淺談石化企業(yè)抗爆建筑設(shè)計

陳瀟

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

石油化工廠區(qū)的廠房及倉庫等建筑物，由于其自身的生產(chǎn)工藝特點，存在著很高的爆炸風(fēng)險。某些甲、乙類工業(yè)廠房使用、生產(chǎn)或儲存有大量的可燃?xì)怏w，易燃、可燃液體以及可燃粉塵等物質(zhì)，稍有不慎，就會爆炸，發(fā)生極為嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

在爆炸發(fā)生的時候，一方面應(yīng)確保工廠內(nèi)部工作人員的生命以及價格昂貴的生產(chǎn)設(shè)備的絕對安全,另一方面則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂凭置?盡量減少爆炸危害的散播，從而避免造成進(jìn)一步的傷害與損失。在目前看來，采用修建抗爆建筑的方法，是可以達(dá)到上述要求的最佳手段。

1 總平面布局

合理的總平面布局是采用集中分區(qū)的方式來布置有爆炸危險性的倉庫或廠房。該區(qū)域應(yīng)盡量布置在本廠區(qū)內(nèi)最靠近邊緣的地方。相鄰的區(qū)域之間以及區(qū)域內(nèi)的建筑物或露天設(shè)備之間，需保留足夠距離，以滿足規(guī)范中對防火間距的要求。

根據(jù)當(dāng)?shù)厝曛鲗?dǎo)風(fēng)向，有爆炸危險性的倉庫或廠房應(yīng)盡量布置在其他建構(gòu)筑物下風(fēng)向，這些廠房和倉庫的平面主軸線宜與當(dāng)?shù)厝曛鲗?dǎo)風(fēng)向垂直或夾角不小于45°，這樣布置有利于用自然風(fēng)力，排除可燃?xì)怏w、可燃蒸汽和可燃粉塵的威脅。其朝向宜避免朝西，用以減少陽光照射，從而防止室溫升高。

2 抗爆設(shè)計

根據(jù)《石油化工工廠布置設(shè)計規(guī)范》（GB 50984-2014）中第4.8條相關(guān)規(guī)定，人員集中場所應(yīng)布置在相對安全的區(qū)域，并且與具有VCE爆炸危險性的區(qū)域之間應(yīng)有一定的防護(hù)距離。

其中，中央控制室、單裝置控制室和外操休息室在滿足一定的崗位人數(shù)的時候，需要采取抗爆防護(hù)措施。

爆炸荷載屬于偶然荷載。其特點是在爆炸的一瞬間會釋放出來巨大的能量，主要以沖擊波的形式對建筑物表面產(chǎn)生很大的壓力作用，從而造成破壞或倒塌，持續(xù)的時間也很短，一般也僅有幾毫秒，沖擊波在傳播過程中強度衰減的也很快。

因此，抗爆建筑的形狀宜設(shè)計為矩形，并采用鋼筋混凝土框架——剪力墻的結(jié)構(gòu)體系。其中外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)以剪力墻以及屋面板的形式，抵抗爆炸帶來的水平荷載；內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)（如框架梁、柱）用來承受垂直方向的荷載，進(jìn)而把爆炸荷載傳遞給基礎(chǔ)，這樣就構(gòu)成了簡捷方便的力學(xué)模型。

2.1 抗爆墻

抗爆墻指的是耐爆炸壓力較強的墻，大多設(shè)置在具有爆炸危險性的倉庫或者廠房當(dāng)中，以及廠區(qū)中人員集中場所。

抗爆墻除了具有抵抗爆炸所產(chǎn)生的沖擊波的作用之外，一般還具有一定的耐火性?，F(xiàn)階段最理想的抗爆墻就是鋼筋混凝土材料抗爆墻。此種抗爆墻的厚度一般不小于200mm，上限可達(dá)500mm、800mm甚至1m；混凝土的強度也不低于C20；鋼筋的型號由結(jié)構(gòu)計算，但不小于混凝土的強度等級。（如圖1）

圖1 抗爆墻結(jié)構(gòu)配筋圖

抗爆墻上最好不要開洞口。當(dāng)有電纜或者管道必須穿過抗爆墻時，該孔洞的直徑尺寸不應(yīng)大于200mm，并且要在孔洞周邊配鋼筋來補強，還要對孔洞進(jìn)行封密填實處理。

2.2 抗爆門窗

在抗爆墻上不得設(shè)置通風(fēng)孔，且不宜開設(shè)門窗洞口。當(dāng)因為功能需要必須開設(shè)時，應(yīng)安裝特定型號的抗爆門窗。

抗爆門的門板一般選用強度很高的裝甲或鍋爐鋼板，而骨架則采用槽鋼與角鋼共同焊接拼裝而成。門扇四周邊貼有橡皮材質(zhì)的軟墊，而門的鉸鏈在裝配時，也襯有青銅的套軸和橡膠墊圈，這樣可以避免抗爆門在開啟和關(guān)閉時會因為摩擦撞擊而產(chǎn)生火花。

抗爆窗的窗框大多由角鋼板制成，窗玻璃應(yīng)選用爆炸時不易破碎且強度很高的安全玻璃。這種安全玻璃的夾層是由兩層或多層窗用平板玻璃構(gòu)成，以聚乙烯醇縮丁醛塑料作為襯片，在高溫下加壓粘合而成。在被爆炸作用擊碎的時候，能夠利用塑料的粘合作用，使玻璃碎片不會飛出而對人體造成傷害?？贡岸酁椴豢砷_啟的固定窗，這樣可避免在爆炸發(fā)生時對建筑內(nèi)部的威脅。

2.3 抗爆門斗（隔離前室）

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）第3.6.10條的規(guī)定，在有爆炸危險區(qū)域內(nèi)的樓梯間、室外樓梯或與相鄰區(qū)域的連通處，應(yīng)設(shè)置門斗等防護(hù)措施。門斗隔墻應(yīng)為耐火極限不低于2h的實體墻，門應(yīng)采用甲級防火門并應(yīng)錯位設(shè)置。（如圖2）

防爆門斗錯位設(shè)置的目的是可以起到緩沖的作用，避免氣流在沖破第一扇門后，直接經(jīng)過第二扇門造成損失。另外，防爆區(qū)內(nèi)門斗的門應(yīng)該向防爆區(qū)方向開啟，防止在出現(xiàn)爆炸的時候氣流會沖入安全區(qū)域。與此同時，門斗的內(nèi)外門應(yīng)具備不同時開啟的連鎖功能，并配置有抗爆門鎖。

2.4 抗爆通風(fēng)設(shè)計

抗爆建筑一般不設(shè)外窗或者均為抗爆固定窗，空氣無法通過外窗來形成對流，完全依靠空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)來保證內(nèi)部的新鮮空氣量。新風(fēng)的引入口及排風(fēng)系統(tǒng)的排出口均應(yīng)加裝與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)同等抗爆等級的抗爆措施，并且為保持抗爆墻的完整，新風(fēng)出入口一般設(shè)置在屋頂?shù)倪m當(dāng)位置（如圖 2）。

圖2 屋頂排風(fēng)系統(tǒng)排出口

必要時，新風(fēng)出入口需設(shè)置抗爆閥，保證在建筑外發(fā)生爆炸時，抗爆閥能夠自動關(guān)閉，而當(dāng)外部空氣壓力恢復(fù)正常時自動復(fù)原。

3 總結(jié)

建筑抗爆設(shè)計涉及建筑、總圖、結(jié)構(gòu)、暖通等多個專業(yè)，是爆炸危險環(huán)境下保障安全的重要措施。由于工業(yè)建筑在生產(chǎn)過程中具有較高的危險性，因此與“實用、美觀”相比，高效、安全的工業(yè)建筑顯得更為關(guān)鍵，并且有助于企業(yè)創(chuàng)造更大的價值。