第三節(jié)爆炸危險(xiǎn)性建筑的構(gòu)造防爆

　　為了防止爆炸時(shí)建筑構(gòu)造受到破壞導(dǎo)致建筑物承載能力降低乃至坍塌，必須加強(qiáng)建筑構(gòu)造的抗爆能力，并采取有效泄壓措施降低爆炸的危害程度。

　　一、泄壓

　　(一)泄壓面積計(jì)算

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

　　(式2-8-1)

　　式中 A— 泄壓面積(㎡);

　　V— 廠房的容積(m³);

　　C— 廠房容積為1000m³時(shí)的泄壓比(㎡/m³)，可按表2-8-1選取。

　　表2-8-1 廠房?jī)?nèi)爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)的類別與泄壓比值

　　注1：長(zhǎng)徑比為建筑平面幾何外形尺寸中的最長(zhǎng)尺寸與其橫截面周長(zhǎng)的積和4.0倍的該建筑橫截面積之比。

　　2：K塵為壓力傳播速度。

　　參照NFPA 68《防爆泄壓指南》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(yàn)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(jì)、滿足規(guī)范要求，但不能有效泄壓的問(wèn)題。有關(guān)爆炸危險(xiǎn)等級(jí)的分級(jí)可參照美國(guó)和日本的相關(guān)規(guī)定，見表2-8-2和表2-8-3。

　　表2-8-2 廠房爆炸危險(xiǎn)等級(jí)與泄壓比值表(美國(guó))

　　表2-8-3 廠房爆炸危險(xiǎn)等級(jí)與泄壓比值表(日本)

　　長(zhǎng)徑比過(guò)大的空間，在泄壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較高的壓力。以粉塵為例，空間過(guò)長(zhǎng)，在爆炸后期，未燃燒的粉塵-空氣混合物受到壓縮，初始?jí)毫ι仙�，燃�(xì)庑狗帕鲃?dòng)會(huì)產(chǎn)生紊流，使燃速增大，產(chǎn)生較高的爆炸壓力。因此，有可燃?xì)饣蚩扇挤蹓m爆炸危險(xiǎn)性的建筑物不宜建造得長(zhǎng)徑比過(guò)大，以防止爆炸時(shí)產(chǎn)生較大超壓，保證所設(shè)計(jì)的泄壓面積能有效作用。

　　(二)泄壓設(shè)施

　　1.設(shè)置

　　當(dāng)在廠房、倉(cāng)庫(kù)存在點(diǎn)火源且爆炸性混合物的濃度合適時(shí)，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(qiáng)度材料做成的壓力泄放口。在爆炸事故發(fā)生時(shí)，及時(shí)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的完好，減輕事故危害。

　　一般情況下，同樣等量的爆炸介質(zhì)在密閉的小空間里和在開敞的空地上爆炸，其爆炸威力不一樣，破壞強(qiáng)度不一樣。在密閉的空間里爆炸破壞力大的多，因此易發(fā)生爆炸的建筑物應(yīng)設(shè)置必要的泄壓設(shè)施。有爆炸危險(xiǎn)的建筑物，設(shè)有足夠的泄壓面積，一旦發(fā)生爆炸時(shí)，就可大大減輕爆炸時(shí)的破壞強(qiáng)度，不致因主體結(jié)構(gòu)遭受破壞而造成人員重大傷亡。

　　2.泄壓設(shè)施的選擇

　　當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)，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(shí)泄出，使室內(nèi)的爆炸壓力驟然下降，從而保護(hù)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(xiàng)主要技術(shù)措施，屬于“抗爆”的一種措施。泄壓設(shè)施可為輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門窗，但宜優(yōu)先采用輕質(zhì)屋蓋，不應(yīng)采用普通玻璃。易于泄壓的門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋蓋是指門窗的單位質(zhì)量輕、玻璃較薄、墻體屋蓋材料密度較小、門窗選用的小五金斷面較小、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的處理上要求易摧毀和脫落等。用于泄壓的門窗可采用楔形木塊固定，門窗上用的金屬百頁(yè)、插銷等可選用斷面小一些的，門窗的開啟方向選擇向外開，這樣一旦發(fā)生爆炸，因室內(nèi)壓力大，原關(guān)著的門窗上的小五金可能遭沖擊波破壞，門窗則自動(dòng)打開或自行脫落以達(dá)到泄壓的目的。這些泄壓構(gòu)件就建筑整體而言是人為設(shè)置的薄弱部位。當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)，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(dá)到主要承重結(jié)構(gòu)不破壞，整座廠房(庫(kù)房)不倒塌的目的。對(duì)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)屋蓋。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，并有保溫層或防水層、無(wú)保溫層或無(wú)防水層之分。

　　(2)泄壓輕質(zhì)外墻分為有保溫層、無(wú)保溫層兩種形式。常采用石棉水泥瓦作為無(wú)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(shí)，能自動(dòng)向外開啟泄壓。

　　(4)泄壓設(shè)施的泄壓面積按式2-8-1和表2-8-1計(jì)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(guò)60kg/㎡。

　　(6)散發(fā)較空氣輕的可燃?xì)怏w、可燃蒸氣的甲類廠房(庫(kù)房)宜采用全部或局部輕質(zhì)屋蓋作為泄壓設(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(chǎng)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(dòng)板、窗戶、門或其他鉸鏈裝置作為泄壓設(shè)施時(shí)，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(hù)。當(dāng)起爆點(diǎn)能確定時(shí)，泄壓孔應(yīng)設(shè)在距起爆點(diǎn)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(diǎn)時(shí)，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?yàn)槿魏喂艿佬箟旱挠行�性都隨著管道長(zhǎng)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質(zhì)量輕以外，最好具有在爆炸時(shí)易破碎成碎塊的特點(diǎn)，以便于泄壓和減少對(duì)人的危害。同時(shí)，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(shí)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(xiǎn)的甲、乙類廠房(庫(kù)房)爆炸后，用于泄壓的門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋蓋就被摧毀，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(chǎng)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(chǎng)所和主要交通道路。

　　(11)對(duì)于北方和西北寒冷地區(qū)，由于冰凍期長(zhǎng)、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(jì)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(qiáng)度。