既有医院建筑功能升级的竖向扩展技术措施

引言：

医疗事业的飞速发展，迫切要求医院具备更高效的功能空间，以满足日益增长的就医需求。然而，土地资源的有限性使得传统的横向扩建方式受到限制。在这种背景下，竖向扩展作为一种创新的解决思路逐渐被广泛关注。竖向扩展不仅能解决土地资源紧张的问题，还能在有限的空间内实现医院功能的全面升级。然而，这一过程面临的技术挑战不可忽视，建筑结构的适应性、空间资源的优化以及施工管理等方面的问题都需要被细致考虑。通过对这些问题的深度分析，本文将探讨如何通过一系列有效的技术措施实现竖向扩展，以期为医院建筑的功能升级提供切实可行的方案。

1.既有医院建筑功能升级的背景

1.1 医院建筑功能需求的变化

医院同样属于社会基础设施，具有重要的公共服务属性。由于医疗水平提高以及人口老龄化等现象的出现，使得医院的功能需求产生新的变化，医院不仅需要满足治疗功能需求，更要满足预防、康复、综合医疗服务等多种功能需求，且对患者的就医体验要求也有所提升，医疗技术日新月异更新换代，这就需要医院建筑随之跟进，在满足基本的治疗需求之外，适应多样化的服务需求。

1.2 竖向扩展的背景、必要性

在医院建筑中，由于城市化进程的推进以及土地日益稀缺，传统的医院建筑单纯横向扩展往往无法满足未来医院建筑设计中功能扩展的需要。竖向扩展的医院建筑是今后应对医院建筑功能的拓展并进行竖向扩展的一种新型解决方案，具有高效利用现有空间、增加医院建筑建设楼层和创造更多医院服务空间和减少占地面积的功能优势，更适应城市建设环境、避免对建设环境原有的建筑设施以及周边地区的干扰，从而具有高效的利用土地的优势。

2.竖向扩展技术面临的主要问题

2.1 医院建筑现有结构的适应性问题

医院工程最初的设计都是结合医院的初始医疗需求与自身的技术环境进行设计，在设计过程中很多设施、结构无法预见未来可能的功能。随着医疗的发展及技术的完善，原有医院建筑结构已很难适应未来的需求。当竖向加建时，原建筑结构能不能够承受新加的载重及变化，是首先应考虑的问题。在常规医院建筑结构设计中往往重视牢固性、持久性，但却很少预见建筑结构向未来发展的可能性；尤其是在医院楼板载荷、垂直交通运输、给水排水系统的设计等方面，许多建筑结构的布置往往无法与现代医疗发展需求相适应。这就要求设计人员必须从对原有结构的分析判断来确定新竖向的承载能力，使得新竖向的竖向结构满足未来变化的需求。

2.2 空间、资源限制对竖向扩展的影响

从医院建筑竖向扩展方面考虑，不仅要解决结构的适应性问题，还有空间和资源配置的实际限制。在原先的医院建筑上进行竖向扩展时，考虑到竖向空间的最大开发是必要的，有限的竖向空间如何适应新的科室、设备、服务区域的竖向扩展布局成为设计的一个难点。其二，竖向扩展受到资源配置的限制。对医院原有建筑的资源配置，电力、给排水、空调等设施，往往在新增的层数不能完全支持，而必须要对其进行大量的更新或重新配置。在现有设施优化配置的前提下进行竖向扩展，不仅要付出大量的时间和资金，影响了医院运营的连续性。如何在空间资源的优化配置和现有资源配置的有效利用等各方面权衡利弊。

2.3 竖向扩展过程中涉及的技术难点、管理挑战

竖向扩展不仅是个技术难题，更是一个管理难题。竖向扩展在技术方面要求建筑师拥有极强的技术能力，需要从结构改造、施工工艺上都要进行精细的设计和施工。比如如何在满足医院正常运转的同时做好“最难的结构改造”，如何才能避免在施工中产生的噪音、震动以及空气污染影响医院内患者的就诊和医生工作的顺利进行，都是在施工中需要解决的技术难题。在管理方面，竖向扩展本身就是一个多部门协调的工程，往往医院需要在不影响正常医疗服务的情况下进行施工，这就需要项目管理团队有极高的快速反应力，科学制定项目计划，并合理安排各部门间的信息交流与配合协作[1]。在这过程中，要保证医疗服务不间断、保证患者安全、保证工期控制，保证成本在合理范围内，因此这不仅是一个技术工程，同时也是一场管理考验。

3.既有医院建筑功能升级的竖向扩展技术措施

3.1 竖向扩展的结构设计、技术路径

医院的竖向扩展并不是一般理解中的“增高”，而是一项结构细节全面升级的工作。相比较一般建筑而言，医院更复杂的是承担着更多的建筑使用功能，所以针对医院的结构设计，竖向扩展工作不能仅仅从满足建筑基本的稳定着手，还要考虑到院内医疗工作的特殊性。结构设计的要点是先通过检测校核现有的建筑基础与建筑结构，能够承受扩展楼层的荷载能力。多数医院建筑是当初建造时并不考虑未来发展的，所以其建筑的荷载与现在的设计需求不匹配，这就必须以原建筑为参考结构，展开合理的检测与结构设计。设计人员要针对现有建筑能够承受荷载进行可行性评估，再结合建筑结构的整体性，为未来病房楼的扩展提出相关工程改造方案，例如基础支撑、楼板加固。或者是采用新材料和新工艺设计施工方案来解决现有建筑荷载问题[2]。除此之外，在考虑竖向扩展技术路径的过程中，也要重点考虑针对医院建筑竖向交通系统的相关设计，包括竖向交通通道即电梯、楼梯的增设，这样的配置和设计不仅要能够满足建筑的刚度和安全性要求，还需要结合患者的流动性与医护人员流动性，考虑医院建筑扩建后楼层的拥堵情况和通行便捷性，为此建筑技术可以采用钢结构、预应力混凝土等高强度材料，这类材料荷载能力更强，同时施工方式快、工期短，缩短了竖向扩展建筑工程的建设工期。现浇混凝土楼板、模块建筑等在竖向拓展中得到了越来越广泛的应用，合理的设计、高效的施工，竖向拓展可在确保结构安全、利用现有空间资源的情况下达到最大尺度。

3.2 高效建筑材料、施工工艺的应用

在医院的建筑竖向扩展中，不仅仅只是对建筑竖向施工技术的考量，此外，建筑竖向扩展中材料和施工工艺也需重点考虑。高效且先进水平的建筑材料的应用，将有利于扩展工程项目的成功展开。与传统材料不同，新型建筑材料的技术标准突出轻量、高强度、低碳绿色环保，在建筑材料的选择与技术应用中，能够让建筑竖向扩展更加快速有效、低碳环保。例如，钢结构材料应用正是在这一方面的应用优势体现。钢结构材料本身的高强度特性、便于快速施工的特点，使其成为了扩展工程钢结构材料中的优选之选。钢结构具备了较强的承载量能力，钢材相对较轻，在很大程度上减少了对于原有建筑主体构造的压力[3]。钢材的抗灾能力和柔性结构也使得它成为建筑竖向扩展过程中较为理想的建筑材料。除了钢结构材料外，在建筑工程材料的选择和应用中，预制装配式建筑施工技术也可以助力于对医院建筑竖向扩展的施工和建设。其主要是对工厂中完成预制生产，后续现场拼装的这种建造方式，在高效程度、施工水准上有显著提高。工厂中完成预制构件材料的装配、结构成型施工和工作将大大提高现场施工的简便性与施工人员的安全性，并能减少现场施工对生态环境和人员安全带来威胁。对于预制建筑构件在施工中有广泛的应用，不再局限于建筑材料本身，建筑内部施工所需的许多组件都能够应用到这种生产装配式建筑材料，如楼板、墙体等以及内部管道设施、机电材料等，都会选择工厂预制后再施工阶段进行整体的装配和拼接，有效地提高了扩展工程的质量和施工效率。建材对资源、能源的消耗、生态环境、人类健康的影响，是一种无法回避的话题。在医院建筑竖向扩展的建设中，绿色环保建筑材料应用日趋增多，建筑材料绿色环保化也是其优势所在。绿色环保的建筑在建设生产施工中会有效减少建筑施工的碳排放，对于人类社会造成的“灾难性”影响有效减少，此外，建筑和房屋投入使用后，对于运营维护也会对节能减排带来收益性的实现与维持。以应用优质的保温材料为例，有效的外墙保温可以减少用能，稳定室内温度，提高医院的能源利用率和舒适性，面对越来越严格的节能环保标准，用优秀的材料建造竖向增长是医院发展方向，也是保证建筑质量的重要要求，也是发展可持续性要求。

3.3 竖向扩展中的施工、质量管理措施

而竖向加建工程是医院建设中难度较高的工作之一，若在竖向加建施工时对重点环节出现疏忽，很有可能影响到医院正常运转，甚至威胁到患者的安全。为此，竖向加建的施工质量和安全是非常重要的工作。竖向加建工程施工环节中的第一项重要工作即是减少竖向加建对医院正常运转的影响。在竖向加建施工环节中，医院楼房往往仍继续投入使用，这就需要施工时考虑协调、配合。这就需要加建施工部门与医院管理、指挥部门密切协作，安排施工计划表，避免在最繁忙的时间段发生噪声和振捣等干扰医院患者运转的情况出现[4]。在医院忙时，加建施工可能对噪音、污染的产生有所限制，使用安静的施工设备，减少医院患者及工作人员的烦恼和不适感。竖向加建的质量管理是竖向加建的重要内容，作为一项综合性工作，竖向加建期间包含改造结构工程、管线调转的机、电工程、消防工程等施工工作，每一项工作都可能存在不可预知的风险，因此需要竖向加建安全工程质量方面抓早期处理，每一项建筑材料及设备设施，均需符合高标准的施工标准才能进行施工，后期则需要竖向加建的工程质量管理小组加强日常巡视及检查工作，并严格把关验收标准，从而杜绝可能在竖向加建施工中产生质量隐患的问题。竖向加建在施工中引入信息化的管理也有效提升竖向加建施工的质量。采用 BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息建模）技术，对拟建的楼体进行虚拟的施工，施工过程中遇到的问题以及隐患，都可在施工前解决，而且可以根据虚拟的施工过程对施工进度、施工质量都起到一定的监督和指导作用，并且根据虚拟技术，调整设计方案，避免后期施工过程中的频繁方案修改。利用信息化的管理模式提高竖向扩容项目中建筑施工的质量，对提升医院功能起到良好的保障作用。

3.4 环境影响、可持续设计考虑

竖向发展对于医院的环境影响和绿色设计不再是选择问题，而是必要的思考。医院不仅是对生命健康的一种承载，从实际发生来看，还对生态环境有着极大的影响。从竖向发展的过程中，建筑的本身状况和功能性只是一小部分问题，对生态环境和资源影响的趋势才是可持续发展的长远方面。在建筑工程的建造过程中，建筑材料的选择将会给生态环境带来影响[5]。传统的建筑材料都是以消耗大量自然资源作为基本前提和基本内容，水泥、钢质材料等，而新型的绿色建筑材料会逐步改变材料的基本选择原则。例如对建筑来讲，选择再生型的混凝土、竹制材料等绿色环保的建材，往往能够有效减少自身对自然资源的消耗情况，更可以将自身的碳排放量降至最低，在选择材料的同时，也为竖向发展提供绿色低碳化的发展方向。对于竖向发展的建筑，在建设过程中，根据建筑自身的特点选择自身结构和建筑体型的稳定结构，这对于绿色建筑设计所起到的建筑的节约能源很有利。外墙的保温隔热材料、低辐射的窗户以及自然通风可以使得医院减少对建筑能耗的依赖程度，减少了对空调和暖气等设备的使用情况，医院作为全天 24 小时营业的单位，对建筑消耗的能源减少，对建筑自身和城市的环境，会有更大的贡献和改善。

3.5 竖向扩展实施过程中的成本、效益分析

高层扩建是个综合性的工程，其收益方面包括成本估算、效益等。医院建筑的扩建是竖向的，其实只是所用地面积增大，但成本与收益都是针对项目必要性及可行性的分析，是完成高层扩建的前提条件。竖向扩建前期投入很大，比如在楼结构施工以及基础设施完善、建筑材料购买方面等，与横向扩建相比其具有结构复杂性与技术要求度，比如现有构造物与竖向的交通设施之间的改造等方面带来的造价[6]，能节约后处理的时间和施工技术，但前期支出很大。相较之下竖向扩建所带来的后益效果较为显著，医院建筑竖向扩展会让其房屋效率有所提升，而后带来的经济效益更为可观，而直接作用就是增加医院建筑的医疗功能区、服务办公区等空间，增加医院提供医疗服务的能力，而随着医疗需求的增加、人口老年化及医院扩建，带给人们大量的医疗服务业务，在竖向扩建后由于空间的增加就会有诸多患者的治疗及家属的增加，也就代表医疗效益的增长。除此以外还可以起到增加医院的使用空间及效率，而减少了单位面积成本开支的这一效益。医院建筑规模的扩大，现有资源利用的优化，可以使医院为人们提供更广泛、更多样的服务，也能降低因空闲建筑空间造成资源浪费的可能，医院的合理空间布局和优化管理运行情况能提升医院运行时的用能效率，在此情况下可缩减医院运营日常支出水平。

结束语：

医院建筑的竖向扩展不仅仅是建筑技术的创新，更是对社会需求、城市规划以及环境可持续性的深刻回应。随着技术的不断进步和管理手段的逐渐完善，竖向扩展已经从一种理想变为可行的实践方案。未来，随着更多成功案例的出现，竖向扩展将成为解决医院功能升级难题的常态化方案。然而，这一过程要求我们保持警惕，重视每一项技术细节和管理环节，以确保医疗建筑不仅在空间上得到了有效利用，也能在环境友好、成本可控的前提下，为医疗服务的质量提升提供坚实保障。

参考文献：

[1] 王晓伟， 李林. 既有医院建筑功能升级的竖向扩展技术研究[J]. 建筑与文化，2023，24（03）：101-104.

[2]张海波，陈玉兰.医院建筑竖向扩展方案的适应性分析[J].城市建筑，2024，33（02）：58-61.

[3] 刘志勇， 韩伟. 医院建筑竖向扩展的结构安全性分析[J]. 建筑工程技术与设计，2023，21（06）：152-156.

[4]孙红，李锐.医院建筑改造中的可持续设计策略[J].环境与建筑，2024，18（01）：74-77.

[5] 高 丽 ， 杨 建 明 . 医 院 竖 向 扩 展 中 的 绿 色 建 筑 技 术 应 用 [J]. 绿 色 建 筑 与 节能，2023，12（04）：34-37.

[6] 王 鹏 ， 朱 琳 . 医 院 建 筑 竖 向 扩 展 施 工 管 理 与 质 量 控 制 [J]. 施 工 技 术 与 管理，2023，15（02）：110-113.