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浅谈化工建筑防爆、泄爆、抗爆设计

发表时间：2020/11/17 来源：《基层建设》2020年第21期作者：冯帆陈璨高扬

[导读] 摘要：防爆与泄爆、抗爆设计工作非常重要，能够在化工建筑设计过程中采取有效防爆方法，避免爆炸事故发生，为人们提供安全、舒适的场所，避免经济损失，同时也能够推动我国建筑事业迅速发展，化工建筑防爆与泄爆、抗爆设计具有一定现实意义。

        中国五洲工程设计集团有限公北京 100000
        摘要：防爆与泄爆、抗爆设计工作非常重要，能够在化工建筑设计过程中采取有效防爆方法，避免爆炸事故发生，为人们提供安全、舒适的场所，避免经济损失，同时也能够推动我国建筑事业迅速发展，化工建筑防爆与泄爆、抗爆设计具有一定现实意义。
        关键字：化工建筑；防爆；泄爆；抗爆；设计
        1.防爆、泄爆、抗爆概述
        1.1目的
        我们作防爆、泄爆、抗爆设计的目的：就是在化工建筑设计中采取防爆措施，防止或减少爆炸事故的发生（防爆）。当发生爆炸事故时，最大限度地减轻其危害和造成的损失（泄爆、抗爆）。
        1.2爆炸的概念
        从爆炸发生的位置和建筑物相对的关系，爆炸分两种：
        内爆：指爆炸在建筑物内部发生，也称“有爆炸危险”的建筑。在现行《建筑设计防火规范》中，称之为有爆炸危险的甲、乙类厂房。
        外爆：指爆炸在建筑物外部发生，也称“有爆炸危险环境”的建筑。
        1.3抗爆
        在外爆情况下，建筑防爆的主要对策是抗爆，所谓“抗”的含义有三：
        （1）挡住室外可燃气体混合物侵入。如抬高室内地坪使之高出露天装置区的地面；室内采取机械通风，保持室内气压高于室外气压2%；穿越外墙的管道和管沟必须采取密封措施。
        （2）为避免由于爆炸冲击波而导致建筑物的倒塌，采用坚固的钢筋混凝土框、排架结构体系。
        （3）抵抗爆炸碎块的伤害。采用合理维护结构及门窗设计。如外墙应用耐火极限限不低于3小时的非燃烧墙，开窗面积尽量小且采用耐火性能较好夹丝玻璃固定窗或密闭窗，门应避开迎爆面方向设置，否则门外应设挡墙或门斗。
        1.4 泄爆
        在内爆情况下，建筑防爆的主要采用的对策是泄爆。这里“泄”的含义有三：
        （1）排除建筑本身有可能产生引爆的因素，如采用不发火花的地面防止撞击、摩擦而出现火花，加强围护结构的隔热降温，防止日光曝晒等等。
        （2）排除可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘或纤维等一类的物质与空气混合达到爆炸极限的浓度。如采用敞开式建筑方式，组织自然通风，采取机械排风、顶棚不留死角、地面不设地坑等等。
        （3）泄放爆炸能量，万一发生爆炸，让瞬间释放的大量能可以按设计所确定的方向或部位，通过轻质屋面，轻质墙体或门窗泄放出去，以免产生难以预料的更大损失。
        2.化工建筑的防爆设计
        2.1化工建筑的防爆设计原则
        防爆建筑平面设计：有爆炸危险建筑的平面设计首先要满足生产工艺流程的要求，其次建筑的平面设计尽可能简单，以跨度小，单层为宜，屋顶也最好设置轻质泄压屋盖。生产设备布置尽可能在靠近门窗的常年风向的下风一侧，这样，工人操作在上风，有利于保护工人的身体健康，万一发生爆炸也便于工人疏散到室外。跨度大的单层建筑平面设计，最大跨度不宜超过 18m。
        防爆建筑结构设计：框架结构是避免防爆建筑倒塌造成严重损失的有力措施。在框架条件下，采用轻质易于脱落的外墙或大面积的泄压窗扇，将建筑围护结构尽量都作泄压面积，则在建筑内发生一般性的气体混合物爆炸时，所造成的危险较小，不致影响整个建筑的安全，能较快地恢复正常生产。相反，承重结构不牢固，虽有一定量的泄压设施，也难免造成人员伤亡、设备破坏、建筑倒塌的不良后果。尤其是用轻质屋顶作为泄压面积时，如构造不当，也有飞起后又整体偏移落下、伤人和砸坏设备的危险。当然，在利用墙和门窗作为泄压面积时，也要注意对周围人员的防护问题。事实证明，采取框架结构，只要结构构造牢固可靠，就能成为良好的抗爆结构，比用砖混结构好。
        2.2化工建筑的防爆设计要点
        2.2.1有爆炸危险的建筑应采用单层建筑，优点如下
        （1）便于设置天窗、风帽、通风屋脊，创造自然通风的良好条件，有利于排除可燃气体、可燃蒸汽、可燃粉尘一类物质，防止与室内空气混合形成爆炸混合物。
        （2）便于设防爆墙，将不同性质的化学物品分隔生产，以免两种不同的化学物品互相接触产生化学反应而引起爆炸；同时便于将有火源的生产辅助设施与有爆炸危险的生产车间分隔布置，有利于排除火源，预防爆炸事故。

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        （3）便于设置排除静电的接地装置和避雷装置，有利于排除由静电火花和电
        击火花引起的爆炸事故。
        （4）便于设置较多的安全出口，有利于安全疏散和进行灭火抢救。
        （5）便于设置泄压轻质屋盖，加大泄压面积，有利于尽快释放爆炸时产生的大量气体和热量，以降低室内爆炸压力。
        （6）一旦由于爆炸引起房屋破坏倒塌，影响范围小，修建恢复生产快。
        （7）便于地面设较大坡度、明沟、集油地，可以回收滴漏在地面的易燃液体和可
        燃液体，防止流散蔓延造成大面积火灾。
        2.2.2有爆炸危险的建筑不应设在地下室或半地下室
        2.2.3有爆炸危险的建筑耐火等级不低于二级，有爆炸危险的建筑由于使用或生产大量的可燃蒸汽、可燃粉尘、可燃液体、可燃固体等物质，万一发生爆炸事故，往往会酿成火灾。因此，对于甲、乙类生产建筑的耐火等级应不低于二级。
        2.2.4有爆炸危险的建筑内防火墙间距不宜过大，在有爆炸危险的建筑内宜设置防火分隔墙，以控制由于爆炸引起的火势蔓延。防火墙的构造和强度必须满足防火、防爆的有关规定。
        2.2.5有爆炸危险的建筑宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式。有爆炸危险的建筑内不应设有办公室、淋浴室、更衣室、厕所等房间，也不应有机修、焊接等房间。因为这些辅助房间都有火源产生，容易使库内易燃易爆物品引起爆炸燃烧，同时这些辅助房间人员比较多，万一发生爆炸，来不及疏散将会造成重大伤亡。
        敞开或半敞开的建筑，自然通风好，可使可燃气体、蒸气、粉尘等很快稀释扩散，不易形成爆炸混合物，有效地排除形成爆炸的条件。而且生产设备内部发生爆炸时，敞开或半敞开式建筑可很快释放大量气体和热量，使建筑破坏损失大大减轻。
        2.2.6有爆炸危险的建筑宜采用钢筋混凝土或钢框架、排架结构。
        2.2.7有爆炸危险的甲、乙类生产部位，宜设置在单层建筑靠外墙的泄压设施或多层建筑顶层靠外墙的泄压设施附近。
        3.化工建筑的泄爆设计
        3.1门窗
        在封闭的空间内，爆炸破坏力非常大，因此，厂房需要优先考虑泄压设施问题，轻质屋盖与易于泄压的门窗、轻质墙体等都属于泄压设施。通过对比发现轻质屋盖泄压效果更好，应该被广泛应用。泄压设置的门窗需要确保门窗质量相对较轻，玻璃较薄，具有一定安全性，门窗选择需要用木块固定。门窗设计必须能够抵抗爆炸，在爆炸发生时能够抵御危险，这也是泄爆设计中非常重要的一部分。
        3.2轻质墙体
        在泄爆设计中，泄压面积的轻质屋面与墙体重量需要控制在一定范围内，需要小于60Kg/m2，在材料选择时需要注意材料更加易于碎裂，避免对人身造成伤害，泄压墙体采用加气混凝土、石膏板等，保证在工作过程中更加安全。压型钢板在化工建筑工作中使用率非常高，具有轻质高强、施工便利、塑性相对较好等优势，但是在爆炸发生以后不易逃离，泄爆效果不明显，针对此设计需要高度重视，在风力较大的城市不建议采用此设计方式。泄压部位需要人员疏散，确保安全，泄压时不能对其他建筑物产生影响。
        4.化工建筑的抗爆设计
        4.1防爆墙
        在化工建筑中抗爆设计不仅可以避免爆炸碎片的侵袭保护房屋，还能将爆炸范围逐渐缩小，降低危险性。因此，通过防爆墙与防爆门窗更适宜。防爆砖墙更加适用于爆炸物质相对较小的厂房与仓库，防爆墙的厚度不得超出500毫米，单层或是双层的钢板防爆墙钢板厚度应该在6毫米以上，横梁间距不得超出1.8米。防爆墙的设计非常重要，需要从一些细节之处进行设计，才能达到抗爆的效果。
        4.2防爆窗
        防爆窗需要采用角钢窗框与夹层玻璃，属于固定式，安装防爆墙需要确保坚固性，能够有效抵御爆炸危险，防止玻璃掉落，防爆窗分为安全玻璃防爆窗与防弹玻璃防爆窗，安全玻璃防爆窗一般都应用于防爆厂房上，防弹玻璃防爆窗更加适用于防爆实验室当中，各自有不同的特点与性能。
        5.结语
        随着社会经济的发展，人性化的设计越来越重要，而有化工建筑对于人、社会以及经济而言都是很大的潜在危险，对于该类建筑而言，设计工作应该越来越慎小慎微，马虎不得，首先应该对建筑进行全方面的考虑，从大处着手，在细部严把关，避免盲区。而且对于建筑本身而言，无论是设计人员还是使用人员，更甚至管理人员，其安全隐患意识更应贯彻的自始至终。
        参考文献：
        [1]柯贝.浅谈化工建筑防火防爆设计[J].现代物业（中旬刊），2019（05）：89.