我国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，是一个震灾严重的国家。抵抗地震，保障建筑物的安全，是目前我国大部分建筑结构的主要设计重点。随着地震灾害经验的积累，历次抗震设计规范修编对建筑结构抗震设防的要求也不断提高，因此，结构设计也越来越困难。
 
医疗建筑在人民日常生活及防灾救灾方面具有重要作用，尤其在发生自然灾害时，它应确保主体结构不被破坏，从而保证医疗活动正常进行。因而，国家有关规范对医疗建筑的抗震安全要求是很高的。

《中华人民共和国防震减灾法》第三十五条规定 ：
“新建、扩建、改建建设工程，应当达到抗震设防要求。
 
重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程，应当按照国务院有关规定进行地震安全性评价，并按照经审定的地震安全性评价报告所确定的抗震设防要求进行抗震设防。建设工程的地震安全性评价单位应当按照国家有关标准进行地震安全性评价，并对地震安全性评价报告的质量负责。
 
前款规定以外的建设工程，应当按照地震烈度区划图或者地震动参数区划图所确定的抗震设防要求进行抗震设防 ；对学校、医院等人员密集场所的建设工程，应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工，采取有效措施，增强抗震设防能力。”
《中华人民共和国防震减灾法》
 
为保证上述法律制度的有效实施，中国地震局在广泛调研和咨询论证的基础上，依法确立了学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求的确定原则，对有关问题做出了详细规定。

我国抗震规范要求的不断提高，可以从我们历年来设计过的建筑结构布置中直观地感受出来 ：同一城市，建筑使用功能相同，层数相近，2006 年建设的某医院住院楼采用框架 - 剪力墙结构，剪力墙厚 350 毫米，在建筑平面“长宽比”较大（长宽比越大越不利于结构抗震）的情况下，墙体数量较少便可实现 ；
 
2014 年建设的某医院住院楼采用框架 - 剪力墙结构，平面长宽比较小的情况下，剪力墙数量依然有所增加，且最小墙厚需400 毫米 ；而 2017 年的某医院住院楼，墙体数量需要相当多，且墙厚至少需 500 毫米才能满足计算要求。 抗震设防要求的不断提高会导致主体结构构件（梁、柱、剪力墙）尺寸增加，直接提高结构的工程造价，而对于一个完整的建筑，结构构件的尺寸越大，意味着留给设备管线、人员使用的空间越小。
 
医疗建筑功能复杂，各层平面布局无规律，设备管线错综复杂，对结构竖向构件（如剪力墙、柱）的布置位置和大小限制很严格，在剪力墙上开洞频繁。在功能复杂、设备繁多的医疗建筑中，这些空间损失给业主带来的影响，远比土建成本的增加更为严重。
 
因此，我们需要改变抗震设计的思路。传统的建造结构抗震设计是依靠增加构件的强度、刚度和延性来增加结构构件的承载力，来抵御地震作用，简单来说就是地震力越大，结构构件就需要越强，即“以刚制刚”的“硬抗”，而地震力在建筑结构中的作用，却恰恰也是“吃硬不吃软”，构件截面越大，所吸收的地震力也就越强，二者不断“恶性循环”，所以只能不断加大配筋、增大截面，直到能完全抵抗地震力的程度。
 
因此，在高抗震烈度地区，上述“硬抗”的结构设计思路在平面复杂的医疗建筑中已经遇到了瓶颈，剪力墙数量不断增加、厚度不断加厚，柱子截面也不断增大，已经严重影响了建筑功能的发挥。 相对于传统的设计思路，采用消能减震技术的建筑结构体系，就像是打太极一般“以柔克刚”，采用可以吸收和消耗地震能量的专用消能部件，如防屈曲约束支撑、软钢剪切阻尼器、黏滞阻尼器、粘弹性阻尼器等等，这些部件具有极大的耗能作用，
在强地震中能有效消耗建筑结构的地震能量，迅速衰减结构的地震反应，并保护主体结构和构件免遭损坏，确保建筑结构在强地震中的安全。它们“以疏代堵”地耗散地震能量，地震灾害发生之后只需更换损坏的消能部件即可。 从结构土建部分的经济性角度讲，传统抗震结构遵循“硬抗”地震的思路，通过加强结构、加大构件断面、加多配筋等方法提高抗震性能，导致抗震结构的造价大大提高。
消能减震结构是通过“柔性消能”的途径以减少结构地震反应，因而可以减少剪力墙的设置，减小构件尺寸，减少配筋，而其抗震安全度反而得到提高，并且其施工安装速度快，减少了湿作业内容，可以缩短施工周期。根据实际工程应用总结，消能减震结构体系与传统的抗震结构体系相比，可以节约结构造价 5%~10%。 从建筑综合经济性角度来讲，采用消能减震技术的结构体系更是提高了整个建筑的性价比。由于消能器的设置，剪力墙的数量可以极大减少，甚至不需要剪力墙，
这在平面和空间上对整个建筑是极其有利的，消能构件本身体积小，在平面和空间上占用的空间很有限，建筑开门无须再考虑剪力墙开洞的计算问题，设备管线穿墙也无须再经过结构专业的复核计算，建筑房间布局灵活，轻质隔墙位置可以灵活更改，
在建筑使用后期如需重新布置、装修，也无须考虑结构承重墙的位置。由于去掉了厚重的剪力墙，使得建筑使用面积增加，通透宽敞的使用空间让整个建筑都显得轻快起来。 天津市建筑设计院医疗设计院设计的天津市咸水沽医院迁址扩建项目，位于天津市津南区，裙房地上 3 层，主楼地上 10 层，抗震设防类别为重点设防类（乙类），场地类别 IV 类，根据国家及地方的规定，按照 8 度（0.3g）采取地震作用计算，按 9 度采取抗震措施，这样的抗震设防要求，已经接近规范的最高要求。
经过严格计算，若采用框架 - 剪力墙结构，剪力墙厚度需达到550 毫米，会影响建筑楼梯净宽、水暖风机、立管位置，占用过多使用面积，建筑空间效果也会变得非常笨重。 采用消能减震技术，根据结构的体型及受力特点，选用适合本工程的消能器，经多轮试算比较后决定采用框架 + 防屈曲约束支撑体系，无剪力墙，极大地方便了建筑空间布置，提高了空间使用效率，结构的抗震性能也得到了保证，建筑整体经济效益明显提升。借助消能建筑技术，本工程受到了甲方高度好评，还将成为 2 星级的绿色建筑。 消能减震技术在提高结构抗震安全性能的前提下，给建筑带来很高的综合经济性，而这种体系计算分析的复杂烦琐程度，比起传统设计方法，计算工作量增加了近一倍，并且计算分析手段也从传统的仅需进行结构弹性阶段线性分析，增加到除上述分析外还需进行结构弹塑性时程分析，另外还需进行消能器周边结构构件的性能化设计，这对结构设计师提出了更高的专业技术要求。
越是采用新技术，越应该保证它的可靠性。结构设计师的使命就是保证建筑的安全，实现建筑的功能，同时优化结构的经济性。无论技术如何发展，抗震要求如何提高，我们都会把加法留给自己，把减法留给业主，复杂的设计由我们来实现，业主得到的，永远是经济合理美观安全的设计成果。
原文源自《医养环境杂志》2019年第5期；
原文作者/张宸瑞 天津市建筑设计院医疗设计院;
原文编辑/侯立萍