辽宁省石油化工规划设计院有限公司 辽宁沈阳 11000
摘要：总平布置，功能用房的精简、细节构造的处理共同构成了控制室的抗爆精细化设计，它以“安全、经济、适用”为设计目标，为提高建筑抗爆能力、控制工程造价提供了设计方向。
关键词： 控制室；抗爆；建筑精细化设计
1 控制室抗爆概述
近年来，由于工艺生产装置技术的发展，对装置自动控制水平的集成化程度也不断得到提高。我们知道，炼油、化工厂中许多生产装置均具有易燃易爆的特点，为保证在任何情况下对生产装置的正常操作和安全开停车，最经济有效的方式是总图规划时将控制中心设置在远离装置爆炸区的范围内。但是，控制中心与装置之间距离过大必将增加管线与电缆的造价，占地面积也相应增加，而控制中心距离装置较近则需要考虑爆炸力对控制室的影响，即对控制室进行抗爆设计，因此有关控制室的选址应该进行必要的技术经济分析。有时当总图布置受实际场地及诸多原因的影响，只能设置在距装置较近的地方时，为保证生产装置的正常操作，必须对控制中心建筑物进行抗爆设计。
2.总平布置及室外设施的细节设计
首先，抗爆控制室的外墙都是通过抗爆计算并且能够承担爆炸冲击波超压作用的钢筋混凝土墙体，而作为建筑外墙抗爆的唯一薄弱环节――疏散门，在爆炸发生时容易产生变形损坏，影响疏散门的正常开启，延误建筑内部的操作人员在爆炸发生后及时撤离爆炸现场。因此，疏散门不应迎着爆炸冲击波扩散的方向，即具有爆炸可能性的危险装置不应正对着控制室的疏散门布置。同时为了确保内部人员在爆炸发生后能够快速、安全的撤离，至少应沿控制室两个方向的外墙面开设安全疏散口。依据冲击波扩散的形态（以爆炸源为球心，同时向四面八方扩散）判断，当控制室处于爆炸装置的一侧时，至少能有两面外墙处于非“迎爆面”，这样也就满足了人员安全疏散口分设的要求。
其次，为了有效的保护控制室内的操作人员和控制设备的安全，抗爆控制室通常被设计成山墙面迎爆的单层矩形钢筋混凝土 “盒子”。原因在于爆炸时，爆炸荷载是以面荷载的形式直接作用在“迎爆面”的墙体上，“迎爆面”的墙体面积越小，它所承受的爆炸冲击力也就越小，对于整体控制室的抗爆越有利。
再次，当一个区域内的可燃气体浓度达到一定限值时，整个充满这种气体的区域都会存在爆炸的可能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，为了避免可燃气体在抗爆控制室周围聚集，其场地标高应高于相邻装置区的地坪。如果场地条件宽裕，可以沿控制室的外墙布置向外倾斜的整体护坡并将所有的室外台阶、坡道嵌入其中。这样能够有效的减小台阶、坡道与爆炸冲击波的迎接面积，降低因爆炸毁坏的可能性。
最后，为了避免控制室因爆炸冲击波的作用产生固体飞溅物造成次生灾害，故其外墙上不能设置雨篷、挑檐等悬挑构件；而女儿墙也必须采用钢筋混凝土结构直檐口形式，高度仅以满足屋面泛水需要即可；“迎爆面”的外墙上不应开设雨落水口。非“迎爆面”外墙的雨落水管也应选用铸铁管而非在爆炸时易产生碎片的U-PVC管。
3.功能用房的组成与建筑高度的控制
抗爆控制室的建筑功能用房应该仅以满足装置操控设备以及为各类设备提供动力、温湿度调节设备的安置为根本，避免将与控制室无直接关系的功能房间安排在建筑内，如会议室、更衣室等。究其原因都是由其自身的抗爆性能决定的。首先，从节能角度来说，由于抗爆要求，所有外墙上都不得开设通风窗，故所有房间的通风换气都必须依靠空调解决。对于重要的房间如操作室、机柜间等空调系统都要求恒温恒湿。而对于一般用房如会议室，由于使用频率不高，如果和重要房间并用同一套空调系统就会产生即使房间没有使用，也不得不进行新风换气的情况，造成资源浪费。而这样的房间越多，需要额外增加的新风机组的负荷也就越大，同时购置新风机组的资金投入也会随之增多。因此，为了解决这一问题，暖通设计人员通常会在使用频率不高的房间内单独设计空调机，但由于房间没有通风窗，空气无法通过窗户缝隙对流，加之单个空调机的循环风量较小，房间的通风死角会很多，整个房间的舒适程度就不会高。由此推断，无论采用以上哪种供排风方式，对于抗爆控制室内使用频率不高的房间而言都在节能和使用上存在着不合理性。其次，此类房间布置得越多，空调机房的机组负荷也就越大，同时需要占用的室内空间也会相应加大。这样，无形之中增加了建筑体量又会导致建筑的整体抗爆能力降低。最后，由于抗爆控制室的单方工程造价一般都远高于普通建筑，表面上看，只是简单地增加了几间功能房间，但是在实际工程中却是抗爆墙体工程费用的直线增长，加之空调设备的投入加大就此产生的工程总造价也会成倍增加。但是，在工程建成后的使用过程中，此类房间也许会因为舒适程度欠佳，渐渐被人放弃使用，造成二次浪费。为此，最好的解决方法就是杜绝布置此类房间，只安排控制室本身功能所需的用房，如操作室、机柜间、UPS电源间、空调设备间，急救设备间及交通空间。
4.建筑构造的细节设计
抗爆最主要的措施来自于钢筋混凝土外墙和屋面构成的防护外壳。它将控制室内的人员、设备严密的罩在其中，保护着他们的安全。而在整个抗爆过程中，帮助“保护罩”提前吸收掉部分爆炸冲击波的能量、减小其变形对室内造成的次生破坏是建筑抗爆构造设计的重中之重。
1）变形缝的设置
“保护罩”的变形会对室内吊顶产生水平向推力，为了防止吊顶受到挤压后脱落伤人，应在其靠近外墙一侧留出足够宽的变形缝。同理，为了防止地面产生挤压破坏，地面与外墙内表面相接处也要留有变形缝，缝内采用柔性材料嵌填。
2）保温材料的选择
作为吸收爆炸冲击波、保护抗爆墙的重要措施，应选择具有变形能力的保温材料。如XPS板、酚醛板等。同时，还要保证处于爆炸危险环境中的保温材料能够具有耐热、不燃等特性，因此，酚醛板作为不燃烧材料比难燃的XPS板更加适合用于抗爆控制室外墙的吸能、节能设计中。
3）抗爆门的选用
在抗爆能力相同的情况下，通往室外的抗爆门应以能够方便内部人员快速开启的原则进行选择。如手轮式门锁的抗爆门，在开启时需要人工操作转动手轮，耗费的时间多，不利于爆炸后人员的迅速撤离。感应式门锁的抗爆门是由控制器、电源、磁力锁、进出门禁来一起控制，虽然控制系统复杂，但当内部人员需要开门时只需手推或背靠感应部位，就能方便、快速的开启门扇。因此，从使用便捷程度来说，感应式门锁的抗爆门更适合用作抗爆控制室的疏散外门。
5.结语
抗爆控制室作为石油化工厂各类装置的“神经中枢”，不仅要满足生产过程中操作人员对装置的各种操作与监控，还要能够抵抗建筑外部爆炸时产生的爆炸冲击波，为其内部的人员和设备提供足够安全的保护措施。建筑精细化设计作为最早出现在民建项目中的建筑设计方法，不应仅仅局限在民建项目中，随着国民生产力水平的提高，工业项目中同样应该进行建筑精细化设计。从抗爆控制室的外部环境、平面设计、建筑构造方面的细节入手，最终达到降低工程造价，减少次生灾害，为人员、设备提供具有安全保障环境的设计目标。
参考文献
[1]石油化工控制室抗爆设计规范 SH/T 3160-2009
[2]建筑内部装修设计防火规范 GB50222-95
论文作者:张冶
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/30
标签：控制室论文; 外墙论文; 建筑论文; 装置论文; 房间论文; 冲击波论文; 人员论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;