玻璃固化產(chǎn)品容器暫存庫建筑設(shè)計(jì)分析

趙 坤 輝

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

玻璃固化產(chǎn)品容器暫存庫建筑設(shè)計(jì)分析

趙 坤 輝

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

以某產(chǎn)品容器暫存庫建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，分析了該項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)過程中遇到的典型問題，并從功能需求、安全疏散、輻射防護(hù)三個(gè)方面提出了相應(yīng)的解決辦法，以期為今后類似工程項(xiàng)目的建筑提供參考依據(jù)。

建筑，輻射防護(hù)，房間布置，設(shè)計(jì)

1 概述

1.1 背景

隨著核電市場前景看好，配套的核化工后處理領(lǐng)域也會(huì)隨之產(chǎn)生大量需求，玻璃固化就是其中一類重要的項(xiàng)目，且為我國后處理領(lǐng)域首次引進(jìn)的技術(shù)，相應(yīng)土建設(shè)施的設(shè)計(jì)會(huì)面臨很多典型的新問題。因此，需要對其一般性的設(shè)計(jì)方法和遇到的特殊問題及解決辦法予以歸納總結(jié)，為將來的同類項(xiàng)目作參考，起到拋磚引玉的作用。

1.2 相關(guān)概念和范圍

1.2.1 相關(guān)概念

核工業(yè)建筑涉及到的輻射防護(hù)概念是與普通工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)的考慮因素完全不同的重要概念，也是不容忽視的因素。

1)輻射防護(hù)基本原則。生產(chǎn)運(yùn)行過程中，廠房安全可靠，放射性核素有效控制，保障生產(chǎn)運(yùn)行人員安全，避免對自然界和環(huán)境造成污染。2)輻射防護(hù)分區(qū)。核化工在整個(gè)工藝流程中，會(huì)釋放一定量的放射性產(chǎn)物，根據(jù)輻射劑量的高低及對環(huán)境的危害程度，輻射量從低到高依次劃分為白區(qū)(為人員正常工作區(qū)域)、綠區(qū)(為人員受限制工作區(qū)域)、橙區(qū)(正常生產(chǎn)過程中，除設(shè)備檢修工作人員基本不進(jìn)入該區(qū)域)和紅區(qū)(在正常生產(chǎn)過程中，平時(shí)基本為無人區(qū))。3)衛(wèi)生出入口和衛(wèi)生閘門。由于各區(qū)的安全防護(hù)要求不同，工作人員從橙區(qū)→綠區(qū)、綠區(qū)→白區(qū)需要經(jīng)過衛(wèi)生檢驗(yàn)措施，最后直至人員表面沾污率滿足要求。這套綠區(qū)→白區(qū)之間的檢驗(yàn)及衛(wèi)生措施簡稱衛(wèi)生出入口。綠區(qū)→橙區(qū)之間的檢驗(yàn)及衛(wèi)生措施簡稱衛(wèi)生閘門。4)輻射防護(hù)角度下的交通組織和安全疏散。交通組織：輻射防護(hù)各區(qū)要求遞區(qū)進(jìn)入、遞區(qū)退出，不應(yīng)越區(qū)進(jìn)入、越區(qū)退出。輻射防護(hù)分區(qū)相同的房間集中設(shè)置，使用同一疏散出入口及樓梯間?？紤]高輻射區(qū)域長期無人，因此，高輻射區(qū)域可以利用低輻射區(qū)域作為第二疏散通道，低輻射區(qū)域不宜利用高輻射區(qū)域作為第二疏散通道[1]。

1.2.2 研究范圍

本文主要針對產(chǎn)品容器暫存庫建筑設(shè)計(jì)中面臨的一些典型問題，從一般規(guī)律的總結(jié)研究和特殊問題的設(shè)計(jì)處理論述：

1)從功能需求、安全疏散、輻射防護(hù)這三個(gè)主要方面探討玻璃固化暫存庫用房布置的一般規(guī)律；2)若干用房50年后啟用的問題及其處理方法。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)與研究

2.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于某山地地形中，整個(gè)玻璃固化項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝廠房包括玻璃固化廠房、分析實(shí)驗(yàn)樓、產(chǎn)品容器暫存庫、生產(chǎn)運(yùn)行樓，整個(gè)建筑群通過交通廊聯(lián)系起來。產(chǎn)品容器暫存庫屬于其中的一個(gè)子項(xiàng)，建筑位于臺(tái)地之上，通過轉(zhuǎn)運(yùn)通道與玻璃固化廠房連接，主要用于接收貯存主廠房生產(chǎn)產(chǎn)品。

產(chǎn)品容器暫存庫占地面積1 148.44 m2，建筑面積1 638.06 m2。建筑物地上部分最長處為54.45 m，最寬處為19.60 m，高13.10 m，深-12.50 m。

建筑對外設(shè)一個(gè)人員出入口，一個(gè)物料出口，兩個(gè)應(yīng)急疏散口，此外地面一層有用于接收來自主廠房的轉(zhuǎn)運(yùn)通道，地上二層有參觀連廊與其他子項(xiàng)連接。

建筑為混合層次的工業(yè)廠房，一側(cè)主要是單層大空間的吊車大廳及地下產(chǎn)品容器貯存室，另一側(cè)主要是多層小空間的各輔助工種用房，小空間部分地上兩層、地下兩層。

輻射防護(hù)分區(qū)現(xiàn)階段全部啟用房間有白、綠、紅三區(qū)，將來全部啟用時(shí)有橙區(qū)房間。但紅區(qū)房間不進(jìn)人，將來啟用的橙區(qū)房間也極少。所以目前包括長時(shí)期內(nèi)整個(gè)產(chǎn)品容器暫存庫主要進(jìn)人的房間放射性劑量都并不高，分區(qū)設(shè)置相對簡單。

2.2 用房布置的一般規(guī)律

暫存庫屬于核化工廠房，原則上看必須遵循一般的核工業(yè)放射性廠房的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)規(guī)律。

由于核工業(yè)體系的功能特殊性，核化工建筑一般都要滿足輻射防護(hù)、消防安全、安全保衛(wèi)等基本要求，由此帶來的輻射防護(hù)和安全疏散問題再加上特殊的功能需求導(dǎo)致了復(fù)雜的流線需求。要想實(shí)現(xiàn)合理的流線布置，平面布置應(yīng)當(dāng)從前述三個(gè)方面入手。本文將功能需求、安全疏散、輻射防護(hù)歸納為核化工放射性建筑用房布置(平面設(shè)計(jì))的三個(gè)要素。

2.2.1 用房布置的三要素及相互關(guān)系

功能需求、防火疏散、輻射防護(hù)，三者之間相互影響、相互制約，設(shè)計(jì)的深入開展必須抓住主要矛盾沿著一條主線向下進(jìn)行。比較這三個(gè)要素，功能需求是建筑設(shè)計(jì)的本質(zhì)問題之一，既是設(shè)計(jì)的根本目的也是設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn);防火疏散是建筑設(shè)計(jì)要考慮的重要問題，防火疏散主要涉及人身安全，一旦發(fā)生火情，其緊迫性急迫性是不言而喻的。本工程中的放射性劑量并不高，對于這樣放射性不高的工程，防火疏散權(quán)重更大；在實(shí)際設(shè)計(jì)中，前兩個(gè)要素的設(shè)計(jì)常常會(huì)涵蓋第三個(gè)要素，對于核工業(yè)建筑設(shè)計(jì)輻射防護(hù)分區(qū)常常是伴隨著功能分區(qū)形成的，防火疏散從一般疏散角度布置好后較容易通過多種手段滿足輻射防護(hù)的要求。

對于放射性劑量不高，輻射防護(hù)分區(qū)較簡單的廠房而言，其房間布置的一般流程可以總結(jié)如下：分析工藝及相關(guān)用房的功能需求→調(diào)整方案滿足消防疏散要求→最后通過細(xì)節(jié)處理等各種建筑手段滿足輻射防護(hù)要求。

2.2.2 工藝流程及用房需求分析

工藝的功能需求是建筑方案設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，由這些功能需求可以歸納出主要的功能房間。

由圖1可見,轉(zhuǎn)運(yùn)熱室、產(chǎn)品容器貯存為紅區(qū)，操作前室為橙區(qū)，維修間和地面上的車大廳為綠區(qū)，可以看到工藝的功能需求和輻射防護(hù)要求是基本一致的，放射性較強(qiáng)的房間基本相鄰。這一點(diǎn)符合輻射防護(hù)分區(qū)的要求：相同輻射防護(hù)分區(qū)用房盡量集中布置，也證明了前面的分析——功能需求要素涵蓋了輻射防護(hù)要素。

在上面基礎(chǔ)上加入其他工種用房需求，配電、熱引入需在一層對外開門，故放在一層；進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)用房需要相同的大空間，放在建筑物一側(cè)一、二層相同的位置上，排風(fēng)噪聲相對較大且為綠區(qū)放在一層綠區(qū)相對集中的位置，進(jìn)風(fēng)為白區(qū)放在二層白區(qū)；水槽間和監(jiān)測間需放在地下一層；通信用房為白區(qū)放在二層白區(qū)。

接著考慮疏散樓梯和次入口布置。防火疏散是建筑設(shè)計(jì)的基本要求之一，也是重要的功能需求，在方案設(shè)計(jì)階段主要從安全疏散的角度給予考慮：

1)防火分區(qū)的設(shè)置。本工程屬于較為重要的核化工建筑，可以參照GB 50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，對于耐火等級一、二級的建筑，防火分區(qū)最大允許建筑面積2 500 m2[2]。整個(gè)廠房占地面積1 148.44 m2，地下部分有兩處，這樣整個(gè)建筑物可以劃分三個(gè)防火分區(qū)，即地下兩個(gè)防火分區(qū)，地上一個(gè)防火分區(qū)。

2)安全出口、疏散樓梯的布置。由前述可知，本工程采用集中式布局、走道為單內(nèi)廊式布置，按照耐火等級一、二級考慮，位于袋形走道兩側(cè)或盡端的疏散門至最近安全出口(疏散樓梯)的最大距離不超過22 m考慮[2]，本建筑一側(cè)為大空間單層廠房，地下部分只有維修間進(jìn)人且面積不足50 m2可設(shè)置一部疏散樓梯，利用地上臨近的物料出口作為疏散口；另一側(cè)小房間較為集中，走廊最長處長度約為20 m，并且房間布置不規(guī)則，需要按兩部樓梯考慮。

最后，要考慮已完成的房間布置、安全疏散是否滿足輻射防護(hù)分區(qū)的要求。由圖2可見，各房間的輻射防護(hù)分區(qū)基本能滿足相同放射性水平房間集中布置的要求，右側(cè)的疏散樓梯和疏散口可以滿足防火疏散和輻射防護(hù)疏散的要求。左側(cè)用房集中的部位有白、綠兩區(qū)，兩部疏散樓梯可以分別作為白、綠兩區(qū)的疏散樓梯，為滿足地下防火分區(qū)兩部疏散樓梯和對外疏散口的要求，綠區(qū)疏散樓梯在一層設(shè)對外應(yīng)急疏散口(見圖3)，白區(qū)樓梯間相鄰的淋浴水槽間墻體上設(shè)固定窗(旁邊附太平斧)(見圖4)，有火情時(shí)可用太平斧打破玻璃，將白區(qū)樓梯作為應(yīng)急疏散樓梯。

2.2.3 小結(jié)

核工業(yè)放射性廠房房間布置(平面設(shè)計(jì))中存在功能需求、防火疏散、輻射防護(hù)三個(gè)要素，三要素之間相互影響、相互制約，對于玻璃固化暫存庫這種放射性劑量不太高，輻射防護(hù)分區(qū)不太復(fù)雜的放射性廢物貯存廠房而言，其房間布置的思路可以依照下面的流程進(jìn)行：

1)從功能需求出發(fā)，以主工藝用房為基本框架，加入輔助工種用房和相關(guān)配套輔助用房，得到房間的基本構(gòu)成；2)在房間基本構(gòu)成確定的基礎(chǔ)上，參考既定面積、走廊長度考慮需要多少疏散樓梯和疏散口，依據(jù)規(guī)范要求在合適的位置加入疏散樓梯和疏散口；3)從輻射防護(hù)分區(qū)的角度檢查一下各個(gè)房間的布置是否符合輻射防護(hù)分區(qū)的要求，分區(qū)是否合理，各分區(qū)是否有合理的疏散口和疏散樓梯。不合適的可以通過調(diào)整房間布置、增加應(yīng)急門或固定窗的手段滿足輻射防護(hù)分區(qū)的疏散要求。

2.3 特殊問題和解決方式

本工程用房布置存在一個(gè)特殊的問題，在功能上主要是用來貯存玻璃固化主廠房生產(chǎn)的高放產(chǎn)品的，這些產(chǎn)品大約貯存一個(gè)較長的時(shí)間段(當(dāng)時(shí)考慮暫定50年，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況可能會(huì)有變化)，之后這些產(chǎn)品會(huì)通過工藝的特殊用房處理后運(yùn)出建筑物送到別處處理。這些工藝的特殊用房在貯存時(shí)期內(nèi)并不使用，只是在最后啟用時(shí)方才使用，如果現(xiàn)階段就將未來所需房間的裝修、管道設(shè)備的設(shè)計(jì)安裝等問題考慮到位，房間設(shè)備不但長期不能有效利用，且會(huì)帶來設(shè)施陳舊浪費(fèi)的問題，而且貯存期后也有可能出現(xiàn)新的更先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)，為此我們對相關(guān)房間做如下考慮：

1)房間處理。將需要的房間集中留出大空間，現(xiàn)階段作為結(jié)構(gòu)空間考慮，將來可以按照實(shí)際需求進(jìn)行詳細(xì)布置。2)疏散考慮。對將來可能進(jìn)人的空間預(yù)留疏散口，洞口可用磚墻封堵，將來啟用時(shí)拆除，根據(jù)需要設(shè)門。3)裝修考慮。一切裝修暫時(shí)均不予考慮，將來啟用時(shí)，可根據(jù)當(dāng)時(shí)的工藝要求和技術(shù)水平進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。4)預(yù)留洞口高度。由于暫時(shí)不考慮裝修，預(yù)留洞口可適當(dāng)留高，將樓地面面層的余量留出來。

3 結(jié)語

通過對玻璃固化暫存庫建筑設(shè)計(jì)與研究，歸納總結(jié)核化工后處理廠房設(shè)計(jì)的使用規(guī)律：1)從功能需求出發(fā)，以主工藝用房為基本框架，組織輔助工種用房和相關(guān)配套輔助用房，得到房間的基本構(gòu)成；初步總結(jié)出核化工后處理廠房建筑設(shè)計(jì)的一般規(guī)律原則；2)在房間基本構(gòu)成確定的基礎(chǔ)上，按照防火規(guī)范要求確定防火疏散位置和數(shù)量；3)從輻射防護(hù)的角度復(fù)核房間布置是否符合輻射防護(hù)分區(qū)的要求，可采用增加應(yīng)急出口的手段滿足不同輻射防護(hù)分區(qū)的疏散要求。對于若干年后啟用的房間的處理，現(xiàn)階段處理方式為：1)集中留出結(jié)構(gòu)空間，便于滿足將來布置需求的不確定性。2)預(yù)留結(jié)構(gòu)空間臨時(shí)封堵預(yù)留疏散口。3)預(yù)留結(jié)構(gòu)空間不做裝修，預(yù)留洞口尺寸預(yù)先考慮將來樓地面面層厚度。

以上總結(jié)可作為其他核化工項(xiàng)目的參考。

[1] 王 巍.核化工廠房輻射防護(hù)建筑設(shè)計(jì)初析[J].核工程研究與設(shè)計(jì),2011(3):78-80.

[2] GB 50016-2006,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

Analysis on temporary library building design of glass solidified product container

ZHAO Kun-hui

(China Nuclear Power Engineering Limited Company, Beijing 100840, China)

Taking the temporary library building design project of a product container as an example, this paper analyzed the encountered typical problems in the project building design process, and from the functional requirements, safety evacuation, radiation protection three aspects proposed corresponding solution measures, in order to provide reference for future similar engineering construction.

building, radiation protection, room layout, design

1009-6825(2014)36-0013-03

2014-10-20

趙坤輝(1982- )，男，工程師

TL372.1

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