装孔，其尺寸应根据设备要求进行确定，一般尺寸为3.0mx3.0m，其位置要结合运输路线确定。在医疗工艺规划时应确定设备房间及运输动线，并且运输通道下方的楼板和梁在结构设计时应考虑足够荷载。

磁共振设备卸货或者垂直运输涉及吊装都会采用吊车吊运到指定位置，起重吊装工作应制定详细的吊装方案，应该考虑起重机的性能、现场道路情况以及吊装平面布置等等。水平运输一般是采用地坦克运到指定位置。如果是吊装磁共振设备还需要通过液压顶升装置将磁体抬升至指定高度固定在滑行架上，然后再按照磁共振设备的安装要求逐项安装。术中核磁安装工期一般长达12个月，期间各专业公司交替和交叉进场施工。

核磁共振复合手术室钢梁布置

直升机停机坪结构设计

屋顶直升机停机坪建设，是为了满足航空救援需要，主要用于空中急救和消防疏散而建设的新一代医院的新型急救设施。

直升机停机坪结构形式目前主要有：现浇钢筋混凝土框架-钢筋混凝土甲板结构、钢框架-钢筋混凝土甲板结构、钢框架-钢甲板结构、钢框架-铝合金甲板结构。

起飞重量：小型直升机2000kg、轻型型直升机2000kg～4000kg、中型直升机4000kg～10000kg、大型直升机10000kg～20000kg。在北大国际医院屋顶停机坪建设之前，国内医院没有此类型停机坪建设先例。该工程首次采用了钢框架梁柱结构、铝合金甲板的结构形式。其优点是结构自重轻，有效减少直升机起降震动，结构抗震性能好，耐久性强，装配式结构施工便捷环保，耐腐蚀、维护费用低，材料可重复利用等。该工程于2011年6月开始专项设计，2013年专项施工，2014年6月验收通过并进行了起降试飞。原设计时，国内仅有国产机型用于民用航空救援，设计起降荷载为4t。验收试飞时，采用北京市警航总队自意大利进口的阿古斯特AW119机型。考虑该停机坪作为北京警航定点起降点，警航总队中型阿古斯特AW139机型，该机型起降荷载为6.4t。经过结构加固补强，达到了该机型的起降荷载要求。

 

直升机停机坪钢梁结构平面布置图

 

直升机停机坪钢柱结构平面布置图

电离辐射防护结构设计

医院放射科/影像科（DR、CT、DSA、MRI核磁共振、乳腺机、胃肠机、牙片机等）、放疗科（直线加速器、回旋加速器、赛博刀、TOMA刀、模拟定位机、后装机）、核医学科（SPECT-CT、PET/CT、核素病房）、复合手术室、介入科（DSA）等科室的设备和放射性药物会产生对人体有害的射线，《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定：职业照射的有效剂量不得高于20msv/a，公众照射的有效剂量不得高于1 msv/a。在接触电离辐射的工作中，如防护措施不当，违反操作规程，人体受照射的剂量超过一定限度，则能发生有害作用，必须采取多种措施进行防护，主要有三个防护措施——时间、距离和屏蔽，其中屏蔽工程防护措施是必须和有效的措施。在屏蔽工程防护措施中，利用建筑结构进行射线防护是放疗科主要的方法，其他有电离射线的设备和功能房间其上下楼板和墙体均能有效地起到射线防护作用

在结构防护设计中，应根据射线防护的相关规范、设备技术参数、工艺流程等要求，结合材料的防护性能，从可靠性、经济性、易维护性、便于施工、环保等多方面考虑对比确定。同时必须按照环评报告的要求设计，设计必须通过卫生部门组织的专家进行预评审，施工完成后，必须经过有资质的检测单位检测，出具达到标准要求的检测报告，通过卫生、环保和公安等验收才可以取得使用许可证书。下面就一些典型的防护空间的结构设计内容总结如下：

1

放

射源库房、CT机房、MRI机房、SPECT-CT机房、PET/CT机房等，其四周墙体必须用370mm厚度以上实心砖砌体砌筑（不能用加气混凝土），同时要求砂浆饱满度达到100%。挂网抹灰以防开裂导致射线泄露。不能预留施工空洞、设备管线空洞需按照射线防护的专门做法预留施工并按要求封堵。

2

直

线加速器、回旋加速器、赛博刀、TOMA刀等机房防护，一般采用现浇钢筋混凝土（或重晶石钢筋混凝土）墙和楼板。主射线方向墙体和顶板厚度一般2600mm，防护性能相当于26个铅当量（铅当量：用铅作为基准物质时以铅的厚度来表示的衰减当量，相当于1mm厚的密度为11.34g/cm3的铅板所能达到的防护射线效果。10cm混凝土比重2.4g/cm3约为1mm的铅当量；10cm含钡混凝土含钡比重2.7g/cm3约为2mm的铅当量），反方向厚度为1300mm。设备不同会有差异，应按照设备场地条件计算确定。此部分属于大体积混凝土，在结构设计时，应重点做好防止裂缝措施。一般构造配筋应采用小直径、小间距的分部钢筋，中间拉结筋设置加密。结构设计要明确施工缝的位置和做法，一般分底板、墙体、顶板三次浇筑混凝土，墙体高度较高，须采取施工措施不留缝。在三次浇筑界面处，为消除施工缝对射线防护的削弱，应将施工缝设计为台阶形状，设置滞水钢板，防止射线泄露。预留机电专业洞口有专业的做法和要求，不能留在主照射面，也不能是直线型。

16

对

于需要做电磁屏蔽的设备的房间，如核磁共振MRI，其设备对结构有特殊要求，结构设计时，必须按照设备场地条件要求设计，否则达不到医疗设备安装前场地验收条件，也会对后续医疗影像质量造成影像。核磁共振在磁体下方，对钢梁和钢筋混凝土中的钢筋有最小距离大于1.25m和含钢量的要求。

对于医院建筑，鉴于功能随着医疗技术和医用设备不断的进步和发展，只有适度超前，留有余地，才能更好地满足建筑全生命周期内的需求变化。