結構所-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，并影響了人們日常生產工作及大中小學生的正常學習。我院作為全國醫療建筑設計領域的排頭兵，立足上海、服務全國，發揮所長，為各地應急醫療臨時新建、改造、改擴建等與疫情相關基礎設施建設提供專業技術服務，為打贏國內疫情防控貢獻了重要力量。本文以上海交通大學醫學院附屬新華醫院發熱門診改擴建工程設計為例，總結了一些對此類改擴建項目采用鋼框架結構體系的設計心得體會。

一、 工程概況

上海交通大學醫學院附屬新華醫院發熱門診改擴建工程項目坐落于上海市楊浦區江浦路新華醫院院內，控江路南側，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。結構類型與原來相同，均為鋼框架結構。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、基礎設計

根據擬建場地的工程地質條件，本場地屬穩定場地，適宜本工程建造;第①層雜填土，土質差，施工時應予挖除; 第②層為粉質粘土層，地基承載力特征值為80kPa,可做本項目持力層。本場地的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，所屬的設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范圍內無飽和砂質粉土或砂土，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，場地及周圍無地下水污染源，根據上海市類似工程經驗，當地下水對混凝土有微腐蝕性時，地基土對混凝土也有微腐蝕性。設計時，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；工程考慮經濟性，根據地質勘查報告，經過計算分析比較，若采用獨立基礎，覆土較厚，基礎截面較大，同時沉降也比較大，因此采用了帶空腔的筏型基礎，局部采用條基或獨基。由于原建筑物周邊存在多處設備管線及障礙物，且建筑右側僅靠人行橫道，這些都給基礎設計帶來了很大的難度。為了避開管線及障礙物，結構采取了多種計算及構造上的處理措施，保證了基礎設計安全的同時，又不影響現有管線的正常使用。基礎計算時，嚴格控制基礎沉降及沉降差，本基礎最大沉降量約100mm。基礎平面布置圖如下圖所示：

新建部分基礎平面圖

三、 上部結構設計

對于鋼框架結構，除承受的豎向荷載外，抗側力（風荷載、地震作用等）要求也成為框架的主要承載特點。 鋼結構的布置要根據體系特征、荷載分布情況及建筑性質等綜合考慮。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。 框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調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。 構件的設計首先是材料的選擇。鋼框架設計比較常用的鋼材是Q235和Q345。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。出于經濟的考慮，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；而穩定起控制作用時，宜使用Q235。

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

目前多高層鋼結構中的樓板，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，常不再支設臨時豎向支柱，而由壓型鋼板承擔施工荷載；便于鋪設板內管線，并可在壓型鋼板凹槽內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、結語

本文以新華醫院發熱門診改擴建工程為例，介紹了鋼框架結構的設計要求及相關設計原則。通過對實際項目的操作，總結出鋼框架結構具有以下特點：抗震性能好，由于鋼材延性好，既能削弱地震反應，又使得鋼結構具有抵抗強烈地震的變形能力；自重輕，可以顯著減輕結構傳至基礎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，受到醫院方一致好評。