浅谈石化企业抗爆建筑设计

时间：2024-08-31

陈潇

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

石油化工厂区的厂房及仓库等建筑物，由于其自身的生产工艺特点，存在着很高的爆炸风险。某些甲、乙类工业厂房使用、生产或储存有大量的可燃气体，易燃、可燃液体以及可燃粉尘等物质，稍有不慎，就会爆炸，发生极为严重的生产事故。

在爆炸发生的时候，一方面应确保工厂内部工作人员的生命以及价格昂贵的生产设备的绝对安全,另一方面则应采取适当的措施控制局面,尽量减少爆炸危害的散播，从而避免造成进一步的伤害与损失。在目前看来，采用修建抗爆建筑的方法，是可以达到上述要求的最佳手段。

1 总平面布局

合理的总平面布局是采用集中分区的方式来布置有爆炸危险性的仓库或厂房。该区域应尽量布置在本厂区内最靠近边缘的地方。相邻的区域之间以及区域内的建筑物或露天设备之间，需保留足够距离，以满足规范中对防火间距的要求。

根据当地全年主导风向，有爆炸危险性的仓库或厂房应尽量布置在其他建构筑物下风向，这些厂房和仓库的平面主轴线宜与当地全年主导风向垂直或夹角不小于45°，这样布置有利于用自然风力，排除可燃气体、可燃蒸汽和可燃粉尘的威胁。其朝向宜避免朝西，用以减少阳光照射，从而防止室温升高。

2 抗爆设计

根据《石油化工工厂布置设计规范》（GB 50984-2014）中第4.8条相关规定，人员集中场所应布置在相对安全的区域，并且与具有VCE爆炸危险性的区域之间应有一定的防护距离。

其中，中央控制室、单装置控制室和外操休息室在满足一定的岗位人数的时候，需要采取抗爆防护措施。

爆炸荷载属于偶然荷载。其特点是在爆炸的一瞬间会释放出来巨大的能量，主要以冲击波的形式对建筑物表面产生很大的压力作用，从而造成破坏或倒塌，持续的时间也很短，一般也仅有几毫秒，冲击波在传播过程中强度衰减的也很快。

因此，抗爆建筑的形状宜设计为矩形，并采用钢筋混凝土框架——剪力墙的结构体系。其中外部围护结构以剪力墙以及屋面板的形式，抵抗爆炸带来的水平荷载；内部框架结构（如框架梁、柱）用来承受垂直方向的荷载，进而把爆炸荷载传递给基础，这样就构成了简捷方便的力学模型。

2.1 抗爆墙

抗爆墙指的是耐爆炸压力较强的墙，大多设置在具有爆炸危险性的仓库或者厂房当中，以及厂区中人员集中场所。

抗爆墙除了具有抵抗爆炸所产生的冲击波的作用之外，一般还具有一定的耐火性。现阶段最理想的抗爆墙就是钢筋混凝土材料抗爆墙。此种抗爆墙的厚度一般不小于200mm，上限可达500mm、800mm甚至1m；混凝土的强度也不低于C20；钢筋的型号由结构计算，但不小于混凝土的强度等级。（如图1）

图1 抗爆墙结构配筋图

抗爆墙上最好不要开洞口。当有电缆或者管道必须穿过抗爆墙时，该孔洞的直径尺寸不应大于200mm，并且要在孔洞周边配钢筋来补强，还要对孔洞进行封密填实处理。

2.2 抗爆门窗

在抗爆墙上不得设置通风孔，且不宜开设门窗洞口。当因为功能需要必须开设时，应安装特定型号的抗爆门窗。

抗爆门的门板一般选用强度很高的装甲或锅炉钢板，而骨架则采用槽钢与角钢共同焊接拼装而成。门扇四周边贴有橡皮材质的软垫，而门的铰链在装配时，也衬有青铜的套轴和橡胶垫圈，这样可以避免抗爆门在开启和关闭时会因为摩擦撞击而产生火花。

抗爆窗的窗框大多由角钢板制成，窗玻璃应选用爆炸时不易破碎且强度很高的安全玻璃。这种安全玻璃的夹层是由两层或多层窗用平板玻璃构成，以聚乙烯醇缩丁醛塑料作为衬片，在高温下加压粘合而成。在被爆炸作用击碎的时候，能够利用塑料的粘合作用，使玻璃碎片不会飞出而对人体造成伤害。抗爆窗多为不可开启的固定窗，这样可避免在爆炸发生时对建筑内部的威胁。