摘要：有鑒于國(guó)內(nèi)爆炸事件頻傳，造成人員傷亡及企業(yè)設(shè)備重大損失，國(guó)家安監(jiān)總局（當(dāng)時(shí)尚未更名為國(guó)家應(yīng)急管理部）于2017年發(fā)布了《化工和危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位重大生產(chǎn)判定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》。【注1】其中第十三條規(guī)定控制室或機(jī)柜間面向具有火災(zāi)，爆炸危險(xiǎn)性裝置一側(cè)不滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于防火防爆的要求。
本文就此規(guī)定來(lái)研究現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于防火防爆要求并參考國(guó)內(nèi)外的規(guī)范中在控制室及機(jī)柜間或其他類(lèi)似建筑物當(dāng)面向爆炸隱患時(shí)，設(shè)置幾種可行的防火，以有效降低爆炸隱患帶來(lái)人員傷亡及設(shè)備的重大損失。
關(guān)鍵詞：爆炸隱患 控制室 機(jī)柜間 防火抗爆墻
在化工行業(yè)中，如何降低爆炸的隱患一直是國(guó)內(nèi)專(zhuān)注的話(huà)題。首先國(guó)家應(yīng)急管理部規(guī)定第十三條主要的目的在要求生產(chǎn)企業(yè)在控制室及機(jī)柜間等重要設(shè)施能起到防火防爆的要求，在火災(zāi)爆炸事故中，能有效保護(hù)控制室作業(yè)人員的生命，并對(duì)控制室及機(jī)柜間的控制系統(tǒng)保持正常運(yùn)作的功能。
其中所涉及到國(guó)家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要包括《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）。
針對(duì)具有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的化工和危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)控制室及機(jī)柜間應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：
（1）其面向具有火災(zāi)，爆炸危險(xiǎn)性裝置一側(cè)的安全防護(hù)距離應(yīng)符合《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）表4.2.12等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范條款提出的防火間距要求【注2】，且控制室，機(jī)柜間的建筑，結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足《石油化工控制室設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3006-2012）第4.4.1條等提出的抗爆強(qiáng)度要求；
（2）面向具有火災(zāi)，爆炸危險(xiǎn)性裝置一側(cè)的外墻應(yīng)為無(wú)門(mén)窗洞口耐火極限不低于3小時(shí)的不燃燒材料實(shí)體墻。【注3】
根據(jù)對(duì)上述規(guī)范的解讀，在執(zhí)行上如何確認(rèn)抗爆強(qiáng)度？現(xiàn)行的建筑規(guī)范除了《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》外，還有哪些灰色地帶需要國(guó)外及國(guó)內(nèi)規(guī)范進(jìn)一步完善防火防爆設(shè)計(jì)？針對(duì)爆炸沖擊波是如何規(guī)定及取值？如何進(jìn)行爆炸分析？需要哪些信息來(lái)確認(rèn)爆炸沖擊波的數(shù)據(jù)？爆炸沖擊波作用在不同防火間距的建筑物本身的受力情況如何？如何選擇滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)條件情況的防火抗爆墻的解決方案？
本文將一一將散落在各處的國(guó)內(nèi)外規(guī)范整理并提供相應(yīng)的分析計(jì)算及可行性的解決方案論述，供政府部門(mén)，設(shè)計(jì)院，專(zhuān)家?guī)旌拖嚓P(guān)企業(yè)參考并望指正。
在引用國(guó)內(nèi)外規(guī)范及量化數(shù)據(jù)前，我們先從爆燃還是爆炸的差異說(shuō)起。從NFPA 68爆炸泄壓指南的 3.3.4 和 3.3.6對(duì)爆燃（Deflagration)及爆炸（Detonation)的定義。爆燃（Deflagrations)是可燃的區(qū)域爆炸速度小于聲速的傳播；爆炸（Detonation)是可燃的區(qū)域爆炸速度大于聲速的傳播。【注4】
首先在針對(duì)爆炸的速度上，NFPA 68已經(jīng)將爆炸的特性進(jìn)行了劃分。目前針對(duì)化工行業(yè)危險(xiǎn)品的爆炸都是屬于爆燃（Deflagrations)的范圍。
對(duì)于爆炸（Detonation)的范圍多數(shù)為軍工企業(yè)的炸藥爆竹雷管，其爆炸速度是超越聲速，因此不在本文探討的范圍內(nèi)。
為了文章描述的方便性，本文仍統(tǒng)稱(chēng)爆炸（Explosion)來(lái)描述，以方便讀者在理解上的方便。但爆炸傳播速度上及范圍有其不同的定義。
國(guó)內(nèi)的化工爆炸的傳播速度基本上都是屬于NFPA 68爆炸泄壓指南中小于聲速的爆燃范圍，其中種類(lèi)包括蒸氣云爆炸（VCE），壓力容器爆（Pressure Vessel），凝聚相爆炸（液態(tài)或固態(tài)）及粉塵爆炸（Dust)，但NFPA 68的爆炸泄壓指南只是針對(duì)室內(nèi)的爆炸進(jìn)行分析計(jì)算及提供防護(hù)做法。相對(duì)于《石油化工工廠(chǎng)布置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50984-2014）中，對(duì)于爆炸危險(xiǎn)源的定義僅局限在蒸汽云爆炸的設(shè)備。【注5】關(guān)于粉塵爆炸及壓力容器的國(guó)標(biāo)規(guī)范則是參考《粉塵爆炸安全規(guī)程》（GB15577-2018）以及《粉塵爆炸泄壓指南》（GB/T15605-2008）（類(lèi)似于NFPA 68爆炸泄壓指南），主要是針對(duì)存在粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所及設(shè)備的泄壓及爆炸的解決措施。
還有其他針對(duì)除塵器（GB/T17919-2008），斗提機(jī)及噴涂設(shè)備在木材加工，飼料加工（GB19081-2008），粉末靜電工藝（GB15607-2008）等行業(yè)的防爆規(guī)范，本文不一一列舉。然而這些國(guó)標(biāo)規(guī)范只針對(duì)面對(duì)來(lái)自建筑物內(nèi)的爆炸危險(xiǎn)源。
對(duì)于面對(duì)外來(lái)的爆炸的建筑物如何進(jìn)行爆炸量化分析，國(guó)外比較常用的規(guī)范是石化廠(chǎng)房防爆設(shè)計(jì)（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities ），而此內(nèi)容也大量被借鑒于《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012）之中。例如，如何確認(rèn)爆炸沖擊波的參數(shù)規(guī)定。
根據(jù)《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012）5.2.1的規(guī)定，“控制室抗爆設(shè)計(jì)采用的峰值入射超壓及相應(yīng)的正壓作用時(shí)間，應(yīng)根據(jù)石油化工裝置性質(zhì)以及平面布置等因素進(jìn)行安全分析綜合評(píng)估確定；當(dāng)未進(jìn)行評(píng)估時(shí)，也可按下列規(guī)定確定，并應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中說(shuō)明：1 沖擊波峰值入射超壓最大值可取21kPa，正壓作用時(shí)間可為100ms;也可沖擊波峰值入射超壓最大值取69kPa,正壓作用時(shí)間取20ms?！?/span>【注6】如果我們參考國(guó)外規(guī)范石化廠(chǎng)房防爆設(shè)計(jì)（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities, P.21-22 “Commonly used criteria includes SG-22 (withdrawn), and CIA 9being revised). Both documents specify at least two blast overpressures for buildings spaced 100 feet(30 meters) from a vapor cloud explosion hazard as follows: a. High pressure, short duration, triangular shock loading: Side-on overpressure of 10 psi (69kPa) with a duration of 20 milliseconds. b. Low pressure, long duration triangular loading: Side-on overpressure of 3 psi(21kPa) with a duration of 100 milliseconds.” 不難發(fā)現(xiàn)其引用的來(lái)源于此。
但問(wèn)題是目前國(guó)內(nèi)安全評(píng)估機(jī)構(gòu)沒(méi)有能力也沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)標(biāo)及第三方合法認(rèn)可軟件來(lái)進(jìn)行安全分析綜合評(píng)估。如果只用《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012）的指定參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)其國(guó)外的數(shù)據(jù)是建筑物在距離蒸氣云爆炸30米（備注：國(guó)標(biāo)規(guī)范并沒(méi)有提到與爆炸的防火距離的條件）的情況來(lái)進(jìn)行爆炸沖擊波的取值，如果將來(lái)真的發(fā)生爆炸，如何保證控制室的人身安全及設(shè)備的正常運(yùn)營(yíng)？可惜的是當(dāng)GB50779-2012的規(guī)范進(jìn)行重新修訂發(fā)出的征求意見(jiàn)稿時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)規(guī)范征求意見(jiàn)稿還是沒(méi)有交代如何進(jìn)行爆炸安全性評(píng)估?？蓞⒖肌妒突そㄖ锟贡O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）》（GB/T50779-201X）3.0.1抗爆建筑物的抗爆要求，爆炸沖擊波超壓應(yīng)通過(guò)爆炸安全性評(píng)估確定。【注7】所以國(guó)內(nèi)規(guī)范參編單位在了解并引用國(guó)外類(lèi)似規(guī)范下，如何解決爆炸安全性評(píng)估？這也成為后續(xù)在量化爆炸沖擊波時(shí)無(wú)法明確的難解之謎。
在分析爆炸危險(xiǎn)源之前，首先必須確認(rèn)筑物距離爆炸危險(xiǎn)源的防火間距是否滿(mǎn)足要求，不論是新建或者改建項(xiàng)目防火間距是在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要因素。
防火間距的要求可以從《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）表5.2.1設(shè)備、建筑物平面布置的防火間距中確認(rèn)控制室或機(jī)柜間在可燃?xì)怏w或者液體的設(shè)備根據(jù)不同的容積下，應(yīng)至少滿(mǎn)足15米的防火間距要求。【注8】從《石油化工工廠(chǎng)布置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50984-2014）的條文解釋中續(xù)表5【注9】已經(jīng)將爆炸危險(xiǎn)源的設(shè)備舉例列舉出來(lái)?？梢葬槍?duì)表內(nèi)提到的設(shè)備判定為爆炸危險(xiǎn)源來(lái)進(jìn)行后續(xù)的爆炸分析。
就先前提到國(guó)標(biāo)規(guī)范的理解及要求后，針對(duì)爆炸分析計(jì)算的步驟主要分成三個(gè)部分。第一個(gè)部分是爆炸沖擊波的量化取值。第二部分是爆炸沖擊波作用在建筑物本身的量化取值。第三個(gè)部分是防火抗爆墻的量化取值。
3.1爆炸沖擊波的量化取值
首先針對(duì)爆炸沖擊波的量化取值，如先前所述，在國(guó)內(nèi)項(xiàng)目上由于缺少安全評(píng)估的相關(guān)規(guī)定及具有能力量化的評(píng)估機(jī)構(gòu)來(lái)提供爆炸沖擊波的具體數(shù)據(jù)，往往退而求其次選擇采用《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012）的21kPa,100ms來(lái)作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
圖1. 爆炸沖擊波曲線(xiàn)圖
如果我們參考石化廠(chǎng)房防爆設(shè)計(jì)（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities的介紹，目前主要有三種方法。第一種是TNT當(dāng)量法；第二種是Baker的Strehlow曲線(xiàn)法；第三種是TNO多能法。
第一種方法針對(duì)蒸氣云提供了不正確的結(jié)果，其他兩個(gè)方法中的曲線(xiàn)提供了火焰的速度或者爆炸的威力。這些曲線(xiàn)用來(lái)選擇實(shí)際超壓的數(shù)據(jù)。
“Calculation of blast overpressure parameters: There are three major methods in use today. One is the TNT Equivalency Method which gives inaccurate results for vapor cloud explosions. The other two methods are the Strehlow Curves from Baker and the Multi-Energy Method from TNO 1985. Both provide a family of curves based on flamed speed or explosion strength. These curves are used to select dimensionless parameters which are then unpacked to determine the actual overpressures.”【 注10】
另外針對(duì)國(guó)外常見(jiàn)的爆炸模擬軟件有DNV的EXIM，ANSYS的LS-DYNA，Gexcon的FLACS等對(duì)于爆炸模擬分析軟件的可靠性，目前國(guó)家沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行確認(rèn)。
另外爆炸模擬分析軟件在分析時(shí)必須提供的信息，往往客戶(hù)無(wú)法提供相關(guān)的信息例如泄爆的位置，爆炸的反應(yīng)機(jī)制，環(huán)境氣體等數(shù)據(jù)，以至于爆炸模擬分析軟件無(wú)法進(jìn)行精確計(jì)算。究竟與實(shí)際發(fā)生的情況是否有落差，目前不得而知。
因此，如果當(dāng)石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿通過(guò)審核并實(shí)施，取消原石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的爆炸荷載值，明確了爆炸沖擊波超壓應(yīng)由評(píng)估確定。在目前安全評(píng)估機(jī)構(gòu)的技術(shù)能力上，將很難實(shí)施。這個(gè)灰色地帶還需進(jìn)行填補(bǔ)，方能提供合理的爆炸沖擊波的量化，以及后續(xù)針對(duì)既有建筑物或者新建建筑物受力值的參考。
3.2爆炸沖擊波作用在建筑物本身的量化取值
建筑物受力于爆炸沖擊波量化分析基本上按照《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012）第5.3節(jié)爆炸的沖擊波參數(shù)中提供的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算分析。
當(dāng)爆炸危險(xiǎn)性裝置或物質(zhì)發(fā)生爆炸時(shí)產(chǎn)生爆炸沖擊波將分別作用在面向危險(xiǎn)源建筑物的前墻、側(cè)墻屋面、后墻，產(chǎn)生的爆炸沖擊波超壓也會(huì)有所不同。
前墻（迎爆面）第一時(shí)間接受爆炸沖擊波持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)且產(chǎn)生反射所以爆炸沖擊波峰值超壓最大。側(cè)墻及屋面因?yàn)槠叫杏诒_擊波前進(jìn)方向且不產(chǎn)生反射所以承受的爆炸沖擊波超壓最小。由于爆炸沖擊波在前進(jìn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)反作用力及爆炸沖擊波過(guò)后會(huì)形成負(fù)壓作用在后墻，所以后墻承受爆炸沖擊波超壓會(huì)大于側(cè)墻屋面小于前墻。
爆炸沖擊波作用在建筑物時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波超壓形式，見(jiàn)下圖：
圖2.爆炸沖擊波對(duì)建筑的受力情況圖
3.3防火抗爆墻的量化取值
計(jì)算出前墻、側(cè)墻屋面、后墻所承受的爆炸沖擊波超壓后，結(jié)合原建筑物整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆炸荷載驗(yàn)算。
按應(yīng)急管理部的第十三條要求的做法是在控制室或機(jī)柜間面向具有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)裝置一側(cè)為不燃3小時(shí)防火墻。如果不考慮應(yīng)急管理部的規(guī)定，發(fā)生爆炸時(shí)，控制室或機(jī)柜間在非面向爆炸隱患的其他區(qū)域如側(cè)墻，后墻及屋面都可能受到爆炸沖擊波的影響。
所以針對(duì)改建項(xiàng)目我們一般只考慮外墻滿(mǎn)足防火時(shí)效3小時(shí)并滿(mǎn)足抗爆強(qiáng)度。如果原有建筑物整體結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足爆炸沖擊波，則由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家提供防火抗爆墻來(lái)滿(mǎn)足應(yīng)急管理部的最低要求。
如果按石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50779征求意見(jiàn)稿）的規(guī)定，當(dāng)受力情況小于6.9kPa時(shí)，建筑物的屋面、側(cè)墻及后墻的結(jié)構(gòu)只需按3.0.8的要求來(lái)設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。根據(jù)兵器五院試驗(yàn)，入射超壓不大于6.9kPa時(shí)僅門(mén)窗（框、玻璃）破壞，而墻體屋面板均可承受6.9kPa入射超壓作用，但還是有待編制單位進(jìn)一步提出解釋。
值得一提的是，就目前的國(guó)標(biāo)《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50779-2012）未對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許變形表進(jìn)行規(guī)定。因此在遇到鋼結(jié)構(gòu)建筑物是否能滿(mǎn)足爆炸沖擊波的要求，沒(méi)有國(guó)標(biāo)可以進(jìn)行判定。
所幸的是此次《石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50779-201X）表6.1.5（見(jiàn)下表）【注11】鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許變形表已經(jīng)選擇了石化廠(chǎng)房防爆設(shè)計(jì)（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities ）Table5.B.1.B（見(jiàn)下表） 及Table 5.B.2（見(jiàn)下表）: 關(guān)于Medium Response Limits for Steel Components的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件允許變形表【注12】，來(lái)補(bǔ)足原有GB50779-2012規(guī)范的不足?？諝鉀_擊波超壓作用于鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，由于鋼結(jié)構(gòu)具有較大的延性，所以框架柱、框架梁支撐的延性比都可以比2~3更大一些，尤其是承受偶然性爆炸的鋼結(jié)構(gòu)更應(yīng)如此。
表1.GB/T50779-201X表6.1.5
表2.Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities Table 5.B.1.B
表3.Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities Table 5.B.2
針對(duì)新建的廠(chǎng)房，在設(shè)計(jì)時(shí)基本上都已經(jīng)考慮好防火間距及建筑的防爆設(shè)計(jì)。但針對(duì)舊有廠(chǎng)房的控制室及機(jī)柜間，由于時(shí)間久遠(yuǎn)，許多信息都已遺漏，甚至儲(chǔ)存的危險(xiǎn)品數(shù)量及品名涉及到客戶(hù)的商業(yè)機(jī)密，很難針對(duì)原有建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算完整的分析。
另外防火間距不滿(mǎn)足要求，需要整體拆遷所付出的成本可能是企業(yè)不愿承擔(dān)的。另一方面，當(dāng)原有外墻無(wú)法滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的要求時(shí)，一般可以在原有建筑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行加固，或者采取獨(dú)立式的防火抗爆墻來(lái)滿(mǎn)足應(yīng)急管理部的要求。
關(guān)于建筑物的結(jié)構(gòu)加固可以參考《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2013）。其中加固的方法包括了增加截面加固，體外預(yù)應(yīng)力加固，外包型鋼加固，粘貼鋼板加固，粘接纖維復(fù)合材加固，預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合板加固等等。【注13】
在完成爆炸分析計(jì)算后，由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家來(lái)提供解決的方案。一般有五種應(yīng)用方式。在設(shè)計(jì)規(guī)格要求上，我們一般采用按目前的規(guī)范，防火抗爆墻需經(jīng)過(guò)防火時(shí)效3小時(shí)CNAS認(rèn)證檢測(cè)及1000kPa的TNT爆炸測(cè)試。
4.1內(nèi)嵌式防火抗爆墻
內(nèi)嵌式的做法主要是緊貼原有外墻，在室內(nèi)側(cè)進(jìn)行一道獨(dú)立的防火抗爆墻。其防火抗爆墻連接原有建筑結(jié)構(gòu)部件如結(jié)構(gòu)柱及梁。這種做法的好處在安裝上比較便利，不需要太多登高作業(yè)。
但是對(duì)于原有外墻的障礙物必須移位，例如電纜管件或者消火栓箱或者與原有吊頂?shù)臎_突部份。
另外針對(duì)采光及通風(fēng)的部分也要另外考慮是否增加照明及將通風(fēng)系統(tǒng)移位到非面向爆炸隱患處。
可參考下列概念設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)做法。
圖3.內(nèi)嵌式防火抗爆墻概念設(shè)計(jì)圖
4.2外掛式防火抗爆墻
與內(nèi)嵌式做法雷同，也是緊貼原有外墻，在室外進(jìn)行一道獨(dú)立的防火抗爆墻。其防火抗爆墻連接原有建筑結(jié)構(gòu)部件。但必須考慮建筑沉降問(wèn)題。如有面向爆炸一側(cè)需保留進(jìn)出口時(shí)，可采用三小時(shí)防火抗爆門(mén)斗及甲級(jí)防火抗爆門(mén)的方式來(lái)解決。
不管是內(nèi)嵌式或者是外掛式的防火抗爆墻，都是依附在原有建筑物的結(jié)構(gòu)上。因此必須提供結(jié)構(gòu)計(jì)算證明能滿(mǎn)足爆炸沖擊波受力在建筑物的計(jì)算，或者經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)加固計(jì)算后，方能確認(rèn)此方案可行?？蓞⒖枷铝懈拍钤O(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)做法。
圖4.外掛式防火抗爆墻概念設(shè)計(jì)圖
4.3獨(dú)立式防火抗爆墻
獨(dú)立式的防火抗爆墻和上述兩種內(nèi)嵌式及外掛式的差別當(dāng)原有建筑物無(wú)法滿(mǎn)足爆炸沖擊波的受力情況時(shí)，采取的一個(gè)有效方案。
但此種做法除了需證明獨(dú)立式的防火抗爆墻本身結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件允許變形量之外，關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的地基連接的抗彎矩及地基承載力計(jì)算后，防火抗爆墻基礎(chǔ)不至于傾覆。
從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，此種方案較上述兩種方案較昂貴，并且施工難度較高，周期較長(zhǎng)。另外涉及到地下管道及排水問(wèn)題，需在設(shè)計(jì)時(shí)考慮好，以避免發(fā)生地下管道挖斷情況。
可參考下列概念設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)做法。當(dāng)爆炸沖擊波入射超壓較大時(shí)，可采用鋼筋混凝土框架式防火抗爆墻。
圖5.獨(dú)立式防火抗爆墻概念設(shè)計(jì)圖
4.4 噴涂式防火抗爆墻
噴涂式的防火抗爆墻在國(guó)外比較常見(jiàn)。主要是透過(guò)聚脲防爆涂料噴涂在原有件組墻體，透過(guò)拉伸強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度來(lái)抵擋爆炸沖擊波。目前經(jīng)我司（上海騰喜建筑工程有限公司）在CNAS認(rèn)證的爆炸測(cè)試，可以滿(mǎn)足1000kPa的爆炸沖擊波。安裝時(shí)采用噴涂方式進(jìn)行噴涂于室內(nèi)外墻表面。擁有防腐防爆的效果。對(duì)于原有建筑物結(jié)構(gòu)柱及梁起到結(jié)構(gòu)加固的效果。另外在建筑物非面向爆炸隱患的屋面上方或者側(cè)墻及后墻，均可采用同樣做法。
作為獨(dú)立的防火抗爆墻也可以利用滿(mǎn)足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014的防火時(shí)效的加氣混凝土砌塊墻噴涂防爆涂料，也能起到一定的抗爆及防火效果。在預(yù)算上較為經(jīng)濟(jì)，且安裝周期短?？蓞⒖枷铝懈拍钤O(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)做法。
圖6.噴涂式防火抗爆墻概念設(shè)計(jì)圖
4.5 移動(dòng)式防火抗爆屋
此種做法主要是當(dāng)控制室及機(jī)柜間在防火間距無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求下，一種可供選擇的做法。
移動(dòng)式防火抗爆屋的做法在國(guó)外也是比較常見(jiàn)的做法，一般可作為化學(xué)品儲(chǔ)存間，人員避難所或者控制室機(jī)柜間使用。
具體做法可以參考14J938《抗爆、泄爆門(mén)窗及屋蓋、墻體建筑構(gòu)造》，墻體建筑構(gòu)造F1的做法。【注14】另外移動(dòng)式防火抗爆屋的節(jié)點(diǎn)做法也正在模塊化鋼結(jié)構(gòu)房屋國(guó)標(biāo)圖集研編中，可參考下列概念設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)做法。
圖7.移動(dòng)式防火抗爆屋概念設(shè)計(jì)圖
針對(duì)本文提出的內(nèi)容不難知道，如何合理設(shè)計(jì)出有效解決方案涉及到國(guó)際及國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算存在相當(dāng)大的難度。除了借鑒國(guó)外相關(guān)行業(yè)規(guī)則及經(jīng)驗(yàn)外，對(duì)于企業(yè)本身新建及改建的項(xiàng)目也往往造成業(yè)主預(yù)算執(zhí)行的難度。
面臨政府部門(mén)的要求，企業(yè)如何選擇合理的解決方案，除了滿(mǎn)足政府部門(mén)的要求外，對(duì)于本身安全的管控如何進(jìn)一步提升，選擇專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)及承包單位來(lái)降低爆炸產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，是每個(gè)化工危險(xiǎn)品生產(chǎn)企業(yè)值得深思并研究的課題。
本文拋磚引玉將目前的國(guó)標(biāo)和市場(chǎng)現(xiàn)況提供給相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家了解，希望在未來(lái)國(guó)標(biāo)制定的道路上盡快完善，以利化工企業(yè)及設(shè)計(jì)院參考，讓國(guó)內(nèi)爆炸事故的損害降到最低。
注1．安全監(jiān)管總局，《化工和危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位重大生產(chǎn)安全事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，2017年，第2頁(yè)
注2. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008），中國(guó)計(jì)劃出版社，2018年，第10頁(yè)
注3. 中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，《石油化工控制室設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3006-2012），中國(guó)石化出版社，2012年，第3頁(yè)
注4. NFPA 68，Standard on Explosion Protection by Deflagrations Venting，2018，P10
注5. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局：《石油化工工廠(chǎng)布置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50984-2014），中國(guó)計(jì)劃出版社，2014年，第4頁(yè)
注6. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012），中國(guó)計(jì)劃出版社，2012年，第9～10頁(yè)
注7. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）》（GB/T 50779-201X），第11頁(yè)
注8. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008），中國(guó)計(jì)劃出版社，2018年，第16頁(yè)
注9. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《石油化工工廠(chǎng)布置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50984-2014），中國(guó)計(jì)劃出版社，2014年，第118～119頁(yè)
注10. Task Committee on Blast-Resistant Design of the Petrochemical Committee of the Energy Division of the American Society of Civil Engineers，Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities 2nd edition，2005，P21
注11、中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）》（GB/T 50779-201X），第20頁(yè)
注12．Task Committee on Blast-Resistant Design of the Petrochemical Committee of the Energy Division of the American Society of Civil Engineers，Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities 2nd edition，2005，P69～70
注13. 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2013），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013年，第2～3頁(yè)
注14.中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，《抗爆、泄爆門(mén)窗及屋蓋、墻體建筑構(gòu)造》,中國(guó)計(jì)劃出版社,2014年,第106頁(yè)
參考文獻(xiàn)：
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13. NFPA68，Standard on Explosion Protection by Deflagrations Venting，2018