近十年来，医院的改扩建过程中，不少医院的病床数翻番，在建筑用地受限的条件下，—批高层的钢筋混凝土框架—剪力墙结构的病房楼和医技楼相继建成。
以北京地区为例，四环以内的大型综合医院，建设发展用地有限且规划的限高严格，又要确保绿地和机动车停车泊位占地面积，改扩建实际上是拆旧建新。在不影响医院医疗、教学、科研的前提下，钢筋混凝土结构施工中的干扰病人和施工场地狭小等问题很难解决，旧建筑的拆除使医院的使用房屋更加紧张，医疗市场的竞争、基本建设资金的回收和医疗条件的改善等诸条件都要求医院的改造要加快步伐，时间出效益。
结合北京市医院建筑的建造成本，以北京大学第三医院全面改造为例，按照卫生部（现卫生计生委）批准的北京大学第三医院总体发展建设规划，在2008年奥运会举办前应完成168348㎡的改扩建任务，采用传统的钢筋混凝土结构体系已不能实现。
通过考察发达国家的医院建筑，发现其多采用钢结构体系，参照北京大学第三医院已建成和正在建设中的同等规模的钢筋混凝土框架—剪力墙结构病房楼、钢结构病房楼的综合成本，对两者进行经济分析和技术的可行性研究后，得出了钢结构体系在医院建筑中可以大力推广的结论。
钢结构体系同钢筋混凝土结构体系相比可以缩短施工工期
钢结构所用的材料单一而且是成材，加工比较简单，并能使用机械操作。因此，绝大部分的钢结构构件是在专业化的加工厂生产的，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安装操作简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大单元再进行吊装，以缩短施工工期。
钢结构体系采用的是工厂制作，现场安装的施工方法。在基槽开挖的同时，工厂开始采购材料、进行构件的制作，基础底板施工完成时，工厂已将整栋建筑所需的构件制作完毕，只需在现场将其拼装起来，现场拼装节点多采用高强度的螺栓连接，基本不受天气、季节的影响。
采用钢结构体系可为施工提供较大的空间和较宽敞的施工作业面。钢结构的柱子一般取3—4层为一个施工段，在现场一次吊装，钢框架的安装、钢筋混凝土核心筒的浇筑、组合楼盖的施工等，可以实施平行立体交叉作业，有时在上部安装柱、框架梁的同时，下部可以进行内部装饰、装修工程。因此，在保证技术、供应、管理等方面的条件下，可以提前投入使用。通过国内部分采用钢结构的高层建筑的工期比较分析后得出，30一50层的钢结构工程可缩短施工工期8一12个月左右。随着建筑钢结构的发展应用、施工设备和工艺的提高，施工速度还可以加快。
以美国德克萨斯州Ben Taub General Hospital的改造项目为例，建筑面积为70000㎡的地上7层、地下2层500张病床的病房楼、门诊医技综合楼，采用钢结构施工工期仅用了20个月。
钢结构体系具有优良的性能和可靠的质量保障及安全体系
钢结构体系是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的，与其它材料的结构体系相比，钢结构体系有如下一些特点：
材料的强度高，塑性和韧性好
钢材和其他材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高的多。因此，特别适用于大跨度或荷载很大的构件和结构。钢材还具有较好的塑性和韧性。塑性好，结构在—般条件下不会因超载而脆断；韧性好，结构抵抗动载的能力强；良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。
实践证明，无论1994年的美国洛杉矶大地震，还是1995年日本坂神大地震，尤其是2000年台湾岛内的极强烈地震的震害都表明了钢结构体系的建筑比传统建筑具有更高的安全可靠性。医院建筑属于城市生命线工程，具有比普通民用建筑高一级的安全可靠性和抗震性能的要求。
材质均匀和力学计算的假定比较符合
钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。
钢结构的质量轻
钢材的密度虽然比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大的多。例如：以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的质量最多不过钢筋混凝土屋架的1／3至1／4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近l／10，为吊装提供了方便条件。
构件尺寸精确
构件是在现代化的工厂中制造的，从材料到构件出厂整个过程都是在自动化程度较高的生产线上进行，易于进行严格的质量控制。
钢结构体系建筑属于绿色环保型建筑
钢结构建筑的钢材可重复利用，钢结构建筑具有较好的可变性，如加固、接高、扩大楼面、内部分隔，且变动比较容易、灵活，一些国家认为，钢结构建筑是环保型建筑，减少了施工现场砂石、水泥堆放场地，还减少了模板储运、现场构件预制及现浇钢筋混凝土施工现场湿作业的噪声、粉尘污染，最重要的是解决了医院改扩建过程中，施工现场干扰病人的问题。压型钢板的现浇混凝土楼板使其洁净程度优于其它楼板，提高了医院的洁净标准。
钢结构体系建筑的运用具有明显的综合效益
结构构件尺寸小，增大了使用面积
由于钢材的力学特性使得钢结构的构件截面积小，使结构所占面积远小于钢筋混凝土结构所占面积，经统计资料表明，节省的结构所占面积比使用等规摸的钢筋混凝土结构的使用面积增加3—5％。
便于管线设置，增加楼层净高
根据建筑使用功能的要求，梁、柱截面积采用小桁架梁、格构粱或空腹梁，使管道可直接穿过梁的腹板，在同等层高的设计条件下可以增加净高10％。例如：北京大学第三医院眼科楼柱网间距7500㎜，设计梁高为650㎜、850㎜；药学楼柱网间距8400㎜，大部分梁高设计在550㎜以下，加上100㎜板厚仍控制在650毫米以下。
以限高78米的病房楼为例，钢结构体系可以省出近两个标准层的高度。现代医院建筑竖向管道布置多，消防自动喷淋系统、强弱电楼宇自控系统综合布线的桥架复杂，钢结构体系便于固定和穿越，方便维修。
钢结构自重轻
大量统计资料表明，与钢筋混凝土结构相比，钢结构自重可减小约1／3～1／2，结构自重的减轻大大减少基础施工的造价，更重要的是当发生地震时，地震作用将随着自重的减轻而显著降低。
可得到大跨度、大空间的平面布局
质轻高强的特点使得钢结构可以获得较大的跨度和进深，从而形成更加开放的无柱空间，便于灵活的布置内部平面。钢结构所形成的大跨度是钢筋混凝土结构难以做到的。
施工速度快，施工周期短
施工速度快，项目早竣工、早投产、早盈利是每—位投资者的愿望，而钢结构在这一方面的优势是显而易见的。
通过对照北京地区医院钢筋混凝土框架结构病房楼建造成本，不同类型的钢结构其结构工程的直接造价与混凝土结构相比可持平或略高(10%左右)，就材料本身而言单位用钢量基本相差不大，成本仅在防火涂料上有所增加，但其综合效益却明显高于钢筋混凝土结构，尤其在医院改造工程中。
钢结构体系的缺点是可以克服的
1．钢材耐腐蚀的性能比较差，必须对结构注意防护，不过在没有腐蚀介质的—般建筑中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题并不严重。而且近几年来生产的钢材抗锈、耐腐蚀功能已经大大提高。
2．耐热但不耐火，钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达到150℃以上时，就需用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石喷涂层或石膏板等加以防护。
目前，我国对于钢结构防火性能差这一状况，一直作为重点课题在研究，而且找到了一些防护方法。如采用特殊的高性能防火涂料喷涂在钢构件上以减少钢构件与大火的直接接触，运用特殊的钢材。例如耐火钢，而且建筑物内完善的火灾报警、水喷淋、消火拴系统的设计会起到扑灭小火或控制火势蔓延的作用。
钢结构体系的应用符合政府致策的支持
由于钢结构本身的优越性，钢结构的建筑可以是绿色建筑，钢结构本身是—种绿色环保型的产品，得到了国家政府主管部门的大力支持和国家政策的扶持。《建筑技术政策》(1996—2010)政策纲要中规定：
56、积极开展对超高层建筑结构体系的研究重点发展钢和混凝土混合的结构体系，积极发展钢结构体系。
57、单层房屋建筑，要努力改善传统的板、梁(架)、柱体系，积极发展备种新型建筑结构体系，适当发展大柱网灵活厂房，推广定型化轻钢房屋体系。
58、大跨屋盖可采用钢结构和钢与混凝土组合结构。大跨度公共建筑要推广应用网架、网壳、悬索、压型钢板结构等空间结构体系。逐步开展钢结构的应用研究。
建设部的各级领导在各种会议上都在大力推动钢结构的发展，原建设部总工程师姚兵同志在几次金属结构年会上讲，就建筑结构体系而言，21世纪是钢结构的世纪，此语预示了钢结构市场发展的前景。
中国科学院院士北京科技大学柯俊教授在《陶冶于中华民族的发展》论坛讲到：我国的钢年产量是1亿吨，20年来我国的钢材价格基本上没有上涨，按照我国的人口发展要求赶上中等发达国家的用钢水平，我国的钢年产量应该是5.4亿吨。这同目前我国冶金行业的限制钢的产量不相适应。
发展钢结构体系的建筑的物质条件已经成熟，近几年来，我国在钢材料的生产、加工、安装、设计等诸方面都积累了丰富的经验，传统的钢结构体系造价偏高的观念已成为过去。
为改扩建和建立现代医院提供新的途径
几乎所有的医院建成之后都会进入到一个不间断的改扩建过程。也就是说，任何—个医院都不可避免医疗科学技术进步与原有医院建筑不相适应的矛盾，稳定只是相对而言。
所谓现代医院也只是相对而言，变化发展则是根本趋势。医院改扩建是在合理的总平面设计的前提下进行的，虽然多数的医院改扩建只是单体或局部的工程，但设计步骤往往从整治医院总平面布局开始，改扩建的基本原则，即在不影响原有医院正常运作的条件下，通过各种改扩建手段和技术措施来进行全面更新，创造出充分体现其现代医疗水准和服务质量的室内外空间环境。
相对于日新月异的医学科学的发展来说，医院建筑的滞后是无法避免的，在医院建筑设计方法上拓展思路，则可以减少建成之后的改扩建压力。在建筑平面设计中运用网络设计法、超前设计法、自由空间设计以及在建筑立面设计中适当增加高层、统一安排设备系统层、预留竖向管道。
大型综合性医院的每一个建筑物之间的水平空中交通联系非常重要，临床患者需要各部门在人流、物流、信息流方面使建筑物间有空间连接，钢结构体系的可塑性在结构上满足了改造和连接的需求。
通过以上综合分析，结合医院建筑改建中的情况，卫生部（现卫生计生委）已经批准了北京大学第三医院的药学楼(7800㎡，地上5层，地下2层)为钢框架结构的初步设计方案。国家计委通过对北京大学人民医院病房楼项目(38700㎡，地下3层，地上20层，478张病床)的由原钢筋混凝土框架一剪力墙结构改为钢结构的专家评审。相信将来会有更多的医院建筑采用钢结构体系。
编者注
此论文为2002年北京医院建筑设计与装备国际研讨会发言论文。作者之一的北京大学第三医院基建处处长赵奇侠通过对项目的最新考察，做了如下新注。
1、北京大学第三医院药学楼，已经在2003年12月竣工，建筑面积：7964平方米；建造单价5487元/平方米；柱网间距9.5米，梁高0.35-0.45米；檐口限高18米，为满足净高不低于3米的制剂工艺要求。采用钢筋混凝土结构层高3.6米，由于梁高大于0.6米，根本不能满足使用工艺设备的要求。该项目水、电管道均选用了在结构梁打孔的楼板下面穿管的设计。比采用钢筋混凝土结构节省了室内净高空间大于10%。用钢量为73kg/㎡ 。
2、北京大学人民医院病房楼，已经在2004年8月1日开工，2007年9月29日竣工。建筑面积：39488平方米，建造单价：3977元/平方米。
从投资单位来看，以上两项工程的竣工结算造价均低于同期同类钢筋混凝土结构项目。
3、北京大学第三医院的综合医院建设项目——北戴河国际医院，建筑规模为196336㎡，可行性研究报告中确定全部采用钢结构。
4、“十三五”时期国家全面推进装配式建筑产业现代化，全面提升装配式建筑设计、施工水平。钢结构建筑是指以各种钢结构体系为主受力结构，以各种轻质建材为维护体系的建筑，是装配式建筑的重要形式之一，具有抗震安全性高、布局灵活、得房率高、施工快速、易于产业化、钢材循环利用率高的优点。
当前，我国钢结构建筑只占到建筑总量的5%左右。学习欧美发达国家医院建筑的设计经验采用钢结构形式是发展趋势。更符合目前国家倡导的供给侧改革和钢铁产业去产能政策。2012年医院建筑必须按照绿色标识进行设计，2016年8月《绿色医院建筑评价标准》正式施行。钢结构满足医院建筑的医疗功能性和使用后空间的拆改需要特点，也是绿色建筑评价标准中最节约材料循环利用的优选方案。
来源：北京大学第三医院基建处冶金工业部建筑研究总院
作者：周卫兵 杨蔚彪 赵奇侠 曹剑钊
筑医台资讯编辑出品
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