浅谈多层工业建筑的防爆设计

乔琦

引言：随着市场经济的发展和工业用地的成本的增高，在实际工作中多层工业建筑形式越来越多的被运用到，但有爆炸危险性的多层工业建筑在防爆设计中有很多需注意的重点，难点。笔者结合在工作中遇到的一些实际案例浅谈下多层工业建筑的防爆、泄爆的设计原则，和采取的具体措施。

一、工业建筑

工业建筑是指供人民从事各类生产活动的建筑物和构筑物

工业建筑的生产类别根据厂房在生产中使用或产生的物质的性质及数量等因素分为甲、乙、丙、丁、戊类。相对应的，厂房按各自的耐火等级，层数，生产类别划分每个防火分区所允许的最大面积。耐火等级、生产类别越高的建筑对防火，防爆，疏散的设计要求就越严格。在工业厂房的设计中，不同的生产工艺流程对建筑有不同的需求，如化工石油化、药品类的厂房，在生产过程中有爆炸的危险性，所以在满足工艺设计的要求同时，必须更谨慎的考虑厂房防爆的问题，以及，一旦发生爆炸能及时泄爆，把人伤和物损降到最低。

在实际项目的操作中，笔者发现有爆炸危险的工业建筑在采用单层建筑形式时由于能采用轻质屋面的泄压的方式，泄压面积较为充裕，能更好的满足防爆设计，泄压计算的要求。

但是由于生产工艺的需要，或者用地的经济型的考虑。我们在工业厂房的设计中常需要采用多层建筑的设计。是否能在这样的条件下做好防爆、抗爆、泄爆设计，保障生产和人员的安全。

这是我们工业建筑设计人员需要考虑的一个问题。

文章作者在上海某公司年产30万吨丙烯酸乳液项目生产车间的设计中就遇到了这样的问题。在本项目中生产车间的火灾危险类别为甲类1项，耐火等级：一级。建筑层数为三层。为有爆炸危险性的多层工业厂房。

多层工业建筑的防爆设计难点在于，要结合各层平面的布局，空间，交通，兼顾考虑防火，防爆分区的分隔和人员在发生爆炸时的安全疏散。

二、平面和空间

对于工业建筑的防爆设计，建筑的结构形式的选用和泄压面积的计算是复核建筑是否合乎规范要求，是否能够在生产中保持安全稳定，在发生爆炸时能保证生产厂房内的生产人员在安全时间内疏散。并且把爆炸对周围厂房和道路，人员的伤害控制到最小。

1、合理总平面布局

对于厂区有爆炸危险性建筑的工程，在进行整体规划设计时，需要对厂区的生产物品的危险性进行定性。然后分区设计。危险品生产区与其他生产，生活区域距离应严格按规范退界。上海也在今年实行了更为严格和精准的《精细化工企业设计防火规范》DGJ08-2113-2013/J12465-2013。在进行设计时，应该遵循高标准规范要求，不能和《建筑设计防火规范》GB50016-2006中对厂房退界的要求混淆。

2、选取有利于泄爆的结构形式

《建筑设计防火规范》GB50016-2006中第3.6.2条:有爆炸危险性的甲乙类仓房需要进行防爆设计。此类厂房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式，并且其承重结构宜采用钢筋混凝土或钢框架、排架结构形式。这样的结构形式决定了建筑在发生爆炸时既能及时泄爆，又能保持主要承重的结构的坚固稳定。实践经验告诉我们，有爆炸危险性的厂房需要选用既有稳定牢固的承重结构，又有大面积轻质的泄压设施，才能在发生事故时减少物损人伤。在多层工业厂房中采用钢筋混凝土框架结构较为常见。

3、建筑内爆炸区域的合理布置

有爆炸危险的生产区域宜布置在单层厂房内，且应把有爆炸危险的生产装置靠外墙设置，减小爆炸危害。在多层建筑中，有爆炸危险的区域应该避免放在底层或中间层，防止爆炸时破坏结构，影响到上层建筑的结构安全，故放在顶层靠外墙部位较为适合。有爆炸危险的生产装置应尽量避开建筑的梁、柱等主要承重构件。当然，这就需要工艺和建筑设计人员在初步设计生产装置时有所考虑。

4、合理的划分防爆分区进行泄压面积的计算

有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积按下式计算，A=10CV2/3

其中C值需要按照工艺生产中厂房内爆炸性危险物质的类别选取。

但当厂房的长径比大于3时，宜将该建筑划分为长径比小于等于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积。所以体型过于瘦长，划分过多的泄压分区的多层建筑的中间段及除顶层外的其他楼层在计算泄压面积的时候很难满足泄压面积的要求。作者认为在方案设计时就要规避这样情况，反复运算，在工艺布置满足的情况下，同时进行泄压面积的计算。当然，现在也可以使用一些核算泄压面积的软件建模进行初步方案的演算。在上海某公司年产30万吨丙烯酸乳液项目生产车间的设计中作者也在方案初期进行了计算。及时修正了建筑的平面的形态。使之更为合理。

三、防爆

1、工艺生产中的防爆

防爆设计的重点在于通过排除爆炸事故根源和减轻爆炸危害的措施，来达到防爆设计的目的，以便在一旦发生爆炸事故时能最大限度地减轻危害和损失。各种危险品在生产操作中隐藏着爆炸危险，生产工艺是否合理，生产操作是否规范，关系安危。笔者认为，爆炸灾害的预防和控制应放在源头上。

2、防爆墙的设置

防爆墙指的是在爆炸中抗压力较强的墙体，也称耐爆墙、抗爆墙。多数设置在有爆炸危险的厂房或仓库中。分隔爆炸危险区和非爆炸危险区。

常选用的材质有：

防爆砖墙（用于爆炸物质较少的厂房和仓库）

防爆钢砼墙（常用的比较理想的防爆墙）

防爆钢板墙（以槽钢为骨架，钢板和骨架铆接或焊接在一起）

在保立佳项目中生产车间与一面相邻的分控制是用耐火极限时间不小于4小时的防火、防爆墙隔开，考虑控制室仪器较为昂贵，笔者选用的是防爆钢砼墙，并需要结构专业配合设计。

3、防爆门斗的设置

在电子版《建筑设计防火规范》2012版(送审稿)中3.6.10中对比2006版防火规范新增添了防爆门斗的设计,即有爆炸危险区域内的楼梯间、室外楼梯或与相邻区域连通处，应设置门斗等防护措施。门斗的隔墙应为耐火极限不应低于2.00h的实体墙，门应采用甲级防火门并应与楼梯间的门错位设置。作者认为防爆门斗的设计在有爆炸危险的多层厂房的设计中很有必要。门斗能保护楼梯疏散门在爆炸时不被爆炸冲击力损坏，是爆炸危险区域到安全疏散区域的一个过渡空间。在设置防爆门斗时应结合工艺布置，防止工艺设备影响人员的疏散。建议在各层平面图中标出疏散通道和疏散方向。

四、泄爆

1、泄爆形式

建筑泄压一般采用轻质屋面，轻质墙体，易于泄爆的门窗。但是在考虑泄压时最好优先考虑爆炸是对周围环境影响较小的轻质屋面。

2、泄压计算

有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积按下式计算，A=10CV2/3

其中C值需要按照工艺生产中厂房内爆炸性危险物质的类别选取。

泄压计算是防爆设计中最直观的一种演算。经过多个工程实践，我总结出，单层厂房的泄爆一般很容易满足。但更为常见的多层厂房的泄压计算就比较复杂了。首先是按长径比划分泄爆分区，位于建筑中部的泄爆区一般较难满足泄压面积的计算，总结发现当按每段长径比等于三的大小划分，更容易满足计算要求。笔者认为计算中可以扣除楼梯间，门斗，电梯间等一些没有爆炸危险的空间的体积，减小A值。在计算墙面泄压面积的时候，应该扣除承重的柱、梁的截面积。梁柱是需要在爆炸中保证坚固的承重结构。全部计算在墙面泄压面积中不够合理。所以在满足规范要求的前提下，多层工业建筑需要墙面泄爆的时候，梁不适宜做的太高。需要在设计时和结构专业沟通。

3、泄压设施的材质

用于泄压的墙体，门窗，屋面的单位质量，材质，都有一定的要求。玻璃窗的开启方式宜为外开，且玻璃五金的选取在爆炸中室内外气压差达到一定标准后宜摧毁，脱落的。玻璃采用安全玻璃，防止爆炸时产生尖锐碎片四处喷散。

在上海某公司年产30万吨丙烯酸乳液项目生产车间项目中，设计选用的泄压窗玻璃为6mm厚钢化玻璃。满足规范要求。

五、总结

综上所述，笔者在实际工程操作中发现多层工业厂房的部分泄压区域的由于泄压面过少，很难满足泄压计算要求。但是如果在方案初期，及时与其他专业配合，把建筑的结构形式，平面体型，梁、柱截面的尺寸控制在合理的范围内，并选择合适的泄压材质，和泄爆形式。即可以避免这个问题。多层工业厂房的防爆设计需各个专业深入配合，严格地贯彻防火规范的要求，从全局出发，防爆是根本，泄爆为保障，统筹兼顾，积极采用有针对性的防爆、泄爆措施。做到保障生命和财产的安全。

参考文献

[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2006.

[2]电子版《建筑设计防火规范》2012版.

[3]《NFPA68《爆炸泄压指南》（1990版）.

[4]《建筑设计防火规范》图示05SJ811.