淺談石化企業抗爆建筑設計

陳瀟

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

石油化工廠區的廠房及倉庫等建筑物，由于其自身的生產工藝特點，存在著很高的爆炸風險。某些甲、乙類工業廠房使用、生產或儲存有大量的可燃氣體，易燃、可燃液體以及可燃粉塵等物質，稍有不慎，就會爆炸，發生極為嚴重的生產事故。

在爆炸發生的時候，一方面應確保工廠內部工作人員的生命以及價格昂貴的生產設備的絕對安全,另一方面則應采取適當的措施控制局面,盡量減少爆炸危害的散播，從而避免造成進一步的傷害與損失。在目前看來，采用修建抗爆建筑的方法，是可以達到上述要求的最佳手段。

1 總平面布局

合理的總平面布局是采用集中分區的方式來布置有爆炸危險性的倉庫或廠房。該區域應盡量布置在本廠區內最靠近邊緣的地方。相鄰的區域之間以及區域內的建筑物或露天設備之間，需保留足夠距離，以滿足規范中對防火間距的要求。

根據當地全年主導風向，有爆炸危險性的倉庫或廠房應盡量布置在其他建構筑物下風向，這些廠房和倉庫的平面主軸線宜與當地全年主導風向垂直或夾角不小于45°，這樣布置有利于用自然風力，排除可燃氣體、可燃蒸汽和可燃粉塵的威脅。其朝向宜避免朝西，用以減少陽光照射，從而防止室溫升高。

2 抗爆設計

根據《石油化工工廠布置設計規范》（GB 50984-2014）中第4.8條相關規定，人員集中場所應布置在相對安全的區域，并且與具有VCE爆炸危險性的區域之間應有一定的防護距離。

其中，中央控制室、單裝置控制室和外操休息室在滿足一定的崗位人數的時候，需要采取抗爆防護措施。

爆炸荷載屬于偶然荷載。其特點是在爆炸的一瞬間會釋放出來巨大的能量，主要以沖擊波的形式對建筑物表面產生很大的壓力作用，從而造成破壞或倒塌，持續的時間也很短，一般也僅有幾毫秒，沖擊波在傳播過程中強度衰減的也很快。

因此，抗爆建筑的形狀宜設計為矩形，并采用鋼筋混凝土框架——剪力墻的結構體系。其中外部圍護結構以剪力墻以及屋面板的形式，抵抗爆炸帶來的水平荷載；內部框架結構（如框架梁、柱）用來承受垂直方向的荷載，進而把爆炸荷載傳遞給基礎，這樣就構成了簡捷方便的力學模型。

2.1 抗爆墻

抗爆墻指的是耐爆炸壓力較強的墻，大多設置在具有爆炸危險性的倉庫或者廠房當中，以及廠區中人員集中場所。

抗爆墻除了具有抵抗爆炸所產生的沖擊波的作用之外，一般還具有一定的耐火性。現階段最理想的抗爆墻就是鋼筋混凝土材料抗爆墻。此種抗爆墻的厚度一般不小于200mm，上限可達500mm、800mm甚至1m；混凝土的強度也不低于C20；鋼筋的型號由結構計算，但不小于混凝土的強度等級。（如圖1）

圖1 抗爆墻結構配筋圖

抗爆墻上最好不要開洞口。當有電纜或者管道必須穿過抗爆墻時，該孔洞的直徑尺寸不應大于200mm，并且要在孔洞周邊配鋼筋來補強，還要對孔洞進行封密填實處理。

2.2 抗爆門窗

在抗爆墻上不得設置通風孔，且不宜開設門窗洞口。當因為功能需要必須開設時，應安裝特定型號的抗爆門窗。

抗爆門的門板一般選用強度很高的裝甲或鍋爐鋼板，而骨架則采用槽鋼與角鋼共同焊接拼裝而成。門扇四周邊貼有橡皮材質的軟墊，而門的鉸鏈在裝配時，也襯有青銅的套軸和橡膠墊圈，這樣可以避免抗爆門在開啟和關閉時會因為摩擦撞擊而產生火花。

抗爆窗的窗框大多由角鋼板制成，窗玻璃應選用爆炸時不易破碎且強度很高的安全玻璃。這種安全玻璃的夾層是由兩層或多層窗用平板玻璃構成，以聚乙烯醇縮丁醛塑料作為襯片，在高溫下加壓粘合而成。在被爆炸作用擊碎的時候，能夠利用塑料的粘合作用，使玻璃碎片不會飛出而對人體造成傷害。抗爆窗多為不可開啟的固定窗，這樣可避免在爆炸發生時對建筑內部的威脅。

2.3 抗爆門斗（隔離前室）

根據《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）第3.6.10條的規定，在有爆炸危險區域內的樓梯間、室外樓梯或與相鄰區域的連通處，應設置門斗等防護措施。門斗隔墻應為耐火極限不低于2h的實體墻，門應采用甲級防火門并應錯位設置。（如圖2）

防爆門斗錯位設置的目的是可以起到緩沖的作用，避免氣流在沖破第一扇門后，直接經過第二扇門造成損失。另外，防爆區內門斗的門應該向防爆區方向開啟，防止在出現爆炸的時候氣流會沖入安全區域。與此同時，門斗的內外門應具備不同時開啟的連鎖功能，并配置有抗爆門鎖。

2.4 抗爆通風設計

抗爆建筑一般不設外窗或者均為抗爆固定窗，空氣無法通過外窗來形成對流，完全依靠空調系統的新風來保證內部的新鮮空氣量。新風的引入口及排風系統的排出口均應加裝與建筑圍護結構同等抗爆等級的抗爆措施，并且為保持抗爆墻的完整，新風出入口一般設置在屋頂的適當位置（如圖 2）。

圖2 屋頂排風系統排出口

必要時，新風出入口需設置抗爆閥，保證在建筑外發生爆炸時，抗爆閥能夠自動關閉，而當外部空氣壓力恢復正常時自動復原。

3 總結

建筑抗爆設計涉及建筑、總圖、結構、暖通等多個專業，是爆炸危險環境下保障安全的重要措施。由于工業建筑在生產過程中具有較高的危險性，因此與“實用、美觀”相比，高效、安全的工業建筑顯得更為關鍵，并且有助于企業創造更大的價值。