爆炸危險性建築的泄壓與抗爆

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日期：2017年10月10日

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本文知識點：

1. 爆炸危險性建築泄壓

2. 爆炸危險性建築抗爆

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視頻

講義

為了防止爆炸時建築構造受到破壞導致建築物承載能力降低乃至坍塌，必須採取有效泄壓措施降低爆炸的危害程度。

壹

爆炸危險性建築泄壓

泄壓面積計算

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

圖1-1

根據《建築設計防火規範》（GB 50016-2014），有爆炸危險的甲、乙類廠房，其泄壓面積宜按上圖公式計算。

式中：A指的是泄壓面積；V指的是廠房的容積；C指的是泄壓比，可按下表選取。其中，K塵為粉塵爆炸指數。

圖1-2

但當廠房的長徑比大於3時，宜將該建築劃分為長徑比小於等於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。

圖1-3

長徑比是指建築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倍的該建築橫截面積之比（如上圖所示）。

長徑比過大的空間，在泄壓過程中會產生較高的壓力。以粉塵為例，空間過長，在爆炸後期，未燃燒的粉塵-空氣混合物受到壓縮，初始壓力上升，燃氣泄放流動會產生湍流，使燃速增大，產生較高的爆炸壓力。

因此，有可燃氣或可燃粉塵爆炸危險性的建築物不宜建造得長徑比過大，以防止爆炸時產生較大超壓，保證所設計的泄壓面積能有效作用。

泄壓設施的選擇

當發生爆炸時，作為泄壓面積的建築構、配件首先遭到破壞，將爆炸氣體及時泄出，使室內的爆炸壓力驟然下降，從而保護建築物的主體結構，並減輕人員傷亡和設備破壞。

泄壓是減輕爆炸事故危害的一項主要技術措施，屬於「抗爆」的一種。

泄壓設施可為輕質屋蓋、輕質牆體和易於泄壓的門窗，但宜優先採用輕質屋蓋，不應採用普通玻璃。

易於泄壓的門窗、輕質牆體、輕質屋蓋是指門窗的單位重量輕、玻璃較薄、牆體屋蓋材料密度較小、門窗選用的小五金斷面較小、構造節點的處理上要求易摧毀和脫落等。

用於泄壓的門窗可採用楔形木塊固定，門窗上用的金屬百頁、插銷等可選用斷面小一些的，門窗的開啟方向選擇向外開，這樣一旦發生爆炸，因室內壓力大，原關著的門窗上的小五金可能遭衝擊波破壞，門窗則自動打開或自行脫落以達到泄壓的目的。

對泄壓構件和泄壓面積及其設置的要求如下：

（1）泄壓輕質屋蓋。根據需要可分別由石棉水泥波形瓦和加氣混凝土等材料製成，分為有保溫層或防水層、無保溫層或防水層兩種。

（2）泄壓輕質外牆分為有保溫層、無保溫層兩種形式。常採用石棉水泥瓦作為無保溫層的泄壓輕質外牆，而有保溫層的輕質外牆則是在石棉水泥瓦外牆的內壁加裝難燃木絲板作保溫層，用於要求採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。窗戶上宜採用安全玻璃。要求泄壓窗能在爆炸力遞增稍大於室外風壓時，能自動向外開啟泄壓。

（4）泄壓設施的泄壓面積按公式和表計算確定（參考圖1-1、1-2）。

（5）作為泄壓設施的輕質屋面板和輕質牆體的單位質量不宜超過60kg/㎡。

圖1-4

（6）散發較空氣輕的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房（庫房）宜採用全部或局部輕質屋蓋作為泄壓設施。頂棚應盡量平整、避免死角，廠房上部空間應通風良好（如上圖所示）。

圖1-5

（7）泄壓面的設置應避開人員集中的場所和主要交通道路，並宜靠近容易發生爆炸的部位（如上圖所示）。

（8）當採用活動板、窗戶、門或其他鉸鏈裝置作為泄壓設施時，必須注意防止打開的泄壓孔由於在爆炸正壓衝擊波之後出現負壓而關閉。

（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，需要經常檢查和維護。

圖1-6

（10）泄壓面在材料的選擇上除了要求質量輕以外，最好具有在爆炸時易破碎成碎塊的特點，以便於泄壓和減少對人的危害。同時，泄壓面設置最好靠近易發生爆炸部位，保證順利泄壓（如上圖所示）。

（11）屋頂上的泄壓設施應採取防積雪措施。

貳

爆炸危險性建築抗爆

防爆結構形式的選擇

對於有爆炸危險的廠房和庫房，應選擇正確的結構形式，再選用耐火性能好、抗爆能力強的框架結構。

耐爆框架結構一般有3種形式：

1）現澆式鋼筋混凝土框架結構。

2）裝配式鋼筋混凝土框架結構。

3）鋼框架結構。

隔爆設施

在容易發生爆炸事故的場所，應設置隔爆設施。

1.防爆牆

防爆牆必須具有抵禦爆炸衝擊波的作用，同時具有一定的耐火性能。防爆牆的構造設計，按照材料可分為防爆磚牆、防爆鋼筋混凝土牆、防爆單層和雙層鋼板牆、防爆雙層鋼板中間填混凝土牆等。

防爆牆上不得設置通風孔，不宜開門窗洞口，必須開設時，應加裝防爆門窗。

我們簡單來看一下三類防爆牆。

（1）防爆磚牆：只用於爆炸物質較少的廠房和倉庫。

（2）防爆鋼筋混凝土牆：理想的防爆牆，構造厚度不應小於200mm，多為500mm、800mm，甚至1m，混凝土強度等級不低於C20。

（3）防爆鋼板牆：以槽鋼為骨架，鋼板和骨架鉚接或焊接在一起。

2.防爆門

防爆門的骨架一般採用角鋼和槽鋼拼裝焊接，門板選用抗爆強度高的鍋爐鋼板或裝甲鋼板，故防爆門又稱裝甲門。

3.防爆窗

防爆窗的窗框應用角鋼板製作，窗玻璃應選用抗爆強度高、爆炸時不易破碎的安全玻璃。

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