Jakie są sejsmiczne standardy projektowania szpitala stalowego?

Jako dostawca szpitali konstrukcji stalowej zapytano mnie o standardy projektowania sejsmicznego dla tych kluczowych budynków więcej razy niż mogę policzyć. Pomyślałem więc, że poświęcę chwilę, aby to wszystko zepsuć w zwykłym angielskim (przynajmniej zwykły amerykański angielski) i daję ci to, co dzieje się w tworzeniu stalowego trzęsienia ziemi w szpitalu.

Po pierwsze, dlaczego standardy projektowania sejsmicznego są tak ważne dla szpitali? Cóż, szpitale są tym, co nazywamy „obiektami Lifeline”. Kiedy trzęsie się trzęsienia ziemi, ludzie będą potrzebować pomocy medycznej, a szpital musi być gotowy. Jeśli budynek nie będzie w stanie wytrzymać wstrząsania, może upaść, narażając pacjentów, personel i cenny sprzęt medyczny. Tak więc posiadanie ścisłych standardów projektowania sejsmicznego nie można negocjować.

Zrozumienie zagrożeń sejsmicznych

Zanim będziemy mogli porozmawiać o standardach projektowych, musimy zrozumieć zagrożenia sejsmiczne w określonym obszarze. Zagrożenia sejsmiczne są w zasadzie prawdopodobieństwem trzęsienia ziemi występującego w danym miejscu i potencjalną intensywnością tego trzęsienia ziemi. Informacje te są zwykle określane przez geologów i sejsmologów, którzy badają skorupę ziemską i linie błędów.

W Stanach Zjednoczonych Federalna Agencja Zarządzania Kryzysowego (FEMA) i United States Geological Survey (USGS) współpracują w celu stworzenia map zagrożeń sejsmicznych. Mapy te pokazują prawdopodobieństwo różnych poziomów wstrząsania ziemi w różnych regionach. Na przykład Kalifornia jest dobrze znana z wysokiej aktywności sejsmicznej, więc szpitale w Kalifornii muszą być zaprojektowane tak, aby wytrzymać znacznie silniejsze trzęsienia ziemi niż na obszarach o niższym ryzyku sejsmicznym, takich jak Środkowy Zachód.

Kluczowe elementy projektowania sejsmicznego dla szpitali stalowych

System strukturalny

System strukturalny szpitala stalowego jest kręgosłupem jego odporności sejsmicznej. Dobrze zaprojektowany system strukturalny może dystrybuować siły generowane równomiernie przez trzęsienie ziemi w całym budynku, zapobiegając skoncentrowanym naprężeniom, który może prowadzić do zawalenia się.

Jednym z powszechnych rodzajów układu strukturalnego stosowanego w budynkach stalowych jest moment - rama oporna na odporność. W jednej chwili - rama odporna, wiązki i kolumny są połączone w sposób, który pozwala im oprzeć się zginaniu momentów spowodowanych przez siły boczne, takie jak te z trzęsienia ziemi. Ten rodzaj ramy zapewnia dobrą sztywność i plastyczność, które są niezbędne dla oporu sejsmicznego.

Inną opcją jest system przygotowany. Do konstrukcji dodaje się aparaty ortodontyczne, aby zapewnić dodatkową wytrzymałość i sztywność. Istnieją różne rodzaje aparatów ortodontycznych, w tym koncentryczne aparaty ortodontyczne i mimośrodowe. Koncentryczne aparaty ortodontyczne są częściej stosowane w obszarach o niższym ryzyku sejsmicznym, podczas gdy mimośrodowe aparaty ortodontyczne są często stosowane w obszarach o wysokiej - sejsmicznych, ponieważ mogą zapewnić lepsze rozpraszanie energii.

Projekt fundamentu

Podstawa szpitala jest tak samo ważna jak powyższa struktura gruntu, jeśli chodzi o opór sejsmiczny. Fundacja musi bezpiecznie i równomiernie przenieść obciążenia z budynku na ziemię.

Na obszarach o wysokiej aktywności sejsmicznej często stosuje się głębokie fundamenty, takie jak stosy lub kissony. Pale są długie, smukłe kolumny, które są napędzane do ziemi, aby dotrzeć do bardziej stabilnej warstwy gleby. Caissons są duże, betonowe lub stalowe cylindry, które są zatopione w ziemi. Te głębokie fundamenty mogą pomóc uniemożliwić budynek przed osiedleniem się lub przechylaniem podczas trzęsienia ziemi.

Systemy tłumienia

Systemy tłumienia służą do zmniejszenia wibracji budynku podczas trzęsienia ziemi. Jednym typem systemu tłumienia jest lepka tłumik. Lepkie amortyzatory działają poprzez przekształcenie energii kinetycznej ruchu budynku w energię cieplną, która jest następnie rozpraszana. Pomaga to zmniejszyć amplitudę wibracji i chronić strukturę i jej zawartość.

Innym rodzajem systemu tłumienia jest dostrojona tłumik masy. Dostrojona masowa tłumik składa się z dużej masy przymocowanej do budynku sprężynami i amortyzatorami. Masa porusza się w przeciwnym kierunku ruchu budynku podczas trzęsienia ziemi, przeciwdziałając wibracjom i zmniejszając ogólną odpowiedź konstrukcji.

Międzynarodowe standardy projektowania sejsmicznego

Różne kraje mają własne standardy projektowania sejsmicznego dla budynków, w tym szpitale. W Stanach Zjednoczonych American Institute of Steel Construction (AISC) zapewnia wytyczne projektowe dotyczące konstrukcji stalowych, w tym dotyczące oporu sejsmicznego. Standardy AISC oparte są na szeroko zakrojonych badaniach i testach i są szeroko stosowane w branży.

W Europie Eurocode 8 jest głównym standardem projektowania sejsmicznego. Eurocode 8 przedstawia zasady projektowania i budowy budynków i innych konstrukcji na obszarach sejsmicznych. Uwzględnia szczególne cechy sejsmiczne różnych regionów w Europie.

Japonia, która jest również krajem o wysokiej aktywności sejsmicznej, ma bardzo ścisłe standardy projektowania sejsmicznego. Japońskie standardy są stale aktualizowane na podstawie najnowszych badań i doświadczenia z poprzednich trzęsień ziemi. Na przykład po trzęsieniu ziemi Wielkiej Wschodniej Japonii w 2011 r. Japonia dokonała znacznych zmian w swoich sejsmicznych kodeksach projektowych w celu poprawy bezpieczeństwa budynków.

Nasze doświadczenie jako dostawcę szpitala stalowego

Przez lata nasza firma była zaangażowana w projektowanie i budowę wielu szpitali stalowych. Ściśle współpracowaliśmy z architektami, inżynierami i wykonawcami, aby zapewnić, że nasze szpitale spełniają najwyższe standardy projektowania sejsmicznego.

Rozumiemy, że każdy projekt jest wyjątkowy i poświęcamy czas na zbadanie konkretnych zagrożeń sejsmicznych związanych z lokalizacją projektu. Na podstawie tych informacji możemy zalecić najbardziej odpowiedni system strukturalny, projektowanie fundamentów i system tłumienia dla szpitala.

Na przykład niedawno zakończyliśmy projekt w obszarze sejsmicznym w Kalifornii. Zastosowaliśmy kombinację momentu - opornych na ramy i lepkie tłumiki, aby zapewnić, że szpital może wytrzymać silne wstrząsanie gruntu w regionie. Projekt był sukcesem, a szpital zapewnia teraz lokalną społeczność opieki medycznej wysokiej jakości.

Inne rozważania dotyczące szpitali odpornych na sejsmiczne

Elementy nie strukturalne

Oprócz systemu strukturalnego należy również rozważyć elementy strukturalne szpitala w projektowaniu sejsmicznym. Elementy nie strukturalne obejmują takie rzeczy, jak partycje, sufity, systemy mechaniczne i elektryczne oraz sprzęt medyczny.

Podczas trzęsienia ziemi elementy nie strukturalne mogą stanowić znaczne zagrożenie dla pacjentów i personelu. Na przykład opadający panel sufitowy może spowodować obrażenia, a uszkodzony układ elektryczny może zakłócić krytyczny sprzęt medyczny. Dlatego elementy nie strukturalne muszą być odpowiednio zakotwiczone i wspierane, aby zapobiec ich odprowadzaniu podczas trzęsienia ziemi.

Nadmierność

Redundancja jest ważną koncepcją w projektowaniu sejsmicznym. Nadmiarowa struktura ma wielokrotne ścieżki, więc jeśli jedna część struktury zawiedzie podczas trzęsienia ziemi, obciążenia można redystrybuować na innych częściach konstrukcji. Pomaga to zapobiec upadkowi całego budynku.

W szpitalu struktury stalowej redundancja można osiągnąć, stosując wiele systemów strukturalnych lub dodając dodatkowe elementy do istniejącej struktury. Na przykład szpital może mieć zarówno chwilę - oporną na ramkę, jak i sformułowany system ramy, zapewniając dodatkowy poziom bezpieczeństwa.

Powiązane projekty struktury stali

Jeśli interesujesz się innymi rodzajami projektów struktury stali, byliśmy również zaangażowani w budowęStalowa stacja strukturyWBudynek mieszkalny konstrukcji stalowej, IKatedra konstrukcji stalowej. Każdy z tych projektów ma swoje unikalne wymagania projektowe, ale opór sejsmiczny jest zawsze kluczowym czynnikiem.

Skontaktuj się z nami w celu uzyskania projektu szpitala stalowego

Jeśli planujesz zbudować szpital stalowy, chcielibyśmy być częścią twojego projektu. Mamy wiedzę i doświadczenie, aby zapewnić, że Twój szpital spełni najwyższe standardy projektowania sejsmicznego i zapewnia bezpieczne i funkcjonalne środowisko dla pacjentów i personelu.

Niezależnie od tego, czy jesteś w obszarze sejsmicznym, czy w niskim obszarze sejsmicznym, możemy współpracować z Tobą w celu opracowania niestandardowego rozwiązania, które pasuje do twoich potrzeb i budżetu. Skontaktuj się z nami już dziś, aby rozpocząć rozmowę na temat projektu szpitalnego struktury stali.

Odniesienia

• American Institute of Steel Construction (AISC). (2016). Przepisy sejsmiczne dla budynków stalowych strukturalnych.
• Federalna agencja zarządzania kryzysowego (FEMA). (2015). FEMA P - 750: Kryteria projektowania sejsmicznego dla nowych obiektów szpitalnych.
• Badanie geologiczne Stanów Zjednoczonych (USGS). Mapy zagrożenia sejsmicznego. Dostępne na: https://earthquake.usgs.gov/hazards/.
• Międzynarodowy kod budynku (IBC). (2018). Wymagania dotyczące kodu budowlanego dla stali konstrukcyjnej dla budynków.