我國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣，是一個震災嚴重的國家。抵抗地震，保障建筑物的安全，是目前我國大部分建筑結構的主要設計重點。隨著地震災害經驗的積累，歷次抗震設計規范修編對建筑結構抗震設防的要求也不斷提高，因此，結構設計也越來越困難。
 
醫療建筑在人民日常生活及防災救災方面具有重要作用，尤其在發生自然災害時，它應確保主體結構不被破壞，從而保證醫療活動正常進行。因而，國家有關規范對醫療建筑的抗震安全要求是很高的。

《中華人民共和國防震減災法》第三十五條規定 ：
“新建、擴建、改建建設工程，應當達到抗震設防要求。
 
重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程，應當按照國務院有關規定進行地震安全性評價，并按照經審定的地震安全性評價報告所確定的抗震設防要求進行抗震設防。建設工程的地震安全性評價單位應當按照國家有關標準進行地震安全性評價，并對地震安全性評價報告的質量負責。
 
前款規定以外的建設工程，應當按照地震烈度區劃圖或者地震動參數區劃圖所確定的抗震設防要求進行抗震設防 ；對學校、醫院等人員密集場所的建設工程，應當按照高于當地房屋建筑的抗震設防要求進行設計和施工，采取有效措施，增強抗震設防能力。”
《中華人民共和國防震減災法》
 
為保證上述法律制度的有效實施，中國地震局在廣泛調研和咨詢論證的基礎上，依法確立了學校、醫院等人員密集場所建設工程抗震設防要求的確定原則，對有關問題做出了詳細規定。

我國抗震規范要求的不斷提高，可以從我們歷年來設計過的建筑結構布置中直觀地感受出來 ：同一城市，建筑使用功能相同，層數相近，2006 年建設的某醫院住院樓采用框架 - 剪力墻結構，剪力墻厚 350 毫米，在建筑平面“長寬比”較大（長寬比越大越不利于結構抗震）的情況下，墻體數量較少便可實現 ；
 
2014 年建設的某醫院住院樓采用框架 - 剪力墻結構，平面長寬比較小的情況下，剪力墻數量依然有所增加，且最小墻厚需400 毫米 ；而 2017 年的某醫院住院樓，墻體數量需要相當多，且墻厚至少需 500 毫米才能滿足計算要求。 抗震設防要求的不斷提高會導致主體結構構件（梁、柱、剪力墻）尺寸增加，直接提高結構的工程造價，而對于一個完整的建筑，結構構件的尺寸越大，意味著留給設備管線、人員使用的空間越小。
 
醫療建筑功能復雜，各層平面布局無規律，設備管線錯綜復雜，對結構豎向構件（如剪力墻、柱）的布置位置和大小限制很嚴格，在剪力墻上開洞頻繁。在功能復雜、設備繁多的醫療建筑中，這些空間損失給業主帶來的影響，遠比土建成本的增加更為嚴重。
 
因此，我們需要改變抗震設計的思路。傳統的建造結構抗震設計是依靠增加構件的強度、剛度和延性來增加結構構件的承載力，來抵御地震作用，簡單來說就是地震力越大，結構構件就需要越強，即“以剛制剛”的“硬抗”，而地震力在建筑結構中的作用，卻恰恰也是“吃硬不吃軟”，構件截面越大，所吸收的地震力也就越強，二者不斷“惡性循環”，所以只能不斷加大配筋、增大截面，直到能完全抵抗地震力的程度。
 
因此，在高抗震烈度地區，上述“硬抗”的結構設計思路在平面復雜的醫療建筑中已經遇到了瓶頸，剪力墻數量不斷增加、厚度不斷加厚，柱子截面也不斷增大，已經嚴重影響了建筑功能的發揮。 相對于傳統的設計思路，采用消能減震技術的建筑結構體系，就像是打太極一般“以柔克剛”，采用可以吸收和消耗地震能量的專用消能部件，如防屈曲約束支撐、軟鋼剪切阻尼器、黏滯阻尼器、粘彈性阻尼器等等，這些部件具有極大的耗能作用，
在強地震中能有效消耗建筑結構的地震能量，迅速衰減結構的地震反應，并保護主體結構和構件免遭損壞，確保建筑結構在強地震中的安全。它們“以疏代堵”地耗散地震能量，地震災害發生之后只需更換損壞的消能部件即可。 從結構土建部分的經濟性角度講，傳統抗震結構遵循“硬抗”地震的思路，通過加強結構、加大構件斷面、加多配筋等方法提高抗震性能，導致抗震結構的造價大大提高。
消能減震結構是通過“柔性消能”的途徑以減少結構地震反應，因而可以減少剪力墻的設置，減小構件尺寸，減少配筋，而其抗震安全度反而得到提高，并且其施工安裝速度快，減少了濕作業內容，可以縮短施工周期。根據實際工程應用總結，消能減震結構體系與傳統的抗震結構體系相比，可以節約結構造價 5%~10%。 從建筑綜合經濟性角度來講，采用消能減震技術的結構體系更是提高了整個建筑的性價比。由于消能器的設置，剪力墻的數量可以極大減少，甚至不需要剪力墻，
這在平面和空間上對整個建筑是極其有利的，消能構件本身體積小，在平面和空間上占用的空間很有限，建筑開門無須再考慮剪力墻開洞的計算問題，設備管線穿墻也無須再經過結構專業的復核計算，建筑房間布局靈活，輕質隔墻位置可以靈活更改，
在建筑使用后期如需重新布置、裝修，也無須考慮結構承重墻的位置。由于去掉了厚重的剪力墻，使得建筑使用面積增加，通透寬敞的使用空間讓整個建筑都顯得輕快起來。 天津市建筑設計院醫療設計院設計的天津市咸水沽醫院遷址擴建項目，位于天津市津南區，裙房地上 3 層，主樓地上 10 層，抗震設防類別為重點設防類（乙類），場地類別 IV 類，根據國家及地方的規定，按照 8 度（0.3g）采取地震作用計算，按 9 度采取抗震措施，這樣的抗震設防要求，已經接近規范的最高要求。
經過嚴格計算，若采用框架 - 剪力墻結構，剪力墻厚度需達到550 毫米，會影響建筑樓梯凈寬、水暖風機、立管位置，占用過多使用面積，建筑空間效果也會變得非常笨重。 采用消能減震技術，根據結構的體型及受力特點，選用適合本工程的消能器，經多輪試算比較后決定采用框架 + 防屈曲約束支撐體系，無剪力墻，極大地方便了建筑空間布置，提高了空間使用效率，結構的抗震性能也得到了保證，建筑整體經濟效益明顯提升。借助消能建筑技術，本工程受到了甲方高度好評，還將成為 2 星級的綠色建筑。 消能減震技術在提高結構抗震安全性能的前提下，給建筑帶來很高的綜合經濟性，而這種體系計算分析的復雜煩瑣程度，比起傳統設計方法，計算工作量增加了近一倍，并且計算分析手段也從傳統的僅需進行結構彈性階段線性分析，增加到除上述分析外還需進行結構彈塑性時程分析，另外還需進行消能器周邊結構構件的性能化設計，這對結構設計師提出了更高的專業技術要求。
越是采用新技術，越應該保證它的可靠性。結構設計師的使命就是保證建筑的安全，實現建筑的功能，同時優化結構的經濟性。無論技術如何發展，抗震要求如何提高，我們都會把加法留給自己，把減法留給業主，復雜的設計由我們來實現，業主得到的，永遠是經濟合理美觀安全的設計成果。
原文源自《醫養環境雜志》2019年第5期；
原文作者/張宸瑞 天津市建筑設計院醫療設計院;
原文編輯/侯立萍