医疗项目结构改造设计及施工控制要点应用研究——以平安健康（检测）中心合肥项目为例

吴晋先

（阳光健康产业集团，上海 200082）

0 引言

随着国家逐渐对民营和外资机构开放医疗行业的准入，很多新建或者改建类医疗项目出现在人们的视野中，但是因为医院自身复杂的特性，其对改建类项目有着很高的设计施工要求，这其中就包括改建建筑的结构改造。结构改造不仅能使老旧物业重新投入使用，而且也能与老旧物业的区域位置优势相结合，给医疗投资机构带来优质的收益。

但是在医疗项目结构改造推进过程中往往容易出现很多技术难题，设计不够精准，结构加固施工质量难以把控，执行过程中出现很多问题。笔者长期从事医疗项目的工程管理工作，将利用真实项目案例结合理论知识分析医疗项目结构加固工程的管理要点，希望以此为行业内相关人员提供帮助。

1 医疗项目的结构改造特点及组成

1.1 结构改造的特点

原建筑物结构因为受到周边环境、使用功能需求变化等因素的影响，出现结构承载力不足或者现有结构形式不能满足使用需求的情况，工程技术人员通过增强结构承载力、改变结构形式等行为使原建筑能够满足新的使用需求，以上称之为结构改造。

1.2 结构改造的组成

结构改造主要由结构安全性检测、抗震检测、结构改造设计、结构改造施工、结构改造完工后复检等工作组成，其中结构改造设计和施工方式主要包括粘钢、碳纤维、结构托换、加大结构构件截面等类型。其次因为医疗项目自身的特点，结构改造加固需要考虑如下因素：室内新增垂直运输电梯、因平面布局改变新增隔墙荷载、因为医疗功能新增大型重载医疗设备如MRI、净化医疗空间重载空调机组、放射防护隔墙等。

2 平安健康（检测）中心合肥项目概况

该项目原为商业建筑属性，四层混凝土框架结构，建筑物总高度17.00m，配置两层地下室，抗震设防烈度为Ⅶ度（0.10g），基本风压0.35kN/m2，基本雪压0.60kN/m2。按原设计抗震设防类别为重点设防类，抗震等级为二级。现根据开发要求将此楼改造为影像科专科医疗中心，抗震设防类别设定为标准设防类，抗震等级为三级。但是因为需要新增室内使用电梯若干，配置PET-CT、PET-MRI、MRI、CT 等大型重载医疗设备，新增开挖污水处理站、衰变池，新增铅、硫酸钡防护隔墙等设施，需要对原有建筑的结构进行改造及加固。

3 结构改造设计方法

3.1 结构检测

一般涉及结构改造类的医疗项目多为需要改变原建筑物规划使用功能的改建项目，根据《上海市建筑装饰装修工程管理实施办法（20200310）》以及《现有建筑抗震鉴定与加固规程（DGJ 08-81—2015）》规范文件，对于结构承载力增加超过5%，侧向刚度增加超过10%的改建项目都需要进行结构安全性检测和抗震检测，以便为新的结构改造设计和图审工作提供基础参考数据。因此在正式开始结构改造设计工作之前，需要完成结构检测和抗震鉴定验算工作，复核待改造建筑的结构安全稳定性，提供结构设计的必要信息参数，具体工作包括如表1 所示。

表1 结构检测内容

3.2 结构功能改变分析

结合平安健康（检测）中心合肥项目实际案例，利用新的平面规划布局进行结构改造整体情况分析，主要包括如下。

3.2.1 结构拆除和新增分析（见表2）

表2 原有结构拆除及新增分析

3.2.2 设计荷载取值分析

使用功能变更部分，因为考虑到原建筑物规划用途为商业，原设计楼面活荷载3.5kN/m2，现在需要改造成专科医疗中心，整体使用功能变化引起荷载设计取值发生较大变化，主要包括如下部分：

（1）新增隔墙：新的平面布局内增加大量房间用作医疗诊室以及其他医疗功能房间，所以新增隔墙荷载，其中普通隔墙荷载计算包括75 系轻钢龙骨、双层石膏板隔墙（8mm）、双层无机预涂板（6mm）、内衬防火岩棉板（75mm），层高按照 4.8m 进行计算，计算公式如下：4.8m×0.62kN/m2=2.97kN/m，取值 3.0kN/m，根据《建筑结构荷载规范（GB 5009—2012）》5.1.1-6，隔墙灵活布置取1.0kN/m2作为楼面活荷载计入。

（2）新增防护类隔墙：医疗改造项目中通常还会包含放射防护墙体的砌筑，防护墙体需要考虑以实心砖墙外挂防护铅板的形式，具体采用240mm 实心砖墙，容重20kN/m3。防护铅板10mm，容重114kN/m3。层高4.8m 墙体线荷载计算公式如下：4.8×（0.24×20+0.01×114+1）=33kN/m。

（3）设计荷载取值调整：根据新增医疗功能区域对原设计荷载取值进行调整如表3 所示。

表3 新增功能荷载取值分析

3.3 结构承载力验算

根据现有建筑平面条件，以及新的医疗建筑使用功能对荷载的需求，采用盈建科（YJK）软件进行结构计算建模，验算原结构构件的承载力，获得如下信息：

（1）建筑结构基础：整体情况良好，能够满足使用需求。

（2）结构柱：整体情况良好，但是部分结构柱承载力不足。

（3）梁构件：一、三四层局部区域不能满足使用需求，二层在布置大型医疗设备PET-MRI 等较重荷载房间下侧，原梁构件普遍不能满足结构承载力要求。比如以二层的部分梁构件为例，大型医疗设备及防护墙体集中的区域，按照原截面建模计算，现在配筋计算值约为原设计配筋值的1.5~2 倍。

（4）楼板构件：一、三四层局部区域不能满足使用需求，二层原楼板为 150mm 厚，配筋为双层双向 C10@180（436mm2），经计算板支座配筋普遍不足，板底主筋部分不足，在240mm 混凝土墙直接落于板上的区域，更为明显。

3.4 加固方案制定

结合结构计算模型中结构承载力的验算以及现场实际情况，为了减少现场施工作业量，一般建议尽量采用以干式加固为主的改造方式，主要构件加固方式如表4 所示。

表4 主要结构构件加固方式

4 结构改造施工工艺及质量管控要点

本文主要结合如下结构改造工艺种类对结构改造施工工艺及质量控制进行分析：原有结构拆除及处理、植筋工程、碳纤维、粘钢加固工程、加大截面及灌浆料加固工程。

4.1 原有结构拆除及处理

拆除工程常规施工流程如下：搭设脚手架→拆除高层楼面→拆除结构梁→拆除脚手架→拆除低层楼面→拆除结构梁→拆除脚手架→以此类推从上至下直至拆除结束→拆除全部施工脚手架→清理场地。

对于高大建构筑物的拆除方式有：爆破拆除、机械拆除及人工拆除，参考案例由于设计要求，考虑到不能对结构有影响，该建筑物的拆除不宜采取机械拆除和爆破拆除，只能够采用静力切割和人工破碎结合的方法进行拆除施工，同时因为层高均为5m 多，需要用钢管顺内墙及结构梁搭设脚手架方可拆除施工。

拆除施工顺序设置如下：先进行放线经过多方确认后再进行破除，先中间破除后边缘静力切割，先破除楼面，再破除大梁，破除时保留与不需拆除的梁板距离保持500~600mm 的距离，破除中间部位以后需保留钢筋，最后进行连接处的静力切割。

4.2 植筋工程

参考项目植筋部位主要在梁和板的加大截面处，以及新增梁板钢筋与原柱和原梁的连接处。钢筋采用HRB400 级热轧钢筋，fy＝360kN／mm2，植筋胶应该具有检测报告和质保书等资质文件，植筋加固图纸可参考如图1、2 所示。

4.2.1 植筋施工工艺流程

植筋孔定位→机械钻孔→人工清孔→钢材锈斑清除→锚固胶比例搭配→植筋→钢筋固定保护→力学检测

4.2.2 植筋施工的工艺控制要点

（1）植筋孔内的尘屑应该清理干净，钢筋和螺栓应该完成除锈，锚固胶的配置比例应该准确、锚固胶应该搅拌均匀、植筋孔内的锚固胶应该密实。

（2）锚固胶在使用前应该检查包装桶内的胶是否有沉淀，如有积沉应搅拌均匀。

图1 新增梁植筋

图2 新增板植筋

（3）冬季施工期间，锚固胶会结晶变稠，需要进行加热直到结晶消除搅匀，冬季施工一般搅拌时间延长3min。

（4）如果平均温度低于-5℃，需要同时将植筋孔锚固部位加温到零度以上（维持24h 以上）。

4.3 碳纤维加固工程

碳纤维布加固修复提高结构的抗拉强度、抗弯抗剪强度以及抗震承载力，而且耐久性、耐腐蚀性好，同时能够提高柱抗延性2~4 倍。质地较轻、材质柔软、方便工人粘贴，最大的优点是在不增加结构构件自重和结构构件截面尺寸的前提下达到加固效果，因而目前广泛使用。参考项目案例的碳纤维主要加固在板底，还有部分板面的负弯矩位置，具体部分图纸如图3 所示。

图3 板面碳纤维加固大样

4.3.1 碳纤维施工工序

施工准备→结构构件表面处理→涂刷底层树脂胶水→纤维布粘贴面找平处理→涂浸渍树脂并粘贴碳纤维布→表面防护

4.3.2 施工质量控制要点

（1）清除待加固结构构件的表面混凝土直到出现构件骨料，梁和柱转角处打磨成弧状（圆弧半径大于等于20mm），表面凹凸需要修复平滑，表面粉尘清除干净，并保持平整。

（2）配制底层树脂，底层树脂需要被均匀涂抹于混凝土表面，务必在树脂胶表面干燥后再进行后道工序。

（3）配制找平材料，参考案例项目现浇板、梁的表面都略有不平，采用找平料将缺陷部位填补平整，待找平材料表面干燥后，涂刷基底树脂。

（4）配制粘结剂应顺时针搅拌，防止灰尘等杂质混入。搅拌好后的黏结剂抓紧使用，粘贴前应对构件表面再次擦拭，确保粘贴面无粉尘，将已按设计要求尺寸的碳纤维迅速粘贴到位。

（5）粘贴碳纤维布时，碳纤维布内的气泡需要排出，碳纤维布与混凝土表面粘贴紧密，黏结剂需要被充分渗入纤维之间的缝隙内。严格按设计要求粘贴，在碳纤维表面再进行黏结剂涂抹，待基底树脂干燥后再粉刷1:2 水泥砂浆保护。

（6）用手压碳纤维布的方法进行检查，如无空洞声或无气泡表示已粘贴密实，如有空鼓应用针管进行注胶修补。当空鼓面积大于100cm2时，空鼓处的碳纤维需要进行切除，重新接贴碳纤维布，并按规范要求搭接。施工质量检测按照规范，在现场进行抗拉强度检测。

4.4 粘钢加固工程

进行加固使用的粘钢钢板各项性能需要符合规范和设计的要求，钢板不得使用无出厂合格证，无检测报告和无标识的钢材，参考案例项目粘钢主要是在框架梁底和梁顶位置，钢板粘贴工艺流程可参考如下：

障碍物清除→放线→化学锚栓植入→清理粘构件表面→钢板排产、栓孔制作→钢板锈斑清除→钢板安装→胶水涂刷并粘贴钢板→防锈漆涂刷→检测

4.5 加大截面及灌浆料加固工程

参考项目加大截面施工主要为框架梁的截面加宽加高等，具体可以参考如下图纸，如图4 所示。

图4 梁加大截面大样

灌浆料施工流程：

（1）原有混凝土结构表面凿毛，浆料应从一个方向灌入，直至从另一个方向溢出，不仅有利于排出空气，而且可以确保灌浆料填入充实。

（2）灌浆动作应连续进行不能间断，同时应最大限度缩短作业时间。

（3）在灌浆作业过程中不应该振捣，每批次的灌浆厚度不应该超过100mm。

（4）如果有比较长的结构构件需要进行灌浆，需要进行分阶段施工。

（5）灌浆过程中如发现表面有少量水渍分泌出来，可以利用少量CGM 干料进行处理，以便上述水分的挥发。

（6）为了防止还没有达到强度的灌浆层受到损坏，在灌浆一直到脱模前，应该避免灌浆层受到振动和碰撞，同时应该及时处理灌浆过程中的跑浆问题。

（7）在灌浆施工结束30min 内，应立即采取适当措施进行养护，比如喷洒养护剂、覆盖塑料薄膜以及加盖岩棉被等，或者在灌浆层终凝后立即采取洒水保湿养护的措施。

5 医疗项目结构改造工程管理的结论与建议

综上所述，医疗项目的结构改造施工较为复杂，特别是涉及改变原有建筑功能属性，以及新增大型重载医疗设备而引起原有建筑结构整体进行改造加固的项目，其中结构设计及施工应该作为整改项目的质量管控重点来控制。本文根据实际施工项目案例阐述此类项目的设计施工管控流程及质量管理重点，希望上述管理办法能给类似项目带来一定的参考价值。