說到抗爆墻,雖然通規(guī)條文說明中另有一處抗爆墻的提法“盡管鍋爐房可以參照丁類廠房、油浸變壓器等可以按照丙類或丁類廠房考慮相應的防火要求,但這些場所仍具有一定的火災和爆炸危險性,應盡量立建造且不與其他建筑貼鄰。當受條件限制需與其他建筑貼鄰時,需視貼鄰部位的具體情況和這些設備房的實際火災和爆炸危險性采用抗爆墻、防爆墻或防火墻分隔,并應避開會議室、多功能廳、餐廳、營業(yè)廳、教室等人員聚集的場所;”在正式條文中,提到抗爆墻的正式條文,如下:《建筑防火通用規(guī)范 GB55037-2022》
抗爆墻分為圍護墻和間隔墻,圍護墻可以遮擋風雨和阻隔外界氣溫及噪聲對室內影響的墻體,間隔墻是分隔室內空間的墻體。安裝抗爆墻的流程簡介,方鋼框架放線→焊接安裝沿頂槽鋼(或方鋼)→焊接安裝豎向槽鋼(或方鋼)→焊接安裝橫向槽鋼(或方鋼)→自攻螺絲安裝內側防爆板→填充巖棉板→自攻螺絲安裝外側防爆板→板材施工錯縫做法→面層施工。
一、簡述石油化工建筑抗爆設計是目前結構計算中的難點問題,本文參照中國與美國規(guī)范相關的條文說明,以及有關爆炸理論的計算方法,詳述了爆炸荷載的成因與傳遞形式,給出了相應的設計流程與注意要點。本文后半節(jié)通過對國內部分設計單位已有案例的剖析,給出了部分抗爆構造做法,對設計此類建筑物提供一定參考。石油化工裝置多數(shù)具有易燃、易爆的特點,這類裝置一旦發(fā)生事故,可能會引起火災和爆炸事故。盡管從統(tǒng)計意義上來講,爆炸和大規(guī)?;馂陌l(fā)生的概率較小,但其后果卻十分嚴重,將會對人員、財產(chǎn)、環(huán)境、公共安全等產(chǎn)生影響。在石化裝置中,類似控制室等建筑是保障裝置正常運行的,它控制著裝置的運行狀態(tài),同時也是臨時避難的人員聚集場所。因此,在實際中要求當廠區(qū)內發(fā)生爆炸事故時,不應發(fā)生損壞,避免因裝置失控造成更大規(guī)模的次生災害和人員傷亡。近年來,石油化工結構抗爆設計在石化行業(yè)中被廣泛應用??贡O計具有區(qū)別于傳統(tǒng)靜力結構設計的特點,同時爆炸響應屬于沖擊荷載作用,這使得它同時又與往復作用的地震動力分析存在較大差別,考慮到其作用和響應的特殊性,抗爆設計應按彈塑性狀態(tài)進行計算較為恰當。在有關規(guī)范頒布以前,國內抗爆設計無規(guī)范可以遵循時,工程設計人員大都依賴國外相關的參考資料進行設計計算,2022年實施的《石油化工建筑物抗爆設計標準》,很大程度上借鑒了美國土木工程協(xié)會(ASCE)所編寫的《Design of Blast Resistant Buildings in Petrochemical Facilities》,美國規(guī)范里相關的設計方法和計算理論也被一直沿用至今。按結構重要性的判別,需做抗爆設計的應當至少屬于乙類建筑,所以需要特別注意的是盡量避免內部形成單跨框架,這個在方案階段應予以回避。此外,抗爆建筑的造價隨建筑高度的增加變化較為顯著,高寬比小的低矮體型結構更有利于抵抗爆炸荷載和傾覆作用,因此現(xiàn)行的抗爆設計規(guī)范不建議層數(shù)超過兩層,基本規(guī)定里描述以一層為宜,這也是設計時應注意的要點。對于在行政辦公區(qū),遠離爆炸危險源時是否還需要抗爆設計仍存在不小爭議,目前新規(guī)范的頒布實施并不是告訴設計人什么情況需要進行抗爆設計,而更多的是告訴設計人如何進行抗爆設計,因此判斷一個建筑是否進行抗爆設計沒有明顯標準。目前比較主流的認知是以安全評估所得的沖擊波超壓大小來衡量是否進行抗爆計算,若沖擊波超壓較低時則不必進行整個結構的抗爆設計,僅需進行門窗上的補強即可。二、石油化工行業(yè)中的爆炸荷載石油化工行業(yè)建筑物抗爆設計采用的是蒸汽云爆炸模型,蒸汽云爆炸是指在一個開敞空間內,爆炸產(chǎn)生的沖擊波對周圍一定距離范圍內的建筑物造成直接傷害,蒸汽云爆炸的爆炸中心并不一定在可燃物泄露處或點火處,這個若有特殊計算需要時應當加以注意。前述的蒸汽云爆炸會產(chǎn)生超壓沖擊波作用在裸露的建筑物表面上,之所以稱之為超壓是指空氣中壓力標準大氣壓。超壓沖擊波沖擊時,壓力隨時間迅速衰減,當其衰減至大氣壓以下時又會形成負壓,后再回彈至大氣壓,對應的壓力變化曲線見圖1.1所示。在模型簡化時,會將此時程曲線簡化為折線形式,而依據(jù)沖量和峰值壓力相等的原則,折線又可簡化為等斜率的三角形直線,如圖1.2所示。