玻璃固化产品容器暂存库建筑设计分析

赵 坤 辉

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

玻璃固化产品容器暂存库建筑设计分析

赵 坤 辉

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

以某产品容器暂存库建筑设计项目为例，分析了该项目建筑设计过程中遇到的典型问题，并从功能需求、安全疏散、辐射防护三个方面提出了相应的解决办法，以期为今后类似工程项目的建筑提供参考依据。

建筑，辐射防护，房间布置，设计

1 概述

1.1 背景

随着核电市场前景看好，配套的核化工后处理领域也会随之产生大量需求，玻璃固化就是其中一类重要的项目，且为我国后处理领域首次引进的技术，相应土建设施的设计会面临很多典型的新问题。因此，需要对其一般性的设计方法和遇到的特殊问题及解决办法予以归纳总结，为将来的同类项目作参考，起到抛砖引玉的作用。

1.2 相关概念和范围

1.2.1 相关概念

核工业建筑涉及到的辐射防护概念是与普通工业与民用建筑设计的考虑因素完全不同的重要概念，也是不容忽视的因素。

1)辐射防护基本原则。生产运行过程中，厂房安全可靠，放射性核素有效控制，保障生产运行人员安全，避免对自然界和环境造成污染。2)辐射防护分区。核化工在整个工艺流程中，会释放一定量的放射性产物，根据辐射剂量的高低及对环境的危害程度，辐射量从低到高依次划分为白区(为人员正常工作区域)、绿区(为人员受限制工作区域)、橙区(正常生产过程中，除设备检修工作人员基本不进入该区域)和红区(在正常生产过程中，平时基本为无人区)。3)卫生出入口和卫生闸门。由于各区的安全防护要求不同，工作人员从橙区→绿区、绿区→白区需要经过卫生检验措施，最后直至人员表面沾污率满足要求。这套绿区→白区之间的检验及卫生措施简称卫生出入口。绿区→橙区之间的检验及卫生措施简称卫生闸门。4)辐射防护角度下的交通组织和安全疏散。交通组织：辐射防护各区要求递区进入、递区退出，不应越区进入、越区退出。辐射防护分区相同的房间集中设置，使用同一疏散出入口及楼梯间。考虑高辐射区域长期无人，因此，高辐射区域可以利用低辐射区域作为第二疏散通道，低辐射区域不宜利用高辐射区域作为第二疏散通道[1]。

1.2.2 研究范围

本文主要针对产品容器暂存库建筑设计中面临的一些典型问题，从一般规律的总结研究和特殊问题的设计处理论述：

1)从功能需求、安全疏散、辐射防护这三个主要方面探讨玻璃固化暂存库用房布置的一般规律；2)若干用房50年后启用的问题及其处理方法。

2 项目设计与研究

2.1 项目概况

项目位于某山地地形中，整个玻璃固化项目的生产工艺厂房包括玻璃固化厂房、分析实验楼、产品容器暂存库、生产运行楼，整个建筑群通过交通廊联系起来。产品容器暂存库属于其中的一个子项，建筑位于台地之上，通过转运通道与玻璃固化厂房连接，主要用于接收贮存主厂房生产产品。

产品容器暂存库占地面积1 148.44 m2，建筑面积1 638.06 m2。建筑物地上部分最长处为54.45 m，最宽处为19.60 m，高13.10 m，深-12.50 m。

建筑对外设一个人员出入口，一个物料出口，两个应急疏散口，此外地面一层有用于接收来自主厂房的转运通道，地上二层有参观连廊与其他子项连接。

建筑为混合层次的工业厂房，一侧主要是单层大空间的吊车大厅及地下产品容器贮存室，另一侧主要是多层小空间的各辅助工种用房，小空间部分地上两层、地下两层。

辐射防护分区现阶段全部启用房间有白、绿、红三区，将来全部启用时有橙区房间。但红区房间不进人，将来启用的橙区房间也极少。所以目前包括长时期内整个产品容器暂存库主要进人的房间放射性剂量都并不高，分区设置相对简单。

2.2 用房布置的一般规律

暂存库属于核化工厂房，原则上看必须遵循一般的核工业放射性厂房的设计原则和设计规律。

由于核工业体系的功能特殊性，核化工建筑一般都要满足辐射防护、消防安全、安全保卫等基本要求，由此带来的辐射防护和安全疏散问题再加上特殊的功能需求导致了复杂的流线需求。要想实现合理的流线布置，平面布置应当从前述三个方面入手。本文将功能需求、安全疏散、辐射防护归纳为核化工放射性建筑用房布置(平面设计)的三个要素。

2.2.1 用房布置的三要素及相互关系

功能需求、防火疏散、辐射防护，三者之间相互影响、相互制约，设计的深入开展必须抓住主要矛盾沿着一条主线向下进行。比较这三个要素，功能需求是建筑设计的本质问题之一，既是设计的根本目的也是设计的出发点;防火疏散是建筑设计要考虑的重要问题，防火疏散主要涉及人身安全，一旦发生火情，其紧迫性急迫性是不言而喻的。本工程中的放射性剂量并不高，对于这样放射性不高的工程，防火疏散权重更大；在实际设计中，前两个要素的设计常常会涵盖第三个要素，对于核工业建筑设计辐射防护分区常常是伴随着功能分区形成的，防火疏散从一般疏散角度布置好后较容易通过多种手段满足辐射防护的要求。

对于放射性剂量不高，辐射防护分区较简单的厂房而言，其房间布置的一般流程可以总结如下：分析工艺及相关用房的功能需求→调整方案满足消防疏散要求→最后通过细节处理等各种建筑手段满足辐射防护要求。

2.2.2 工艺流程及用房需求分析

工艺的功能需求是建筑方案设计的出发点，由这些功能需求可以归纳出主要的功能房间。

由图1可见,转运热室、产品容器贮存为红区，操作前室为橙区，维修间和地面上的车大厅为绿区，可以看到工艺的功能需求和辐射防护要求是基本一致的，放射性较强的房间基本相邻。这一点符合辐射防护分区的要求：相同辐射防护分区用房尽量集中布置，也证明了前面的分析——功能需求要素涵盖了辐射防护要素。

在上面基础上加入其他工种用房需求，配电、热引入需在一层对外开门，故放在一层；进风、排风用房需要相同的大空间，放在建筑物一侧一、二层相同的位置上，排风噪声相对较大且为绿区放在一层绿区相对集中的位置，进风为白区放在二层白区；水槽间和监测间需放在地下一层；通信用房为白区放在二层白区。

接着考虑疏散楼梯和次入口布置。防火疏散是建筑设计的基本要求之一，也是重要的功能需求，在方案设计阶段主要从安全疏散的角度给予考虑：

1)防火分区的设置。本工程属于较为重要的核化工建筑，可以参照GB 50016-2006建筑设计防火规范，对于耐火等级一、二级的建筑，防火分区最大允许建筑面积2 500 m2[2]。整个厂房占地面积1 148.44 m2，地下部分有两处，这样整个建筑物可以划分三个防火分区，即地下两个防火分区，地上一个防火分区。

2)安全出口、疏散楼梯的布置。由前述可知，本工程采用集中式布局、走道为单内廊式布置，按照耐火等级一、二级考虑，位于袋形走道两侧或尽端的疏散门至最近安全出口(疏散楼梯)的最大距离不超过22 m考虑[2]，本建筑一侧为大空间单层厂房，地下部分只有维修间进人且面积不足50 m2可设置一部疏散楼梯，利用地上临近的物料出口作为疏散口；另一侧小房间较为集中，走廊最长处长度约为20 m，并且房间布置不规则，需要按两部楼梯考虑。

最后，要考虑已完成的房间布置、安全疏散是否满足辐射防护分区的要求。由图2可见，各房间的辐射防护分区基本能满足相同放射性水平房间集中布置的要求，右侧的疏散楼梯和疏散口可以满足防火疏散和辐射防护疏散的要求。左侧用房集中的部位有白、绿两区，两部疏散楼梯可以分别作为白、绿两区的疏散楼梯，为满足地下防火分区两部疏散楼梯和对外疏散口的要求，绿区疏散楼梯在一层设对外应急疏散口(见图3)，白区楼梯间相邻的淋浴水槽间墙体上设固定窗(旁边附太平斧)(见图4)，有火情时可用太平斧打破玻璃，将白区楼梯作为应急疏散楼梯。

2.2.3 小结

核工业放射性厂房房间布置(平面设计)中存在功能需求、防火疏散、辐射防护三个要素，三要素之间相互影响、相互制约，对于玻璃固化暂存库这种放射性剂量不太高，辐射防护分区不太复杂的放射性废物贮存厂房而言，其房间布置的思路可以依照下面的流程进行：

1)从功能需求出发，以主工艺用房为基本框架，加入辅助工种用房和相关配套辅助用房，得到房间的基本构成；2)在房间基本构成确定的基础上，参考既定面积、走廊长度考虑需要多少疏散楼梯和疏散口，依据规范要求在合适的位置加入疏散楼梯和疏散口；3)从辐射防护分区的角度检查一下各个房间的布置是否符合辐射防护分区的要求，分区是否合理，各分区是否有合理的疏散口和疏散楼梯。不合适的可以通过调整房间布置、增加应急门或固定窗的手段满足辐射防护分区的疏散要求。

2.3 特殊问题和解决方式

本工程用房布置存在一个特殊的问题，在功能上主要是用来贮存玻璃固化主厂房生产的高放产品的，这些产品大约贮存一个较长的时间段(当时考虑暂定50年，根据实际生产情况可能会有变化)，之后这些产品会通过工艺的特殊用房处理后运出建筑物送到别处处理。这些工艺的特殊用房在贮存时期内并不使用，只是在最后启用时方才使用，如果现阶段就将未来所需房间的装修、管道设备的设计安装等问题考虑到位，房间设备不但长期不能有效利用，且会带来设施陈旧浪费的问题，而且贮存期后也有可能出现新的更先进的相关技术，为此我们对相关房间做如下考虑：

1)房间处理。将需要的房间集中留出大空间，现阶段作为结构空间考虑，将来可以按照实际需求进行详细布置。2)疏散考虑。对将来可能进人的空间预留疏散口，洞口可用砖墙封堵，将来启用时拆除，根据需要设门。3)装修考虑。一切装修暂时均不予考虑，将来启用时，可根据当时的工艺要求和技术水平进行详细设计。4)预留洞口高度。由于暂时不考虑装修，预留洞口可适当留高，将楼地面面层的余量留出来。

3 结语

通过对玻璃固化暂存库建筑设计与研究，归纳总结核化工后处理厂房设计的使用规律：1)从功能需求出发，以主工艺用房为基本框架，组织辅助工种用房和相关配套辅助用房，得到房间的基本构成；初步总结出核化工后处理厂房建筑设计的一般规律原则；2)在房间基本构成确定的基础上，按照防火规范要求确定防火疏散位置和数量；3)从辐射防护的角度复核房间布置是否符合辐射防护分区的要求，可采用增加应急出口的手段满足不同辐射防护分区的疏散要求。对于若干年后启用的房间的处理，现阶段处理方式为：1)集中留出结构空间，便于满足将来布置需求的不确定性。2)预留结构空间临时封堵预留疏散口。3)预留结构空间不做装修，预留洞口尺寸预先考虑将来楼地面面层厚度。

以上总结可作为其他核化工项目的参考。

[1] 王 巍.核化工厂房辐射防护建筑设计初析[J].核工程研究与设计,2011(3):78-80.

[2] GB 50016-2006,建筑设计防火规范[S].

Analysis on temporary library building design of glass solidified product container

ZHAO Kun-hui

(China Nuclear Power Engineering Limited Company, Beijing 100840, China)

Taking the temporary library building design project of a product container as an example, this paper analyzed the encountered typical problems in the project building design process, and from the functional requirements, safety evacuation, radiation protection three aspects proposed corresponding solution measures, in order to provide reference for future similar engineering construction.

building, radiation protection, room layout, design

1009-6825(2014)36-0013-03

2014-10-20

赵坤辉(1982- )，男，工程师

TL372.1

A