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摘要:以佛山市某應急醫院為例，介紹了裝配式集裝箱臨時性應急醫院的地基處理、基礎選型、上部結構設計、細部構造措施等?？偨Y了應急醫院的設計實施方案，以期為類似醫院的設計提供借鑒與參考。
關鍵詞:裝配式;集裝箱;應急醫院;上部結構;抗風措施
裝配式集裝箱結構相比于普通鋼結構，其標準化、模塊化、工業化、裝配化程度明顯提高。裝配式集裝箱建筑，憑借其綠色環保、施工便捷、抗震抗風、保溫隔熱、高性價比等優勢，在2020年防治新冠肺炎應急醫院建設中得到廣泛應用。
1工程概況
本工程為佛山市某應急醫院，地上1層，主要功能為標準病房及醫護用房等，基礎形式為筏板基礎，上部結構為裝配式集裝箱結構，應急醫院平面布置見圖1。
2應急醫院設計基本原則
本應急醫院建設工期僅有15d，采用集裝箱房及輕型鋼結構板房，其設計使用年限定為5年。鑒于本應急醫院設計年限僅為5年，其抗震設防類別定為丙類，結構安全等級定為二級。結構荷載作用及活荷載取值，參照GB50009—2012《建筑結構荷載規范》中的規定采用，考慮廣東地區強風頻繁，風荷載按50年重現期取值。集裝箱結構之間的連接應確保整體結構抗震抗風安全，設計時應與廠家緊密配合，確保連接構造安全可靠。
3地質資料
按地質年代、成因類型和巖性特征、土層稠密度或巖層風化程度將場地內巖土分層描述如下:第1層:雜填土。松散，主要由混凝土塊、磚塊、碎石、砂等建筑垃圾及黏性土組成，局部稍壓實，結構松散，土質不均;地基承載力特征值fak=90kPa;第2層:素填土。松散，主要由黏性土、砂土組成，局部含少量碎石、塊石，局部稍壓實，均勻性差;fak=70kPa;第3層:填砂。稍密為主，局部中密，主要由粉細砂組成，局部為中砂，均勻性較好;fak=110kPa;第4層:細砂、中砂。稍密，飽和，級配不良，局部為粗、礫砂;fak=120kPa;第5層:黏土、粉質黏土?？伤転橹鳎植寇浰?，含少量粉細砂;fak=100kPa。
4基礎方案比選
集裝箱臨時性應急醫院的基礎形式可采用混凝土獨立基礎、混凝土條形基礎或整體澆筑筏板基礎。臨建房屋應根據上部結構荷載及地質條件進行基礎設計，基礎混凝土強度等級不應低于C20［1］。
4.1獨立基礎
當地質條件較好，預估基礎變形較小，且工期允許的情況下，可采用獨立基礎形式，基礎大小應根據具體的上部荷載、地基承載力確定。基礎尺寸不宜小于700mm×700mm，厚度不宜小于300mm，基礎短柱截面不宜小于350mm×350mm，周邊的基礎短柱上設預埋板，與上部集裝箱焊接。
4.2條形基礎
根據地質條件、上部結構荷載及房屋形式，集裝箱應急醫院可采用整體性較好的條形基礎。條形基礎內設置構造鋼筋，以加強基礎的整體性及抗裂性。條形基礎寬一般取250～300mm，混凝土強度等級取C25或C30。
4.3筏板基礎
當地質條件較差，變形較大，可能產生一定的不均勻沉降時，應采用整體性較好的筏板基礎，筏板基礎厚度一般為300～350mm，當筏板中需要埋設管線時，筏板厚度根據具體情況適當加厚。混凝土強度等級取C25或C30，地質情況較好時，筏板配筋可按0.15%進行配置;下部有回填土或淤泥質土時，可將配筋率增加至0.2%～0.25%。
4.4基礎方案確定
本項目工期緊張，且基底土層為松散的雜填土，故最終采用筏板基礎方案，基礎與結構之間宜有可靠的錨固連接［2］。筏板基礎與集裝箱之間設置架空鋼梁(或預制混凝土塊)連接，架空層的高度根據排水管道安裝空間的需要確定為600mm。集裝箱四角布置架空鋼梁，典型布置示意詳見圖2。外圍架空鋼梁與筏板設鋼筋連接，架空鋼梁上部與集裝箱焊接連接，連接方式詳見圖3。
5上部結構形式確定
應急醫院建設周期很短，結構形式選擇應方便加工、運輸、安裝，應優先采用裝配式鋼結構，如集裝箱房、鋼框架和板式鋼結構等。本應急醫院采用集裝箱結構及板式鋼結構。普通病房、醫護區及醫技用房采用3.0m×6.0m、1.8m×6.0m兩種標準型號的集裝箱房。CT室及DR室因層高、承載力、防護等需求，采用板式鋼結構。
6上部結構設計
6.1上部結構的技術要求
1)上部結構的供貨方，應將整個上部結構作為一個產品供應，供貨方進行產品設計時，除應滿足荷載、防風、受力、變形等要求外，尚應符合國家現行標準的規定。2)上部結構集裝箱體間應可靠連接，節點連接構造應滿足結構受力和變形要求。上部結構應與基礎可靠連接，應采取有效的抗風及抗傾覆措施。3)上部結構應結合建筑平面功能進行布置，宜標準化、模塊化;因功能需要而產生的部分非標或大跨度結構(如CT、DR等特殊防護房間)，需進行專項結構設計。4)裝配式集裝箱臨時性應急醫院，箱體開洞應在設計時預先考慮，洞口邊緣四周應有加強鋼框架等補強措施。
6.2箱體結構抗風、抗傾覆要求
箱體結構應進行抗風、抗傾覆計算，比如箱體與架空鋼梁的連接節點計算、架空鋼梁與基礎的連接節點計算、架空區域的箱體底板的計算等。箱體結構應具有完善的節點連接構造和連接方式，以滿足結構整體受力和變形的要求。6.3屋面設備基礎設計附著在臨時性建筑上的設施、設備應與主體結構有可靠的連接，并應對其連接方式和承載力進行設計和計算［3］。集裝箱房自重輕、屋面承載力低(屋面活荷載標準值為0.5kN/m2)，送、排風機等設備放置在屋面時，容易導致振動及噪聲超標。振動較大的風機宜放置在地面，且基礎及支架與房屋結構基礎和構件脫開設置，避免噪聲和振動對患者產生影響。小型設備放置在屋面時，建議設立柱與箱體柱或屋面梁連接，立柱頂部設鋼梁連為一體作為設備的支撐體系，振動設備應采取減振措施，以避免振動及噪聲超標。
6.4屋面風管抗風措施
屋面風管出屋面高度2～4m，應設置風管支架及抗風拉桿，防止風管在強風時破壞，尤其強風壓的沿海地區，更應注重抗風措施。
6.5輕質坡屋面體系的抗風計算
輕質坡屋面的屋面板采用輕質材料并自帶保溫防水性能，其恒載、活載均較小，因此風荷載在輕質坡屋面設計中起控制作用。1)剛架的抗風設計。坡屋面體系的主要受力構件為剛架(鋼柱、鋼梁)，在《建筑結構荷載規范》第8章和CECS102∶2002《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》［4］(以下簡稱《門規》)附錄A中，均對輕質坡屋面的風荷載進行了規定。根據建筑不同區域及建筑物是否封閉等條件進行風荷載計算，風荷載與恒載、活載進行組合，在該組合工況下，剛架需滿足變形及應力的要求。2)檁條的抗風設計。檁條設計參考11G521－1《鋼檁條》的計算方法。《門規》附錄A規定了屋面檁條使用階段的風荷載，分為中間區、邊緣帶、角部3個分區取值，不同區域風荷載差異較大。根據檁條線荷載、跨度、屋面坡度、有無支撐等參數查《鋼檁條》圖集選用檁條。3)屋面板的抗風設計?！堕T規》附錄A規定了屋面板風荷載的計算方法。風荷載確定后，結合屋面板恒載、活載進行最不利荷載組合，根據廠家提供的屋面板及螺釘參數復核其受力要求。
6.6施工配合注意事項
應急醫院建設周期短，施工質量控制難度大，但重點部位、重點環節應加強質量控制。1)地基處理工程:回填土的壓實系數需要嚴格控制，如果回填土壓實不密實，后期會產生基礎沉降不均勻，集裝箱傾斜、密封位置開裂等質量事故。2)混凝土工程的配合比及強度控制:施工過程中應嚴格控制混凝土配合比，以保證混凝土的強度。3)連接節點控制:裝配式集裝箱建筑主要連接節點有基礎與架空鋼梁的連接、架空鋼梁與集裝箱體的連接、箱體間的連接3種，施工過程中應嚴格控制各種連接節點，以保證集裝箱體的結構受力、變形、抗風、抗傾覆的能力。
7結論
1)設計階段建筑布局確定后，建筑箱體布置圖與結構基礎圖應同時發送施工現場。施工單位在基礎底板施工時，應根據箱體位置進行架空鋼梁的預留預埋，以避免后植鋼筋(后植錨栓)而延長工期。2)上部結構(集裝箱房)作為一個產品供應，供貨方進行產品設計時，如醫院設計方有特殊要求(如屋面風機、鉛板防護等)，醫院設計方應及時提出要求，集裝箱供貨方考慮該要求，進行特殊定制，避免后期的拆除改造。3)設備訂貨應與基礎建設同步甚至更快，避免出現設備到場后無法安裝的情況。4)裝配式集裝箱建筑，具有標準化、模塊化及工業化程度高，施工便捷，抗震抗風，保溫隔熱等優勢，適用于建設周期短的臨時性應急項目。
參考文獻
［1］北京市質量技術監督局．建設工程臨建房屋技術標準:DB11/693—2017［S］．北京:北京城建科技促進會，2017．
［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部．施工現場模塊化設施技術標準:JGJ/T435—2018［S］．北京:中國建筑工業出版社，2018．
［3］上海市住房和城鄉建設管理委員會．臨時性建(構)筑物應用技術規程:DGJ08－114—2016［S］．上海:同濟大學出版社，2011．
［4］中國工程建設標準化協會．門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程:CECS102∶2002［S］．北京:中國計劃出版社，2012．
作者:狄玉輝 梁輝 孫飛虎 單位:中國中元國際工程有限公司