结构所-苗爱永  著

目前“新型冠状病毒”仍在世界各地扩散蔓延，严重危害着全世界人民群众生命安全和身体健康，并影响了人们日常生产工作及大中小学生的正常学习。我院作为全国医疗建筑设计领域的排头兵，立足上海、服务全国，发挥所长，为各地应急医疗临时新建、改造、改扩建等与疫情相关基础设施建设提供专业技术服务，为打赢国内疫情防控贡献了重要力量。本文以上海交通大学医学院附属新华医院发热门诊改扩建工程设计为例，总结了一些对此类改扩建项目采用钢框架结构体系的设计心得体会。

一、 工程概况

上海交通大学医学院附属新华医院发热门诊改扩建工程项目坐落于上海市杨浦区江浦路新华医院院内，控江路南侧，东临江浦路，周边人口众多，基地周边有地铁8号线和正在施工的18号线，交通便利。原感染科发热门诊紧邻江浦路，原有建筑面积约为460平方米，地上两层，现改扩建部分新加面积约700平方米，总建筑面积为1164.33平方米。结构类型与原来相同，均为钢框架结构。建筑高度为9米，一层层高4.8米，二层层高4.2米。

外立面实景图

二、基础设计

根据拟建场地的工程地质条件，本场地属稳定场地，适宜本工程建造;第①层杂填土，土质差，施工时应予挖除; 第②层为粉质粘土层，地基承载力特征值为80kPa,可做本项目持力层。本场地的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，所属的设计地震分组为第一组，地基土属软弱土，场地类别为Ⅳ类；本场地属抗震不利地段。场地浅层20m范围内无饱和砂质粉土或砂土，可不考虑地基土液化问题。本场地地下水位较高，地基土在地下水之下基本呈饱和状态，场地及周围无地下水污染源，根据上海市类似工程经验，当地下水对混凝土有微腐蚀性时，地基土对混凝土也有微腐蚀性。设计时，浅层孔隙潜水地下水位埋深建议按不利因素考虑，高水位取0.5m，低水位可取1.5m。

本工程±0.000相当于吴淞高程系3.700m，基底相对标高-2.500m；工程考虑经济性，根据地质勘查报告，经过计算分析比较，若采用独立基础，覆土较厚，基础截面较大，同时沉降也比较大，因此采用了带空腔的筏型基础，局部采用条基或独基。由于原建筑物周边存在多处设备管线及障碍物，且建筑右侧仅靠人行横道，这些都给基础设计带来了很大的难度。为了避开管线及障碍物，结构采取了多种计算及构造上的处理措施，保证了基础设计安全的同时，又不影响现有管线的正常使用。基础计算时，严格控制基础沉降及沉降差，本基础最大沉降量约100mm。基础平面布置图如下图所示：

新建部分基础平面图

三、 上部结构设计

对于钢框架结构，除承受的竖向荷载外，抗侧力（风荷载、地震作用等）要求也成为框架的主要承载特点。 钢结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及建筑性质等综合考虑。一般要保证刚度均匀，力学模型清晰。尽可能限制大荷载或者移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。 框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。 构件的设计首先是材料的选择。钢框架设计比较常用的钢材是Q235和Q345。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。出于经济的考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。当强度起控制作用时，可选择Q345；而稳定起控制作用时，宜使用Q235。

连接节点的设计是钢结构设计中的重要内容之一。节点设计与构造是保证钢结构安全的重要环节，对结构受力性能有着极其重要的影响。各种钢结构灾害事故分析表明，许多钢结构是由于节点区首先破坏而导致建筑物的整体破坏。钢结构节点区的受力状况比较复杂，构造要求相当严格，应引起设计人员的足够重视。节点设计一般应遵循的原则（1）节点受力、应力应满足传力简洁、明确的原则，尽量使计算分析与节点的实际受力情况一致；（2）保证节点连接点的连接有足够的强度，使结构不致因连接较弱而引起破坏；（3）节点连接应具有良好的延性，避免节点的局部压屈或脆性破坏，应采用合理的细部构造；（4）构件的拼接一般应按等强度原则设计；（5）尽量简化节点构造，以便于加工与现场安装调整。

目前多高层钢结构中的楼板，多采用压型钢板组合楼板，组合楼板施工速度快，不再采用支模施工，常不再支设临时竖向支柱，而由压型钢板承担施工荷载；便于铺设板内管线，并可在压型钢板凹槽内埋置颠簸装修用的吊顶挂钩。用圆柱头焊钉穿透压型钢板焊接在钢梁上翼缘后，使施工时对钢梁起侧向支承作用。在使用阶段压型钢板可作为混凝土楼板的受拉钢筋，也提高了楼板的刚度。采用圆形焊钉，传递压型钢板与混凝土叠合面之间的剪力。

四、结语

本文以新华医院发热门诊改扩建工程为例，介绍了钢框架结构的设计要求及相关设计原则。通过对实际项目的操作，总结出钢框架结构具有以下特点：抗震性能好，由于钢材延性好，既能削弱地震反应，又使得钢结构具有抵抗强烈地震的变形能力；自重轻，可以显著减轻结构传至基础的竖向荷载和地震作用；充分利用了建筑空间，由于梁柱截面较小，一定程度增加了建筑有效使用面积；施工周期短，建造速度快。本项目从设计至交付使用仅用了约2个月的时间，为上海的防疫工作添砖加瓦，受到医院方一致好评。