针对化工厂建筑物防爆的方法研究

来源：核心期刊咨询网时间：2014-04-15 14:2212

摘要：论文摘要：本文通过理论分析与系统总结, 提出化工厂建筑物防爆、抗暴的措施方法，为化工厂建筑结构和其他类型建筑物的抗爆设计及加固提供参考，防止爆炸造成连锁反应，以减少甚至避免爆炸带来的巨大生命财产损失。 论文关键词：化工厂建筑物,防爆,措施 引言

　　论文摘要：本文通过理论分析与系统总结, 提出化工厂建筑物防爆、抗暴的措施方法，为化工厂建筑结构和其他类型建筑物的抗爆设计及加固提供参考，防止爆炸造成连锁反应，以减少甚至避免爆炸带来的巨大生命财产损失。

　　论文关键词：化工厂建筑物,防爆,措施

　　引言

　　石油化工厂由于其重要的经济位置与地位，往往是恐怖爆炸袭击的主要目标。另外，石油化工设备内部具有高压高温特点，也容易发生爆炸。考虑到石油化工厂具有重要的战略地位，因此，化工厂涉及的建筑物如何抵御突发爆炸荷载的袭击，最大限度地降低人员的伤亡和各种财产的损失，已经是摆在技术人员面前需要进行系统研究和亟待解决的实际问题。爆炸灾害的发生，不但会造成财产破坏和人员伤亡的直接损失，还会造成很大的效应，如：影响社会的正常生活秩序和社会的稳定，引发严重的社会问题。引起生产部门停工停产，直接导致事故单位的效益滑坡，生产力下降。同时还会给工人们造成恐慌心理，影响他们的生产积极性，间接影响生产效益的长期稳定发展。在高科技越来越密集、经济规模越来越宏大的今天，化工厂爆炸灾害的潜在可能性增加，事故的危害程度进一步增加，预防爆炸等安全问题往往成为重大社会经济决策的核心问题。

　　1爆炸概述

　　爆炸是大量能量在有限体积和极短时间内迅速释放或急骤转化的现象。就其产生的原因来说，可以分成物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。巨大能量快速地、突然地释放叫做爆炸，持续时间以毫秒计，是一种极其迅速的物理或化学的能量释放过程，在此过程中，系统的潜能转变为运动的机械能，然后对外作功。高密度压缩炸药爆炸能产生30MPa压强、3000-4000℃高温的热气因为气体体积迅速膨胀，在气体前端形成了层压缩气体爆炸冲击波，它包含了爆炸释放的大部分能量冲击波压力立即上升到周围空气压力之上，这被称为侧向超压，它随冲击波膨胀离爆炸源的距离而衰减，在很短的时间内，冲击波前端之后的压力可降到周围空气压力以下，在负压期间,空气被吸走，出现部分真空同时这个过程还伴有高速风，会将爆炸源产生的碎片带离很远，外部爆炸时有一部分能量传到地面，造成地面弹坑并产生类似地震的地面震动波。

　　图1不同时间离爆炸核心距离的爆炸超压的变化

　　2建筑结构的抗爆设计

　　随着爆炸冲击波的扩散,在爆炸冲击波波及的范围内所有建筑物都会受到影响而损坏。大体分为三种，（1）爆炸荷载对面向爆炸源一侧的外部结构构件所产生的破坏；（2）爆炸荷载对建筑内部楼盖、屋盖、柱、梁等构件所产生的破坏；（3）爆炸荷载对建筑物侧向或背向所产生的破坏。从而看出，爆炸荷载的直接作用所产生的后果,主要是由于爆炸荷载引起的构件破坏。所以从建筑结构上讲，要满足一些要求。

　　2.1建筑物应有良好的结构体系和受力性能。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。梁、柱、楼板在内的各构件在爆炸荷载的作用下应达到一定的受力性能,设计中,避免采用对抵抗爆炸荷载不利的结构形式和构件,就能够减轻结构的损伤。钢结构的厂房则应根据不同的耐火等级选用防火涂料,也可以在钢构件上外包上非燃烧材的覆盖层,其厚度应保证构件的耐火时间。

　　2.2在允许下降低建筑物的高度。有爆炸危险的厂房和仓库尽量采用单层建筑。为挡住室外可燃气体混合物侵入，可抬高室内地坪使之高出露天装置区的地面。选取较低的层高。当楼板或主梁因偶然作用发生坍落时,短柱可以预防建筑物可能发生整体失稳，从而防止构件发生一系列的继发失效。

　　2.3对主要受力构件加强保护。减少受力构件受到爆炸荷载的直接作用。例如可以在钢构件外包防火涂料或石膏板以用来防火，钢柱外包混凝土防止受到直接冲击。

　　2.4防止外来爆炸碎片的间接损害。可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，采用耐火性能较好夹丝玻璃,门应避开迎爆面方向设置,或门外设挡墙或门斗。

　　3结构的抗连续倒塌设计

　　在遭受爆炸等偶然荷载作用以后,结构只发生一定范围内的破坏而不产生与初始破坏荷载不成比例的连续倒塌。

　　3.1拆除构件法。拆除构件法是将结构中某个或某几个柱、墙等承重构件拆除,并对剩余结构进行分析,确定由初始破坏所引起的结构最终破坏程度和结构对荷载重新分配的能力。

　　3.2局部抵抗特殊偶然作用方法。局部抵抗特殊偶然作用方法主要是针对结构中某些重要构件,分析它们是否有能力抵抗设计考虑的偶然作用。这种方法要求预测作用于结构上的偶然荷载的类型及其量值,然后对局部构件进行承载能力极限状态分析,以使结构能够抵抗特定的突发事件。

　　4化工厂建筑物的防爆措施

　　根据爆炸发生的原理，在建筑设计中采取一系列防爆措施可有效的防止爆炸事故的发生。

　　4.1消除形成爆炸的条件

　　4.1.1通风。优先采取自然通风措施，特别是穿堂风；南方可采用天窗通风；寒冷地区、爆炸危险场所可采用机械排风；厂房存在比空气轻的可燃气体，可在屋顶设置排风帽；

　　4.1.2隔热。可采用双层轻质屋面隔热、架空板隔热、吊顶隔热等屋顶隔热措施，可设置遮阳板、百叶窗、磨砂玻璃等设施,排除阳光直射使易燃化学物质受热升温自然引起爆炸。

　　4.1.3防止产生火源。

　　采用不发火地面：可用铜板、铝板等有色金属材料局部铺设在水泥砂浆地面上，采用不发火水泥石砂、细石混凝土、水磨石等；防静电设施：对建筑物中容易产生静电的部位设置导除静电接地装置，接地装置要连接形成环形接地网，以避免单根接地装置断路失效；防止撞击摩擦：易燃易爆等管道不得穿越办公室等与生产无关的房间，并安装稳固，防止掉落产生火花。配电室等易产生电火花的房间室内地平应比该厂房地面高出500mm以上。防爆厂房不宜铺设运输铁轨，如必须铺设，应靠外墙布置，常通风。

　　4.2泄压

　　4.2.1泄压方式。泄压措施是设置泄压轻质屋盖、轻质外墙、泄压窗等耐爆炸压力最薄弱的建筑构配件,当发生爆炸时它们最先遭到破坏或开启，向外释放气体和热量，降低室内压力，防止承重构件破坏倒塌。

　　4.2.2泄压面位置。应避开人员集中的场所和主要交通道路，宜靠近容易发生爆炸的部位。

　　4.3建筑物平面布置

　　有爆炸危险的厂区要避开居民点、学校、工业区、旅游区重点建筑物、铁路和公路运输线、高压输电线等；,对有爆炸危险的建筑物在总平面设计时应集中分区布置。有爆炸危险的建筑物尽可能布置在厂区边缘。山区建厂，应利用地形和自然屏障，减少爆炸事故的危害。

　　5化工厂建筑物应符合国家防爆设施规范

　　具有火灾和爆炸危险的化工生产过程的防火、防爆设计应符合国家有关规范,火灾和具有爆炸危险场所的电气装置的设计应符合国家标准。就化工建筑设计而言,与防爆有关的规范主要有GB50016-2006《建筑设计防火规范》和GB50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》,乙炔站设计规范等等。

　　5.1具有易燃易爆的工艺生产装置、设备、管道，宜按生产特点，应集中联合布置，采用露天、敞开或半敞开的建筑物。

　　5.2明火设备应集中布置在装置的边缘，应远离可燃气体和易燃易爆物质的生产设备及储槽，并应布置在上风向。

　　5.3化工生产装置的建筑物均应有可靠的防雷电保护措施，防雷电保护系统的设计应符合有关标准和规范。独立的避雷针应有独立的接地装置。

　　5.4具有火灾爆炸危险的生产设备和管道应设计安全阀、爆破板等防爆泄压系统，对于输送可燃性物料并有可能产生火焰蔓延的放空管和管道间，应设置阻火器、水封等阻火设施。

　　结束语

　　在化工厂生产过程中，其所使用的原料、半成品到成品等物质大多是易燃、易爆和有毒的，这些物质往往在高温、高压或冷冻的条件下，通过密闭的设备、容器和管线中进行连续的反应和输送，极易发生爆炸。一旦爆炸会给化工生产带来了严重的影响以及造成重大的损失，还可能造成人员的伤亡，我们理所当然地应该避免此类现象的发生。由于爆炸的不确定性，工程设计人员必须遵照现行颁布的国家规范、法规及有关规定，优化建筑结构设计，运用新型建筑材料,针对不同建筑采取不同的防爆抗暴措施方法,从而减轻爆炸对于财产和人员的损害。

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