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地震中倒塌的建筑
文/张宸瑞（天津市建筑设计院医疗设计院高级工程师）  
医疗建筑，对人民日常生活及防灾救灾方面起着重要作用，尤其在遇到自然灾害之时，它应确保医疗功能正常发挥，主体结构不能破坏，至少在相同地震作用下，医院建筑的破坏程度应大大轻于普通建筑。因而，国家相关法规、规范对医疗建筑的抗震安全要求，是高之又高。
那么，在医院的建设过程中，医院建筑的抗震设计应如何特别考虑呢？

医院建筑抗震设防参数的确定
建筑结构抗震设防参数主要有抗震设防烈度、设计基本地震加速度、场地类别以及设计地震分组等，其中，受到建筑性质影响的两个参数，是抗震设防烈度和设计基本地震加速度。此处的“建筑性质”，即《建筑工程抗震设防分类标准》中的抗震设防类别。
医院建筑属于重点设防类建筑，即乙类建筑。国家规范《建筑工程抗震设防分类标准》中以强制性条文的形式规定了乙类建筑应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。此处体现出规范对医院与住宅、普通办公楼等标准设防类（即丙类）建筑要求的不同之处，即提高一度采取抗震措施，而地震作用仍按本地区烈度采用。
抗震措施可以理解成为了保证结构构件满足一定的可靠度而人为采取的一系列加强措施，它对结构体系、方案的影响不大。地震作用可以简单理解为建筑承受的地震力，抗震设防烈度每提高一度，地震力即增加近100%，地震基本加速度每提高一档，地震力即增加50%～100%，可见其对结构计算影响之大。它直接影响到结构体系、结构方案的选取。
那么，是否可以直接按照上述规定，无需增大地震作用，仅提高抗震措施呢？答案恐怕是否定的。
2008年12月27日，《中华人民共和国防震减灾法》由中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会第六次会议修订通过，修订后的《中华人民共和国防震减灾法》自2009年5月1日起施行。其中第三十五条规定：“新建、扩建、改建建设工程，应当达到抗震设防要求。重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程，应当按照国务院有关规定进行地震安全性评价，并按照经审定的地震安全性评价报告所确定的抗震设防要求进行抗震设防。建设工程的地震安全性评价单位应当按照国家有关标准进行地震安全性评价，并对地震安全性评价报告的质量负责。 前款规定以外的建设工程，应当按照地震烈度区划图或者地震动参数区划图所确定的抗震设防要求进行抗震设防；对学校、医院等人员密集场所的建设工程，应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工，采取有效措施，增强抗震设防能力。”
2009年4月23日印发文件截图
中国地震局于2009年4月23日印发文件（中震防发[2009]49号文），明确了医院建筑的抗震设计要求：按照修订的《中华人民共和国防震减灾法》，医院及学校在进行地震作用计算时，地震基本加速度应在本地区标准规定的基础上提高一档采取。该文件提高了医院的抗震能力，同时也加大了结构计算的难度以及建设成本。以河北省迁安市某结构高度为32.4m的框架-剪力墙结构为例，在不同建筑性质依据不同规定设计时，抗震参数的选取如下表：
表1 不同建筑性质依据不同规定设计时，抗震参数的选取
从表中可以看出，抗震参数自上而下越来越严格，意味着结构计算结果想要满足规范的规定越来越困难，建设成本越来越高。
建标函【2009】50号文件截图
我院在全国多个省份有着丰富的医院建筑设计经验，各地对于上述中震防发 [2009]49号文的理解和执行情况有所不同，从国家住建部的发文情况来看，在2009年6月29日，住建部标准定额司曾发布（建标标函 [2009]50号）文件，提出医院建筑仅按照《建筑工程抗震设防分类标准》的规定执行即可，然而在2016年2月18日，住房城乡建设部发出第1041号公告，该公告宣布一批文件已失效，其中即包含建标标函[2009]50号文件。故截至目前，相关有效文件仍然只有中震防发[2009]49号文件，原则上应该按此执行。
住房城乡建设部发出的第1041号公告截图
宣布失效的文件目录节选
综上所述，抗震设防参数直接影响结构方案、建设成本，在医院建筑的建设前期，应第一时间明确建设项目的抗震设防参数，为确保设计参数的有效性、准确性，应由建设单位向当地的地震局、住建部门及相关部门确认抗震设计依据。

建筑方案的确定
建筑造型对结构抗震安全的影响非常大。在上述抗震参数确定的情况下，合理的建筑方案对结构抗震十分有利。当建筑方案存在平面不对称、凹凸不规则、开大洞、立面竖向收进不规则、墙、柱竖向不连续等影响结构规则性的情况时，极易造成结构计算无法满足规范要求，严重时会造成结构超限，需进行超限审查，这样无论从设计周期还是建设成本的角度看，代价都是很大的。
故建议对于医院建筑，在满足医院功能的前提下，宜尽量避免复杂的建筑形体，建筑平面及立面应尽量对称、连续，符合抗震规范对于规则建筑的要求。

非结构构件及机电工程的抗震设计
医院建筑中，隔墙众多、办公家具多、设备复杂、管线多，上述物品均需考虑抗震，应与主体结构采取可靠固定连接措施，设备管线应设置抗震支架，在地震发生时应尽量避免发生倒塌、脱落等情况，避免造成医院功能中断及人员伤亡。具体可依据国家规范GB50981-2014 建筑机电工程抗震设计规范、GJ339-2015非结构构件抗震设计规范等规范执行。

后期使用及加固改造
在医院建成后的使用过程中，使用单位应注意不得随意改变房间的使用功能，不得随意增建加层、夹层，否则可能引起结构受力状态的改变，会在地震时发生更严重的破坏。若需对医院进行改造，应联系设计单位根据改造方案进行全面验算，对需加固处理的部位进行正规的加固设计和施工。我院推出的医院建筑全生命周期设计咨询服务可为业主提供全过程的设计咨询，同时拥有丰富的医院加固改造经验，可针对不同使用阶段提出合理优化的设计建议。
有时，一些老旧医院甚至原设计为非医院功能的建筑需通过功能提升改造满足当前的医院使用功能，此类情况首先需考虑的，就是该建筑能否满足当前规范的抗震要求。
根 据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）第3.1.1条规定：建筑物改造或增容、改建或改扩建前；建筑物改变用途或使用环境前，应进行可靠性鉴定。
根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）第1.0.6条规定：原设计抗震设防要求提高的建筑、需要改变结构的用途和使用环境的建筑，应进行抗震鉴定。
故当已建成项目用途改变、抗震设防要求改变时，需建设单位委托有相关资质的鉴定机构依据现行国家、地方相关规范及标准，对已建成的建筑结构进行鉴定并取得鉴定报告。由鉴定报告给出本项目是否需进行加固及加固目标。而后可由设计单位结合鉴定报告内容确定加固方案、进行加固设计，以满足现行规范对建筑结构承重、抗震安全的要求。

提升医院建筑抗震性能的方法
要想提高医院建筑的抗震安全性，合理的建筑方案是根本。对抗震有利的合理建筑方案，具有先天的抗震优势，在项目方案阶段是值得各个专业共同研究的重点。
建筑方案确定后，就需要拿出对应的结构设计方案，结构方案大体上有传统的结构体系（钢筋混凝土框架结构、框架剪力墙结构、钢框架结构、钢框架-支撑结构等）、采用消能减震技术的结构体系及采用隔震技术等思路。
传统的建筑结构抗震设计，是依靠增加构件的强度、刚度和延性来增加结构构件的承载力来抵御地震作用，简单来说就是地震力越大，结构构件就需要越强，即“以刚制刚”的“硬抗”，而地震力在建筑结构中的作用，却恰恰也是“吃硬不吃软”，构件截面越大，其所吸收的地震力越强，二者不断“恶性循环”，所以只能不断加大配筋、增大截面，直到能完全抵抗地震力的程度。因此，在高抗震烈度地区，上述“硬抗”的结构设计思路，在平面复杂的医疗建筑中已经遇到了瓶颈，剪力墙数量不断增加、厚度不断加厚，柱子截面也不断增大，抗震烈度高时，往往会严重影响建筑功能的发挥。
相对于传统的设计思路，采用消能减震技术的建筑结构体系，就像是打太极一般“以柔克刚”的“消能”方法，它采用可以吸收消耗地震能量的专用消能部件，如防屈曲约束支撑、软钢剪切阻尼器、黏滞阻尼器、粘弹性阻尼器等，这些部件具有极大的耗能能力，在强地震中能率先消耗结构的地震能量，迅速衰减结构的地震反应，并保护主体结构和构件免遭损坏，确保结构在强地震中的安全。它们“以疏代堵”的耗散地震能量，地震灾害发生之后只需更换损坏的消能部件即可，同时节约了传统结构构件所占用的建筑空间。消能减震技术在提高结构抗震安全性能的前提下，给建筑带来很高的综合经济性，而这种体系的计算分析的复杂繁琐程度，比起传统设计方法，计算工作量增加了近一倍，并且计算分析手段也从传统的仅需进行结构弹性阶段线性分析，增加到除上述分析外还需进行结构弹塑性时程分析，另外还需进行消能器周边结构构件的性能化设计，这对结构设计师提出了更高的专业技术要求。
隔震技术是将整个建筑与地基基础“脱开”，通过设置隔震支座、隔震沟来“阻断”或减弱地震作用的传递。医院建筑往往管线错综复杂，水平管网和垂直管井众多，采用隔震技术对于医院建筑的管线变形处理措施具有很大挑战，同时隔震构件和相关措施在建设成本上占了很大比例。

随着我国地震灾害经验的积累以及经济水平的发展，国家相关规范对于医院建筑的安全性要求将越来越高，故医院建筑的抗震防灾性能会不断提升，作为建设单位，需认识到医院的建设成本将会不断提高；作为设计单位，医院建筑的抗震设计难度会逐渐增大，这对设计单位的技术水平提出更高的要求，应在满足使用功能和抗震安全的前提下，拿出最经济合理的结构设计方案。