第三節(jié)　爆炸危險性建筑的構(gòu)造防爆

　　知識點：泄壓

　　(一)泄壓面積計算

　　爆炸能夠在瞬間釋放出大量氣體和熱量，使室內(nèi)形成很高的壓力，為了防止建筑物的承重構(gòu)件因強大的爆炸力遭到破壞，將一定面積的建筑構(gòu)、配件做成薄弱泄壓設(shè)施，其面積稱為泄壓面積。

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　　根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016--2014)，有爆炸危險的甲、乙類廠房，其泄壓面積宜按下式計算，但當(dāng)廠房的長徑比大于3時，宜將該建筑劃分為長徑比小于等于3的多個計算段，各計算段中的公共截面不得作為泄壓面積。

　　A= 10 CV2/3 式(1)

　　式中:

　　A——泄壓面積(m2);

　　V——廠房的容積(m3);

　　C——泄壓比(m2/m3)，其值可按下表選取。

　　表1 廠房內(nèi)爆炸性危險物質(zhì)的類別與泄壓比值

廠房內(nèi)爆炸性危險物質(zhì)的類別	泄壓比C/（m2／m3）
氨以及糧食、紙、皮革、鉛、鉻、銅等 K塵<10MPa·m·s-1的粉塵	≥0.030
木屑、炭屑、煤粉、銻、錫等10MPa·m·s-1 ≤K塵≤30MPa·m·s-1的粉塵	≥0.055
丙酮、汽油、甲醇、液化石油氣、甲烷、噴漆間或干燥室以及苯酚樹脂、鋁、鎂、鋯等K塵>30MPa·m·s-1的粉塵	≥0.110
乙烯	≥0.16
乙炔	≥0.20
氫	≥0.25

　　注：

　　1.長徑比為建筑平面幾何外形尺寸中的最長尺寸與其橫截面周長的積和4.0倍的該建筑橫截面積之比。

　　2.K塵為壓力傳播指數(shù)。

　　『解答』

　　1)查表3.6.4得C=0.110

　　2)計算廠房的長徑比：

　　36.O×(12.0+6.5)×2/(4×12.0×6.5)-1332/312=4.3>3

　　3)以上計算結(jié)果不滿足本條文的要求，因此將該廠房分為兩段再進行長徑比計算(也可視情況分成多個計算段)：

　　18.O×(12.0+6.5)×2/(4×12.0×6.5)=666/312=2.1<3(滿足長徑比的要求)

　　4)計算每段廠房的容積：

　　V=18.O×12.0×6.5=1404(㎡)

　　5)代入公式(3.6.4)：

　　A1=10×0.110×14042/3=1.1×125.4=137.9(㎡)

　　(每段的泄壓面積)

　　6)整個廠房需要泄壓面積：

　　A=A1×2=137.9×2=275.8(㎡)

　　平面圖中的虛線部分即指計算段中的公共截面，不得作為泄壓面積

　　已知：

　　廠房跨度： A段(WA) 15.0m，B段(WB) 12.0m;

　　廠房長度： A段(LA) 24.0m，B段(LB) 18.Om;

　　廠歷平均高度：A段(HA) 6.0m， B段(HB) 5.0m。

　　『解答』

　　1)查表3.6.3 得C=0.055

　　2)計算廠房的長徑比(按A、B兩段分別計算)：

　　A段跨度15.Om 24.O×(15.0+6.0)×2/

　　(4×15.0×6.0)=1008/360=2.8<3

　　B段跨度12.0m 18.0×(12.0+5.0)×2/

　　(4×12.0×5.0)=612/240=2.6<3

　　以上計算結(jié)果均滿足長徑比的要求

　　3)計算廠房容積：

　　A段 VA=24.0×15.0×6.0=2160(m3)

　　B段 VB=18.0×12.0×5.0=1080(m3)

　　4)代入公式(3.6.3)：

　　A段 AA=10×0.055×21602/3=0.55×167=91.9(㎡)

　　B段 AB=10×0.055×10802/3=0.55×105.3=57.9(㎡)

　　5)廠房A段需要泄壓面積91.9(㎡)

　　廠房B段需要泄壓面積57.9(㎡)

　　參照NFPA 68—2007《Guide for venting of deflag ration》的相關(guān)規(guī)定和公安部天津消防研究所的有關(guān)研究試驗成果確定了這一要求，能在一定程度上解決依照規(guī)范設(shè)計、滿足規(guī)范要求，但不能有效泄壓的問題。有關(guān)爆炸危險等級的分級可參照美國和日本的相關(guān)規(guī)定，見表2和表3。

　　表2 廠房爆炸危險等級與泄壓比值表(美國)

廠房爆炸危險等級	泄壓比（m2/m3）
弱級（顆粒粉塵）	0.0332
中級（煤粉、合成樹脂、鋅粉）	0.0650
強級（在干燥室內(nèi)漆料、溶劑的蒸氣、鋁粉、鎂粉等）	0.2200
特級（丙酮、天然汽油、甲醇、乙炔、氫）	盡可能大

　　表3 廠房爆炸危險等級與泄壓比值表 (日本)

廠房爆炸危險等級	泄壓比（m2/m3）
弱級（谷物、紙、皮革、鉛、鉻、銅等粉末醋酸蒸氣）	0.0334
中級（木屑、炭屑、煤粉、銻、錫等粉塵、乙烯樹脂、 尿素、 合成樹脂粉塵）	0.0667
強級（油漆干燥或熱處理室、 醋酸纖維、 苯酚樹脂粉塵、 鋁、 鎂、 鋯等粉塵）	0.2000
特級（丙酮、汽油、甲醇、乙炔、氫）	＞0.2

　　(二)泄壓設(shè)施

　　1.設(shè)置

　　當(dāng)在廠房、倉庫存在點火源且爆炸性混合物的濃度合適時，則可能發(fā)生爆炸。為盡量減少事故的破壞程度，必須在建筑物或裝置上預(yù)先開設(shè)面積足夠大的、用低強度材料做成的壓力泄放口。在爆炸事故發(fā)生時，及時打開這些泄壓口，使建筑物或裝置內(nèi)由于可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵在密閉空間中燃燒而產(chǎn)生的壓力泄放出去，就可以保持建筑物或裝置完好，減輕事故的危害。

　　2.泄壓設(shè)施的選擇

　　當(dāng)發(fā)生爆炸時，作為泄壓面積的建筑構(gòu)、配件首先遭到破壞，將爆炸氣體及時泄出，使室內(nèi)的爆炸壓力驟然下降，從而保護建筑物的主體結(jié)構(gòu)，并減輕人員傷亡和設(shè)備破壞。泄壓是減輕爆炸事故危害的一項主要技術(shù)措施，屬于“抗爆”的一種。

　　泄壓設(shè)施可為輕質(zhì)屋面板、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門窗但宜優(yōu)先采用輕質(zhì)屋面板，不應(yīng)采用普通玻璃。當(dāng)發(fā)生爆炸時，它們最先遭到破壞或開啟，向外釋放大量的氣體和熱量，使室內(nèi)爆炸產(chǎn)生的壓力迅速下降，從而達到主要承重結(jié)構(gòu)不破壞，整座廠房(庫房)不倒塌的目的。對泄壓構(gòu)件和泄壓面積及其設(shè)置的要求如下。

　　1)泄壓輕質(zhì)屋面板。根據(jù)需要可分別由石棉水泥波形瓦和加氣混凝土等材料制成，分為有保溫層或防水層、無保溫層或防水層兩種。

　　2)泄壓輕質(zhì)外墻分為有保溫層、無保溫層兩種形式。常采用石棉水泥瓦作為無保溫層的泄壓輕質(zhì)外墻，而有保溫層的輕質(zhì)外墻則是在石棉水泥瓦外墻的內(nèi)壁加裝難燃木絲板作保溫層，用于要求采暖保溫或隔熱降溫的防爆廠房。

　　3)泄壓窗可以有多種形式，如軸心偏上中懸泄壓窗、拋物線形塑料板泄壓窗等。窗戶上宜采用安全玻璃。要求泄壓窗能在爆炸力遞增稍大于室外風(fēng)壓時，能自動向外開啟泄壓。

　　4)泄壓設(shè)施的泄壓面積按式(1)和表1計算確定。

　　5)作為泄壓設(shè)施的輕質(zhì)屋面板和輕質(zhì)墻體的單位質(zhì)量不宜超過60kg/m2。

　　6)散發(fā)較空氣輕的可燃?xì)怏w、可燃蒸氣的甲類廠房(庫房)宜采用全部或局部輕質(zhì)屋面板作為泄壓設(shè)施。頂棚應(yīng)盡量平整、避免死角，廠房上部空間應(yīng)通風(fēng)良好。

　　7)泄壓面的設(shè)置應(yīng)避開人員集中的場所和主要交通道路，并宜靠近容易發(fā)生爆炸的部位。

　　8)當(dāng)采用活動板、窗戶、門或其他鉸鏈裝置作為泄壓設(shè)施時，必須注意防止打開的泄壓孔由于在爆炸正壓沖擊波之后出現(xiàn)負(fù)壓而關(guān)閉。

　　9)爆炸泄壓孔不能受到其他物體的阻礙，也不允許冰、雪妨礙泄壓孔和泄壓窗的開啟，需要經(jīng)常檢查和維護。當(dāng)起爆點能確定時，泄壓孔應(yīng)設(shè)在距起爆點盡可能近的地方。當(dāng)采用管道把爆炸產(chǎn)物引導(dǎo)到安全地點時，管道必須盡可能短而直，且應(yīng)朝向陳放物少的方向設(shè)置。因為任何管道泄壓的有效性都隨著管道長度的增加而按比例減小。

　　10)泄壓面在材料的選擇上除了要求重量輕以外，最好具有在爆炸時易破碎成碎塊的特點，以便于泄壓和減少對人的危害。同時，泄壓面設(shè)置最好靠近易發(fā)生爆炸部位，保證順利泄壓。爆炸時易形成尖銳碎片四散的材料，不應(yīng)布置在公共走道或貴重設(shè)備的正面或附近。

　　有爆炸危險的甲、乙類廠房(庫房)爆炸后，用于泄壓的門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋面板就被摧毀，大量的高壓氣流夾雜爆炸物碎片從泄壓面沖出，如鄰近人員集中的場所、主要交通道路就可能造成人員大量傷亡和交通道路堵塞，所以爆炸泄壓面應(yīng)避開人員集中場所和主要交通道路。

　　11)對于北方和西北寒冷地區(qū)，由于冰凍期長、常常積雪，易增加屋面上泄壓面的單位面積荷載，使其產(chǎn)生較大重力慣性，從而使泄壓受到影響，因而應(yīng)采取適當(dāng)措施防止積雪。

　　總之，應(yīng)在設(shè)計中采取措施盡量減少泄壓面的單位質(zhì)量(即重力慣性)和連接強度。