沈阳化工研究院有限公司 辽宁沈阳 11000
摘要：在化工工业建筑设计中采取一系列防爆设计与措施可有效防止爆炸事故的发生。对于防爆问题的处理，往往涉及到各个专业设计，总平面、建筑、结构、工艺、自控仪表、给排水、暖通、电气等，设计过程中各专业必须紧密配合、综合考虑，深入分析不同火工品建筑工艺生产特点，因地制宜、制定周密的防爆设计方案，才能确保建筑物建成后投入安全生产和使用。
关键词：化工工业；建筑；防爆措施；平面及空间；结构
1.爆炸的分类、定义和根源
1.1 爆炸的分类。
1.1.1 爆炸包括物理爆炸（如：蒸汽锅炉爆炸）、化学爆炸（分为火、炸药的爆炸，以及各种爆炸性能混合物的爆炸）、原子爆炸（如原子弹）等种类。从爆炸发生的位置和建筑物相对的关系来说有下列两种情况：
（1）内爆：指爆炸在建筑物内部发生，亦称“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。
（2）外爆：指爆炸在建筑物外部发生，亦称“有爆炸危险环境”的建筑。爆炸危险环境按现行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的分法可分为三类，8区。
1.1.2 在防爆设计中，需要根据不同情况，采取相应的防爆对策。在内爆情况下，主要采用“泄爆”；在外爆情况下，主要采用“抗爆”。
1.2 爆炸的定义。
爆炸是大量的物理能量或化学能量在瞬间迅速释放或急剧转化成功或机械、光、热等能量形态的现象。
1.3 爆炸的根源。
爆炸需要三个条件：达到爆炸上下限之间浓度的爆炸危险源、空气（氧化剂）和火源。三者缺一不可，共同作用产生爆炸。
2.建筑结构的防爆设计
2.1 泄爆。
（1）有爆炸危险的厂房设置足够的泄压面积后，可大大减轻爆炸时的破坏强度，避免因主体结构遭受破坏而造成重大人员伤亡和经济损失。因此，防爆厂房围护结构要求有相适应的泄压面积，承重结构以及重要部位应具备足够的抗爆性能。
（2）框架或排架结构形式便于墙面开设大面积的门窗洞口或采用轻质墙体作为泄压面积，能为厂房设计成敞开或半敞开式的建筑形式提供有利条件。此外，框架和排架的结构整体性强，较之砖墙承重结构的抗爆性能好。因此规定易爆厂房尽量采用敞开、半敞开式厂房，并且采用钢筋混凝土柱、钢柱承重的框架和排架结构，能够起到良好的减爆效果。
（3）泄压设施可为轻质屋盖、轻质墙体和易于泄压的门窗，但宜优先采用轻质屋盖。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）对于有爆炸危险的厂房，《建筑设计防火规范》中按照爆炸物的特性进行了较为详细的规定，泄压比采用0.03～0.25不等，并给出计算泄压面积的详尽方法。有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积宜按下式计算，但当厂房的长径比大于3时，宜将该建筑划分为长径比小于等于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积。
A=10CV2/3（1）
式中，A——泄压面积，m2；V——厂房的容积，m3；C——厂房容积为1000m3时的泄压比，可按表2选取，m2/m3。
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注：长径比为建筑平面几何外形尺寸中的最长尺寸与其横截面周长的积和4.0倍的该建筑横截面积之比。
2.1.1 轻质屋盖和墙体。
（1）《建筑设计防火规范》中规定：泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危险的部位。作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体的单位质量不宜超过60Kg/m2。屋顶上的泄压设施应采取防冰雪积聚措施。
（2）泄压面积的构配件在材料的选择上除了要求容重轻以外，最好具有在爆炸时易破碎成碎块的特点，以便于泄压和减少对人的危害。同时，泄压面设置最好靠近易发生爆炸的部位，保证迅速泄压。对于爆炸时易形成尖锐碎片四散喷射的材料不能布置在公共走道或贵重设备的正面或附近。
（3）对于北方和西北寒冷地区，由于冰冻期长、积雪时间长，易增加屋面上泄压面积的单位面积荷载而使其产生较大静力惯性，导致泄压受到影响，因而设计时要考虑采取适当措施防止积雪。
（4）有爆炸危险的甲、乙类厂房爆炸后，用于泄压的门窗、轻质墙体、轻质屋盖将会被摧毁，高压气流夹杂大量的爆炸物碎片从泄压面冲出，如邻近人员集中的场所、主要交通道路就可能造成人员大量伤亡和交通道路堵塞，因此，泄压面积应避免面向人员集中场所和主要交通道路。
（5）总之，在设计中应采取措施尽量减少泄压面积的单位质量（即重力惯性）和连接强度。
2.1.2 门窗。
用于泄压设施的门窗，具有重量较轻、玻璃较薄、选用的五金断面较小、构造节点的处理上要求易摧毁、脱落等特点。用于泄压的门窗可采用楔形木块固定，门窗上用的金属百页、插销等可选用断面小一些的。为防止开关时碰撞二产生火花，不采用钢窗而采用木窗，不采用钢制五金零件而采用铜质零件。开启形式为外开中悬窗，这样一旦发生爆炸，因室内压力大，原关着的门窗上的小五金可能遭冲击波而被破坏，门窗则可自动打开或自行脱落，达到泄压的目的。
2.2 抗爆。
抗爆墙是耐爆炸压力较强的墙体，亦称防爆墙、耐爆墙，是抵抗外爆的重要措施。必须由工艺提出爆炸冲击波数值，结构专业据此计算后确定具体构造。抗爆墙既要具有抵抗冲击波的能力，又要具有良好的耐火性能。火工品建筑设计通常采用钢筋混凝土抗爆墙。
3.建筑防爆的其它措施
根据发生爆炸的原理，在建筑设计中还可以采取以下措施来有效防止爆炸事故的发生。
3.1抗爆新型材料的选用。
当前，国内外许多科研机构研制了多种抗爆建筑物材料，利用该类材料设计多层的复合结构成为建筑物抗爆研究的热点。抗爆材料质地多是泡沫金属材料以及高分子材料，具体的类型有：钢纤维泡沫铝材、高阻抗混凝土材料，硬质聚氨酯泡沫塑料、橡胶混凝土等。实践证明 抗爆、抗震材料的运用，极大地提高了建筑物结构的抗爆功能。
3.2 采取自然通风措施。
采取自然通风措施，特别是穿堂风，可使生产过程中可燃物质很快地稀释扩散，浓度难以达到爆炸极限，可以排除形成爆炸的条件。南方地区可采用天窗通风；寒冷地区可采用机械排风；厂房内如存在比空气轻的可燃气体，可在屋顶设置排风帽。
3.3 采取隔热降温措施。
采取隔热降温措施，防止生产或储存的化学药品或火工品，在受热升温作用时发生化学变化而引起爆炸，可以排除形成爆炸的条件。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，排除阳光直射引起的爆炸。
3.4 采用导静电绝缘面层措施。
根据建筑物的防雷等级按照《建筑物防雷设计规范》，采取措施。通常做法为采用涂刷导静电涂料。
4.结语
综上所述，化工工业生产中，火工品生产是重要的组成单元，在火工品及其辅件生产和储存过程中存在很大的爆炸危险性，通常需要在化工工业建筑设计中采取一系列防爆设计与措施来有效防止意外爆炸事故的发生。本文首先阐述了爆炸的定义、根源和分类，之后从建筑平面及空间设计、建筑结构的防爆设计和建筑防爆的其它措施三方面展开关于化工工业建筑设计中的防爆措施的探讨。
参考文献
[1]建筑设计防火规范GB50016-2006（S）.北京：中国计划出版社.2006.
[2]石油化工企业设计防火规范GB 50160-92（S）.北京：中国计划出版社.1999.
论文作者:潘苗苗
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/29
标签：措施论文; 厂房论文; 建筑设计论文; 面积论文; 结构论文; 建筑物论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;