谈医疗建筑放疗中心防辐射结构设计与施工
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摘要 医技楼作为医疗建筑的重要组成部分，其特殊的功能要求决定了其结构设计的特殊性，尤其对辐射污染的控制。文章着重阐述了医疗建筑设计中医技楼的防辐射结构设计要点，以及核医学科室防护体大体积混凝土施工技术措施。
关键词 医疗建筑 防辐射 大体积混凝土
一、楼面活荷载取值
参考《全国民用建筑工程设计技术措施》关于有医疗设备的楼（地）面均布活荷载取值规定和医疗工艺专业提供的使用荷载，一般防辐射医技房和其他专用房间的均布活荷载取值见表1。
二、放射影像科室结构设计
医技楼放射科包括X光室、CT、DSA、核磁共振（MRI）及相应的控制机房等特殊房间。为了防止这些房间内设备对人体的电离伤害，应增加房间的墙及楼板厚度以隔离辐射伤害，墙体一般采用钡砂浆砌筑370mm厚实心粘土砖墙或200mm～300mm厚混凝土墙。若采用混凝土墙体与主体结构整浇，虽然屏蔽效果好，但混凝土墙因刚度较大，常因不能均匀布置而造成结构刚心与质心偏移过大，增加扭转效应，对主体结构抗震有不利影响；而采用实心砖墙作为围护结构时，施工较为简便，但对砌筑质量有一定要求。一般建议采用370mm厚实心砖墙，砌筑质量为A级，砂浆饱满度要求高，若不能满足要求，可以通过在墙体外挂铅板或分层涂刷钡水泥来提高防辐射能力，墙外防护层的粉刷由专业厂家配合施工。
医技房楼板建议采用现浇混凝土厚板结构，节约层高，利于砌体隔墙灵活布置，房间顶板和底板混凝土厚度一般在180mm～250mm间取值。由于控制机房和设备用房需要铺设各类管线和专门设备检修管沟，房间楼板一般需降板处理。管线铺设后用混凝土等垫层材料填充，同时可以隔离部分设备的振动，减少医疗设备的影响。对于X光、 CT 、ECT、 DR、 DSA等设备的房间一般降板300mm，而核磁共振（MRI）机房需降板450mm。
核磁共振（MRI）机房地面和墙面采用0.4mm厚的紫铜板，接缝和孔洞长边平行于磁场分布方向，避免阻断磁场的通过，降板内的二次混凝土回填不得添加钢筋等金属材料，防止外界的磁场干扰。
另外应注意为避免冷冻机房中水泵等振源对核磁共振（MRI）等设备的正常运行可能造成的影响，设计时核磁共振设备应远离振动源，否则应采取有效的隔振和减振措施以保证核磁共振设备的正常运行。
三、核医学科室结构设计
现代医院医技楼常配有直线加速器机房和钴60机房，一般独立设置在地下一层，与主体结构设缝分开。
核医学机房防护体屏蔽设计一般有以下几种形式：
单一材料同等辐射防护体（图1-a）：一般利用混凝土作为辐射防护材料，适用于近距治疗室（后装治疗室），其他大型放疗设备治疗室不宜采用。
单一材料主次辐射防护体（图1-b、1-c）：这是目前最常见的辐射防护体。该种辐射防护材料相对比较便宜，施工技术较为成熟。
复合材料主次辐射防护体（图1-d、1-e）：主射线方向使用高密度辐射防护材料，在次射线方向使用小密度辐射防护材料，或在治疗机房内铺设铅板或防中子辐射材料。这种辐射防护体可以减少辐射防护体的厚度，提高房间使用面积，尽管这种材料价格较混凝土贵，但是其辐射防护效果更好，易于回收利用。
辐射防护材料一般使用防辐射混凝土，它是一种由胶结材料与重集料组成的混凝土，除具备普通混凝土的基本性能外，还能有效屏蔽α、χ、γ射线和中子流的辐射。在混凝土中提高重元素的数量可以有效提高材料吸收射线的能力，增加材料中的轻元素数量可以削弱中子辐射。常用的防辐射混凝土是硫酸钡重晶石及硫酸钡砂。
对于主次辐射防护体，由于直线加速器可做360°旋转，所以顶板防护等同于墙体，其主射线方向钢筋混凝土墙或顶板厚2.30m ～2.60m，副射线方向混凝土墙或顶板厚度取1.30m ～1.60m，具体尺寸需要与设备专业厂家密切配合来确定。
为了保证厚板的模板及支撑满足施工要求，避免产生混凝土裂缝，防护体楼板可以设计成上下两层，板间设施工缝，下层板作为受力结构进行计算配筋，上层板只配构造筋和温度筋，不仅可以减少混凝土的水化热，还可利用分层施工形成的结构承受二次施工时的荷载。
由于防护体墙板厚度大，墙体的配筋采用小间距、小直径多层双向布置构造钢筋，各层网片之间用拉结钢筋固定。另外，墙洞必须由各专业配合预留，设备穿墙预埋管线应沿墙厚呈U状预设（图2），室内应避开主射线照射区域。
四、大体积混凝土施工技术措施
核医学科室结构防护体属于大体积混凝土，虽有利于屏蔽射线，但是大体积混凝土容易产生裂缝造成辐射外泄，使放疗房间难以达到防辐射的功能要求，因此大体积混凝土施工的主要难点是控制裂缝。裂缝的形成主要有以下两个原因：一是温差裂缝，由于混凝土中水泥的水化放热，大体积混凝土内部升温幅度比表层大，而且内部降温速度比表层慢，因此混凝土内外形成较大的温度差，随之形成的温度应力超过混凝土极限抗拉强度导致混凝土表面形成温度裂缝；二是收缩裂缝，如果混凝土中的水和水泥用量高，其散热和硬化过程中就产生很大的收缩应力，超过混凝土极限抗拉强度后就会产生收缩裂缝。
因此，为防止裂缝发展，保证医疗工艺防辐射要求，大体积混凝土施工应考虑如下问题：
1.为了限制大体积混凝土墙板产生裂缝，选用低水化热水泥，掺入适量的粉煤灰和缓凝型外加剂，也可加纤维抗裂膨胀剂，减少单方水泥用量。
2.为了防止混凝土收缩裂缝，减小水灰比，优化混凝土配合比，在混凝土上覆盖保温同时外加暖棚，减少大体积混凝土内外温度差，保证内外温差不大于25℃，混凝土表面与大气温差不大于20℃，控制混凝土入模温度在25℃以下。
3.合理分段留施工缝，可按底板、厚墙、顶板分三次浇筑。施工缝结合现场情况设为台阶状，并设置止水钢板，以防止射线的渗透。
4.保证混凝土均匀密实。严格控制投料顺序和搅拌时间，保证合理水灰比和塌落度。浇筑时防止混凝土发生离析，混凝土采用分层浇筑和二次振捣，振动棒采用行列式移动，快插慢拔，在振捣上一层混凝土时，振捣棒插入下一层50mm ～100mm，振捣到表面出浆为宜，防止漏振和欠振，保证振捣密实。对于板与墙相交部分，应待墙体混凝土振捣下沉稳定后，再继续浇筑顶板混凝土。
5.在墙体和顶板选出有代表性的测温点，在此点混凝土表面以内100mm和中心处埋设测温线，用测温仪进行测量，局部最厚部分做重点温度监控，保证所有测点的温差小于25℃。
6.对混凝土采取长时间养护，顶板顶部可采用蓄水养护，顶板底部可以采用喷水养护，墙体可以外挂麻布或草帘加薄膜覆盖等措施，减少混凝土内外温度差，养护时间不少于14天。
五、结束语
医学影像科是医院医技保障的核心科室之一，根据医疗工艺要求和辐射防护标准，放射科和核医学等涉及二次深化设计的工艺需和结构专业密切配合确定防护墙厚度及预留设备孔洞。医疗建筑的结构设计，也需要和建筑、电气、给排水、暖通、智能专业合作才能完成。
参考文献
[1] 中国建筑标准技术研究院.全国民用建筑工程设计技术措施――结构[M].中国计划出版社，2003
[2]杭元凤，于泓.医用建筑规划[M]. 南京： 东南大学出版社，2010
[3]大体积混凝土施工规范GB50496[M].北京：中国建筑出版社，1987