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有爆炸危险工业厂房（仓库）的建筑设计要点

发表时间：2020/11/17 来源：《基层建设》2020年第21期作者：刘昶

[导读] 摘要：有爆炸危险工业厂房（仓库）（仓库），一旦发生爆炸，会造成房倒人亡，设备摧毁，生产停顿，甚至引起相邻厂房或设施连锁爆炸、次生火灾。

        中国五洲工程设计集团有限公司北京市 100053
        摘要：有爆炸危险工业厂房（仓库）（仓库），一旦发生爆炸，会造成房倒人亡，设备摧毁，生产停顿，甚至引起相邻厂房或设施连锁爆炸、次生火灾。因此，从厂房（仓库）设计起，就应防爆抗爆进行设计，保障厂房安全为主，将隐患消灭在源头。
        关键字：爆炸危险；工业厂房（仓库）；建筑设计
        是爆炸的突发性，危害范围及后果更是难以预测，设计中我们应严格按照国家现行的技术规范执行。《建筑设计防火规范》中涉及到了厂房（仓库）的防爆内容，因此研究有爆炸危险工业厂房（仓库）的建筑设计很有必要。
        1.建筑物发生爆炸的几种情况
        综合各类厂房和仓库等建筑物内发生爆炸的情况，均由于生产设备、储存容器、阀门等制造安装不严密，或者由于生产管理和保护维修不到位，存在 “跑、冒、滴、漏” 的现象。在建筑内自然通风和隔热降温不良的条件下，可燃性气体、蒸气和粉尘等物质与空气（氧化剂）混合，形成浓度达到爆炸极限的混合物，遇到火源引起爆炸。
        2.防爆设计的目的
        对于有爆炸危险工业厂房（仓库）或仓库，在建筑设计中采取防爆措施，可以防止和减少爆炸事故的生（防爆），或者当发生爆炸事故时，最大限度地减轻甚至完全避免其危害和造成的损失（抗爆和泄爆）。
        根据爆炸机理，预防爆炸应从减少爆炸三要素的发生入手：（1）杜绝跑、冒、滴、漏现象的发生，从源头上减少爆炸危险；（2）利用各种手段保证建筑物内通风良好，使爆炸危险物料即使泄漏也能很快稀释扩散，不至达到爆炸极限；（3）严格控制火源，避免火花的产生。
        3.有爆炸危险工业厂房（仓库）的建筑设计的原则
        3.1 平面布置
        （1）有爆炸危险的设备宜集中布置，且靠外墙，以利于泄爆、抗爆及疏散设计。
        （2）将有火源、人员、贵重仪器的配电室、控制室、分析室、化验室、办公室等房间集中布置在厂房一端，且设置防护墙保护。
        （4）有爆炸危险工业厂房（仓库）宜单独设置，必须与非防爆厂房设置的时候，只能一面贴邻，且用防护墙隔开，一般不允许有门直接联系，必须联系时，设防爆门斗。
        3.2 剖面设计
        （1）通风设计，尤其是进深大跨度大的要有可开启的天窗和通风器等，如果遇到比空气重的可燃气体或蒸气最好有下部百叶窗等措施。
        （2）高低跨组合的厂房，在剖面设计的时候要考虑泄压，抗爆等之间的相互影响。比如较高侧墙面增设防护墙，较低侧屋顶增加屋面荷载的计算，以免爆炸后，较高侧墙体等倒塌于较低屋面，破坏较低侧结构。
        3.3 空间设计
        （1）尽量将建筑设计成接近圆形空间，这样有利于泄爆。
        （2）注意对人员疏散的保护，楼梯间必须是封闭楼梯间，并设置防爆门斗等措施。
        （3）泄压位置的设计：为了发生爆炸时能迅速泄压，a.泄压位置宜靠近泄压面积设置.b.最好采用屋面泄压，设备周围要避免主要承重结构，如果无法避免必须加强结构，以免建筑倒塌。
        （4）宜单层厂房，且不得地下半地下。这样利于泄爆及疏散。
        （5）采用开敞半开敞式建筑，通风好，就不太容易爆炸了。
        （6）仓库设计的时候，注意与常年主导风向交角的设计，利用穿堂风保持库内的自然通风。
        （7）对于温度要求严格的库房要设置门斗，以免进出库房时，室外气温对库房温度的影响。

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        （8）储存、生产不同性质、且互相接触能起化学变化引起爆炸的物质时，必须分类分车间生产和分库储存。当分车间比较困难时需用防护墙隔开。
        4.有爆炸危险工业厂房（仓库）设计工作注意事项与措施
        4.1 布局的合理性
        在进行布局时，设计人员必须充分考虑当地的气候条件。设计人员应该根据当地的主导风向，将容易发生火灾或爆炸的石油化工建筑布置在其他建筑物的下风向；这样就可以避免厂房（仓库）爆炸时，火势顺着大风方向快速蔓延，波及到其他的建筑引发更大危险。在设置厂房（仓库）位置时，应该在与工厂（仓库）所在地的主要风向的垂直方向上布置有爆炸风险的石油化工建筑；或者可以在当地主风向的45°角外设置危险厂房的主轴线，让二者之间保留出自然通风的通道，降低产生火灾爆炸的几率。在进行厂房（仓库）布局时，设计师还应该重视防火防爆空间预留的问题。当一个厂房发生火灾或爆炸时，所产生的高温、冲击波以及爆炸碎片会危害到周围建筑。所以，必须在设计和建设环节，就在不同的建筑之间预留出足够的防爆空间，将火灾和爆炸引发的连锁反应降到最低。
        4.2 建筑结构的合理性
        在设计环节，应该优先考虑建设单层建筑。对于易出现爆炸的厂房（仓库）来说，多层建筑会加剧其爆炸风险；而且，当发生火灾或爆炸时，多层建筑所带来的危害远超于单层建筑。所以，设计人员在设计厂房结构时应该尽量选择敞开或半敞开的单层建筑，降低爆炸混合物形成的几率。如果厂房被设计成敞开式的单层建筑，即使发生爆炸，其易燃气体可以快速地扩散，爆炸产生的热量也能迅速消散，可将后续风险降至最低。此外，在修建厂房时，应在建筑物的屋顶设置轻质泄压屋盖。将这一装置设置在门窗的背风面，以便发生危险时可以快速地疏散工人。
        为了提高厂房的防火防爆性，设计人员必须充分考虑厂房的泄压问题以及通风问题。如果必须建造多层厂房，那么在设计环节，设计人员需要根据厂房的自然通风需求以及泄压面积需求，合理地进行剖面设计；确保厂房的平面宽度符合厂房的通风泄压需求。而且，为了提高工作人员的逃生效率，厂房至少需要拥有3条逃生通道，而且其逃生楼梯间和安全出口处必须采用封闭式防火门。
        另外，结构设计应考虑较高的承载力储备，建筑材料应具备适宜的耐火性或防爆性。一般情况下，可将此类建筑设计成钢筋混凝土现浇结构，通过加强其结构整体稳固性，提升石油化工建筑的抗爆能力，竭力避免爆炸后建筑物倒塌或构件失效带来的二次伤害。比如：当石油化工企业建造厂房时，应谨慎选用装配式结构，以避免因结构节点部位连接效果差而发生建筑物破坏，甚至倒塌等严重后果。
        4.3 墙体的隔热防爆设计
        抗爆墙）建筑设计中极为重要的一环，抗爆墙按照按规范或爆炸分析确定的爆炸当量来计算墙体厚度和配筋，因而抗爆墙可有效抵抗化工厂爆炸源的爆炸冲量，从而有效保护操控人员的生命安全。按照抗爆墙规范要求，抗爆墙墙体厚度应该在25cm以上，所用混凝土强度等级不应低于C30。需要注意的是：如非必要抗爆墙的迎爆面上一般不宜留置孔洞；如果必须开孔，那么孔洞的大小也不宜超过Φ200mm，而且在孔洞周围必须进行结构补强，并应将孔洞密封。
        4.4 建筑泄压有效性
        建筑的泄压设计工作是其防爆设计工作中的关键环节。进行该项设计时，必须根据设计情况，选定适当的泄压位置以确保设计有效性。在设置泄压位置时，应尽量选择与爆炸位置接近的地方；而且泄压位置必须与人员密集或交通要道错开，避免在泄压时误伤他人。同时，设计人员应选择实用性能高的材料制造泄压构件。比如，某石化企业在进行泄压设计时，选择以石膏板和加气混凝土制作泄压构件，并将其原材料重量控制在60kg/m2以内，增强泄压构件的脆性，提高泄压能力。同时为了加强厂房的泄压有效性，设计人员对厂房（仓库）内的建筑的泄压比进行了合理的调整，降低了发生爆炸的几率。
        5.结语
        有爆炸危险工业厂房（仓库）的建筑设计应在满中规范要求前提下，充分满足其它专业的要求，以使厂房（仓库）达到使用功能的要求。此外我们必须充分考虑厂房（仓库）的整体布局，以使企业在安全、方便、舒适的条件下生产。
        参考文献：
        [1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].
        [2]房淑焕.石油化工建筑防爆设计时需要注意的问题[J].当代化工研究，2019（03）：44-45.