石油化工裝置管廊防火方案探討

■柏世杰 中國石化集團第五建設公司甘肅蘭州730060

石油化工裝置管廊防火方案探討

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石油化工裝置管廊防火方案選擇要綜合考慮結構和防火的要求。本文對鋼結構和鋼筋混凝土結構管廊的防火方案進行了探討，認為選用鋼結構管廊防火方案具有成本低、工期短等優(yōu)勢。

管廊防火方案探討

隨著石油化工裝置設計產(chǎn)能的不斷提高，裝置規(guī)模逐漸大型化，裝置防火方案的選擇愈加重要。裝置防火方案的選擇要考慮結構和防火材料、成本、工期等因素。本文結合沙特某煉油一體化工程項目中管廊防火方案的選擇，對鋼結構和鋼筋混凝土結構管廊防火方案進行了探討。

1 結構特點

1.1 鋼結構的特點

（1）強度高、重量輕。鋼材不僅具有較高的抗壓強度，還具有較高的抗拉強度和抗剪強度，可以用來抵抗任何組合形式的荷載，通常鋼的強度是高強度混凝土的近4倍以上，其屈服點較混凝土和木材要高得多；在承載力相同的條件下，鋼結構與鋼筋混凝土結構、木結構相比，構件較小，重量較輕，便于運輸和安裝。

（2）制作、安裝工業(yè)化程度高，施工周期短。鋼結構生產(chǎn)具備成批大件生產(chǎn)和高度準確性的特點，可以采用工廠制作、工地安裝的施工方法，所以其生產(chǎn)作業(yè)面多，可縮短施工周期，進而降低造價、提高效益。

（3）抗震及抗動力荷載性能好。鋼結構因自重輕、質(zhì)地均勻，各向同性，彈性模量大，有良好的塑性、韌性，因而抗震及抗動力荷載性能好。

（4）具有一定的耐熱性。溫度在250℃以內(nèi)，鋼的強度變化很小，溫度達到300℃以上，強度逐漸下降，達到450～650℃時，強度降為零。因此，鋼結構可用于溫度不高于250℃的場合。在自身有特殊防火要求的結構中，鋼結構必須用耐火材料予以維護。

（5）鋼結構抗腐蝕性較差。鋼結構的最大缺點是易于銹蝕。新建造的鋼結構一般都需要除銹、鍍鋅或刷涂料。使用過程中要定期修補防腐涂裝，維護費用較高。目前國內(nèi)外正在發(fā)展不易銹蝕的耐候鋼，可大量節(jié)省維護費用，但還未能廣泛采用。

1.2 鋼筋混凝土結構的特點

（1）耐久性好。能夠充分合理的利用鋼筋（高抗拉性能）和混凝土（高抗壓性能）兩種材料的受力性能，混凝土的強度隨時間的增長還有所提高，所以其耐久性較好，在一般環(huán)境下，鋼筋受到混凝土的保護而不易生銹，正常使用條件下不需要經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修。

（2）可模性好。新拌和的混凝土是可塑的，可根據(jù)需要設計制成各種形狀和尺寸的結構或構件。

（3）整體性好?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土結構整體性好，通過合適配筋可獲得較好的延性，有利于抗震、防爆和防輻射，適宜保護結構。

（4）耐火性好。混凝土是不良導熱體，遭遇火災時，因鋼筋有混凝土包裹而不致很快升溫失去承載力，與鋼結構相比具有較好的耐火性。

（5）易于就地取材。混凝土所用的原材料中占很大比例的石子和砂子，產(chǎn)地普遍，便于就地取材。

（6）自重大。相對于鋼結構來說，混凝土結構自重偏大，這對于建造大跨度結構是不利的。

（7）混凝土抗拉強度較低，易裂。由于混凝土的抗拉強度較低，在正常使用時，鋼筋混凝土結構往往帶裂紋工作，裂紋存在會影響結構的正常使用性和耐久性。

（8）費工、費模板、周期長。施工比較復雜，工序多，施工受季節(jié)、天氣的影響也較大。

（9）補強修復困難。新老混凝土不易形成整體，混凝土結構一旦破壞，修補和加固比較困難。

2 管廊防火方案

2.1 模型選擇

本文選擇沙特實施的某煉油一體化工程項目的管廊防火方案為探討模型，選擇高度為20m，寬度為10m的典型管廊截面作為分析模型，并按照結構不同分為三種類型。截面示意圖如圖1所示。

圖1 截面示意圖

2.2 優(yōu)缺點分析

2.2.1 鋼結構管廊防火方案（如表1所示）

表1 鋼結構管廊防火方案

2.2.2 鋼筋混凝土管廊防火方案（如表2所示）

2.2.3 鋼筋混凝土+鋼結構管廊防火方案（如表3所示）

表2 鋼筋混凝土管廊防火方案

方成評案本價鋼22結16構8方最8管4案低8廊美防元火鋼2筋24混2火7凝一9方0土般1案管美廊元防鋼構2筋2管7混8廊4凝最2防7土高0火+美方鋼元案結

3 工程案例

在沙特某煉油一體化工程項目管廊防火方案實施過程中，鋼結構、鋼筋混凝土混凝土、鋼結構和鋼筋混凝土相結合的管廊防火方案的工程成本、進度、安全等指標區(qū)別明顯。

（1）成本。項目管廊防火方案進行成本分析，三種方案的成本分別如表4所示。

（2）進度。采用鋼結構管廊防火方案的工期比采用其他兩種方案的平均周期縮短5個月。

（3）安全。采用鋼結構管廊防火方案的現(xiàn)場施工安全事故率僅為其他兩種方案均值的48%。

4 結論

通過以上探討，可以看出鋼結構管廊不僅在強度、剛性和塑性方面比鋼筋混凝土具有優(yōu)勢，同時，鋼結構管廊防火方案具有綜合成本低，施工周期大大縮短，安全事故率低，交叉施工便于組織協(xié)調(diào)，工程質(zhì)量容易控制，設計變更和現(xiàn)場修改方便等優(yōu)勢。

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2010-04-26）