改造的抗爆間室藥量核算程序化設計

張建軍 侯斯婕 高 飛 馬素鵬 張 盟

(1.中國兵器工業(yè)規(guī)劃研究院,北京 100053; 2.北京興國環(huán)球認證有限公司,北京 100013; 3.中國五洲工程設計集團有限公司，北京 100053)

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改造的抗爆間室藥量核算程序化設計

張建軍1侯斯婕1高 飛1馬素鵬2張 盟3

(1.中國兵器工業(yè)規(guī)劃研究院,北京 100053; 2.北京興國環(huán)球認證有限公司,北京 100013; 3.中國五洲工程設計集團有限公司，北京 100053)

結合我國爆炸行業(yè)生產(chǎn)線抗爆間室的現(xiàn)狀，比較分析了涉及抗爆間室的各項參數(shù)，并依據(jù)抗爆間室的材料特性及設計理論，從墻厚、鋼筋、藥量等方面，對某現(xiàn)存的抗爆間室進行改造利用，以保證民爆企業(yè)生產(chǎn)設備的正常運行。

抗爆間室，藥量，墻厚，鋼筋

總結民爆行業(yè)出現(xiàn)的幾起重大爆炸事故教訓，需加強民爆企業(yè)安全生產(chǎn)管理，防止藥品殉爆，減少破壞面日益重要。而民爆行業(yè)特點為原料、半成品和成品大多是易燃、易爆品。為了不殉爆，并能排除故障后迅速組織生產(chǎn)。在新增或改造的民爆項目中，對抗爆建筑物均提出了明確的抗爆設計規(guī)定和要求。在易燃易爆部位需要采取防護措施，設置發(fā)生爆炸事故時能承受設計藥量爆炸空氣沖擊波和碎片的局部作用而不發(fā)生震塌、飛散和穿透的鋼筋混凝土結構，它廣泛用于生產(chǎn)或貯存民爆行業(yè)危險品的建筑物，承受爆炸破壞產(chǎn)生能量，保護人員財產(chǎn)。抗爆間室結構設計時通常可根據(jù)間室內(nèi)生產(chǎn)或貯存的危險品性質、恢復生產(chǎn)的要求，按能承受一次或多次爆炸荷載進行設計。隨著經(jīng)濟發(fā)展及工業(yè)自動化的要求，《抗爆間室結構設計規(guī)定》重新修訂，改為規(guī)范，需要對原有抗爆間室進行改造設計，重新核定設計藥量，現(xiàn)有理論及程序沒有考慮到雙層鋼筋的有利作用，在抗爆間室的改造設計時也沒有考慮到墻厚的影響，迫切需要以現(xiàn)有抗爆間室現(xiàn)狀為前提進行優(yōu)化，以此為依據(jù)對抗爆間室的藥量優(yōu)化進行程序設計。通過開發(fā)出軟件，只要輸入前處理的幾個前提條件，很方便的就能得出結果，計算結果也能打印出計算書。因此利用VB程序編程，急需開發(fā)關于“改造的抗爆間室藥量優(yōu)化程序”相關程序，需要依據(jù)抗爆間室的類型、抗爆間室的設防等級等參數(shù)計算沖擊波的作用。

1 改造的抗爆間室結構和受力特點

抗爆間室內(nèi)的爆炸為化學爆炸。其化學反應表現(xiàn)為產(chǎn)生大量能量，短期釋放，產(chǎn)生壓力波。抗爆間室和抗爆裝甲門的受力特點為[1-3]：

1)抗爆間室內(nèi)炸藥爆炸頻率高；2)抗爆間室承受墻面及頂板的約束使沖擊波產(chǎn)生反復反射，從而增大了墻面的沖量；3)改造的抗爆間室為已完成建筑物，需結合現(xiàn)狀進行評估，利用評估結果核算鋼筋；4)改造的抗爆間室為已完成建筑物，其中已建建筑物的墻厚已定，需利用墻厚及核算鋼筋對藥量優(yōu)化。

2 改造的抗爆間室的計算及程序化設計分析

抗爆間室計算，需要依據(jù)抗爆間室的類型、抗爆間室的設防等級等參數(shù)計算沖量。抗爆間室墻面及頂板的約束使沖擊波產(chǎn)生反復反射，從而增大了墻面的沖量。改造的抗爆間室其特點為已建建筑物，墻厚及鋼筋已定，需要對炸藥藥量進行假定，通過抗爆間室的計算公式，計算鋼筋，并和已知鋼筋比較。如果不滿足工藝要求，可以利用已建建筑物的墻厚對抗爆間室內(nèi)的藥量進行優(yōu)化[4]。

抗爆間室的計算需要先計算平均沖量，炸藥爆炸空氣沖擊波作用在抗爆間室上的平均沖量，可按下列公式計算[5]：

(1)

U=kα·Ra

(2)

其中，i為墻(板)面上平均沖量，N·s/mm2；k為系數(shù)，根據(jù)所計算墻(板)面的相鄰面數(shù)量和爆心位置確定；Q為設計藥量,kg；η為考慮抗爆間室內(nèi)爆炸沖擊波多次反射使能量集聚的能效系數(shù)，根據(jù)抗爆間室的幾何尺寸、相鄰面數(shù)量、有無相對面以及爆心位置后確定；U為角度和距離因子；kα為角度和距離的影響系數(shù)；Ra為爆心與計算墻(板)面的垂直距離，m；L為計算墻(板)面的長度，m；H為計算墻(板)面高(寬)度，m。

通過以上公式可知抗爆間室的計算需以計算平均沖量為前提，然后通過計算墻(板)撓曲型自振圓頻率等參數(shù)計算出需配鋼筋量。將此鋼筋量與檢測評估的配筋比較。通過比較結果判斷是否還需要利用墻體厚度對藥量進行優(yōu)化。現(xiàn)結合相關計算公式利用程序開發(fā)出相關軟件，只要輸入前處理的幾個前提條件，很方便的就能得出結果。因為相關公式比較多，此計算軟件能極大的提高工作效率。

3 計算結果及分析

通過VB編程計算改造項目中抗爆間室的藥量，其中程序計算過程為在前處理中通過VB程序輸入設計藥量(TNT當量)、設防等級、藥心位置等技術參數(shù)，已編制的VB程序自動計算，自動得出初始計算結果并與已有鋼筋量比較，反復復核，從中計算出最優(yōu)的設計藥量。

以河北某化工廠的導爆管雷管制造工房為例，工程地上1層,建筑物總長63 m，總寬15.4 m，建筑高度8.6 m；建筑結構類型:框架結構，部分工序為危險工序，設計抗爆間室。抗爆間室為現(xiàn)澆鋼筋混凝土抗爆結構，設防等級為三級。墻體及屋蓋鋼筋混凝土厚度均為300 mm，基礎為鋼筋混凝土條形基礎，抗爆間室外為無蓋抗爆屏院。抗爆間室中墻設置抗爆裝甲門。設計要求:1)抗爆結構混凝土強度等級為C30;2)抗爆間室的墻厚為450;3)抗爆間室的鋼筋用量為Φ18@200，設防等級均為三級。通過輸入設防等級、爆心位置等計算參數(shù)，很方便的得出計算結果為最優(yōu)化設計藥量為TNT當量3 kg。

4 結語

1)抗爆間室通過計算平均沖量計算等效靜載。2)抗爆間室的藥量可以通過墻厚進行優(yōu)化設計。3)利用VB編程能較快捷的計算抗爆間室的設計藥量。

[1] GB 50089—2007，民用爆破器材工程設計安全規(guī)范[S].

[2] 程國防,張建軍，王春芝.抗爆間室的抗爆設計[J].山西建筑，2012，38(19)：39-40.

[3] 王澤溥,鄭志良.爆炸及其防護[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2008.

[4] 郭萬東,張建軍，張 盟，等.抗內(nèi)爆炸間的墻身經(jīng)濟性分析[J].山西建筑，2014，40(23)：51-52.

[5] GB 50907—2013，抗爆間室結構設計規(guī)范[S].

Programmable design of dosage calculation of transformed blast resistant chamber

Zhang Jianjun1Hou Sijie1Gao Fei1Ma Supeng2Zhang Meng3

(1.ChinaAcademyofOrdnanceIndustryPlanning,Beijing100053,China; 2.BeijingXingguoEnvironmentProtectionAuthenticationCo.,Ltd,Beijing100013,China； 3.ChineseWuzhouEngineeringGroupCo.,Ltd,Beijing100053,China)

Combining with blast resistant chamber status of domestic blasting industry production line, the paper comparatively analyzes blast resistant chamber parameters. According to material features and design concept of blast resistant chamber, starting from aspects of wall thickness, steel and dosage, it carries out transformation and utilization for current existing blast resistant chambers, with a view to guarantee normal production equipment of civil blast enterprises.

blast resistant chamber, dosage, wall thicknesses, steel

1009-6825(2016)28-0047-02

2016-07-22

張建軍(1978- )，男，高級工程師； 侯斯婕(1983- )，女，工程師； 高 飛(1983- )，男，工程師；

TU352.13

A

馬素鵬(1975- )，女，工程師； 張 盟(1981- )，男，高級工程師