抗爆装甲门的程序化设计

张建军 侯斯婕 高 飞 马素鹏 高小勤

(1.中国兵器工业规划研究院，北京 100053；2.北京兴国环球认证有限公司，北京 100068； 3.北京北方空间建筑科技股份有限公司，北京 100013)



抗爆装甲门的程序化设计

马素鹏(1975- )，女，工程师； 高小勤(1982- )，男，工程师

张建军1侯斯婕1高 飞1马素鹏2高小勤3

(1.中国兵器工业规划研究院，北京 100053；2.北京兴国环球认证有限公司，北京 100068； 3.北京北方空间建筑科技股份有限公司，北京 100013)

介绍了抗爆间室和抗爆装甲门的受力特点，并以具体工程为例，阐述了装甲防护门的计算及程序化设计方法，指出利用VB编程计算抗爆装甲门能较快捷的进行装甲门型号的选择设计。

抗爆装甲门，抗爆间室，平均冲量，程序化设计

0 引言

因《抗爆间室结构设计规定》重新修订，改为规范，且手算比较复杂，急需开发出相关软件。然而现在的民爆行业，此类研究还不多，相关方面理论研究需要更新。因此利用VB程序编程，开发抗爆装甲门计算，需要依据抗爆间室的类型、抗爆间室的设防等级等参数计算冲量，以此为前提，反复计算冲击波的作用等效时间及抗爆装甲门的等效静载。只有两者同时满足设计要求，计算结果才有效。如果开发出软件，只要输入前处理的几个前提条件，很方便的就能得出结果，计算结果也能打印出计算书。

1 抗爆间室和抗爆装甲门受力特点

抗爆间室内的爆炸为化学爆炸。其化学反应表现为产生大量能量，短期释放，产生压力波。抗爆间室和抗爆装甲门的受力特点为[1-3]：

1)抗爆间室内炸药爆炸频率高；2)抗爆装甲门承受墙面及顶板的约束使冲击波产生反复反射，从而增大了墙面的冲量；3)爆炸空气冲击波作用在抗爆装甲门上的平均冲量是根据试验局部区域冲量的结果而提出的。

2 装甲防护门的计算及程序化设计分析

抗爆装甲门计算，需要依据抗爆间室的类型、抗爆间室的设防等级等参数计算冲量。抗爆间内及性能试验塔爆炸空气冲击波作用在抗爆装甲门上的平均冲量是根据试验局部区域冲量的结果而提出的。抗爆间室墙面及顶板的约束使冲击波产生反复反射，从而增大了墙面的冲量。以此为前提，反复计算冲击波的作用等效时间及抗爆装甲门的等效静载。

抗爆门设计应能抵抗抗爆间室爆炸产生的空气冲击波的整体破坏和破片的局部破坏作用。抗爆间室爆炸空气冲击波作用在抗爆门上的平均冲量，可按下列公式计算[5]：

当R≥20r0时：

(1)

当R<20r0时:

(2)

其中，im为作用于门面上的平均冲量,N·s/mm2；km为系数，对于重盖间室取1.0×10-3，对于轻盖间室取0.6×10-3；R为爆心至门面中心的距离，m；r0为装药半径，取0.053Q1/3；α为爆心与门面中心的连线和爆心与门所在墙面的垂直线的夹角；Q为设计药量，kg。

空气冲击波正压作用于抗爆门面上的等效时间可按下式计算：

其中，t为空气冲击波正压作用于抗爆门面上的等效时间，s;kt为系数，对于重盖间室取2.7，对于轻盖间室取1.8。

在空气冲击波作用下，对抗爆门产生的等效静载可按下列公式计算[5]：

当t≤T/2时：

q=imωε

(3)

(4)

当t>T/2时：

(5)

其中，q为等效静载，N/mm2；ω为门的自振圆频率，1/s；T为门的自振周期,s,取2π/ω；ε为系数；im为作用在门面上的平均冲量，N·s/mm2。

通过以上公式可知抗爆装甲门计算以抗爆门上的平均冲量为前提，需要反复计算冲击波的作用等效时间及抗爆装甲门的等效静载。只有两者同时满足设计要求，计算结果才有效。现结合相关计算公式利用程序开发出相关软件，只要输入前处理的几个前提条件，很方便的就能得出结果。

3 计算结果及分析

通过VB编程计算抗爆装甲门承受炸药荷载作用，并转化为抗爆装甲门承受的等效静载。依据抗爆装甲门承受的等效静载，对抗爆装甲门选择相应的型号，并指导抗爆装甲门的安装。

程序的计算过程为通过VB程序输入设计药量(TNT当量)、设防等级、药心位置等技术参数，已编制的VB程序自动计算，并通过计算出的等效静载与假设静载复核，初始计算结果经常不满足要求，再依据已经计算出的等效静载代入计算，反复复核，从中选出最优的计算结果。

以河北某化工厂的延期药生产工房为例，工程地上1层,建筑物总长53 m，总宽18.4 m，建筑高度4.6 m；建筑结构类型:框架结构，部分工序为危险工序，设计抗爆间室。抗爆间室为现浇钢筋混凝土抗爆结构，设防等级为三级。墙体及屋盖钢筋混凝土厚度均为300 mm，基础为钢筋混凝土条形基础，抗爆间室外为无盖抗爆屏院。抗爆间室中墙设置抗爆装甲门。设计要求：1)抗爆结构混凝土强度等级为C30；2)抗爆间室(含抗爆屏院)的药量均为6.0 kg的设计药量(TNT当量)，设防等级均为三级。通过输入设计药量、设防等级、爆心位置等计算参数，很方便的得出计算结果为1 000 kPa/m2。

4 结语

1)抗爆装甲门上通过计算平均冲量计算等效静载；

2)抗爆装甲门承受墙面及顶板的约束使冲击波产生反复反射，等效静载较大；

3)利用VB编程计算抗爆装甲门能较快捷的进行装甲门型号选型设计。

[1] GB 50089—2007，民用爆破器材工程设计安全规范[S].

[2] 程国防,张建军，王春芝.抗爆间室的抗爆设计[J].山西建筑,2012，38(19)：39-40.

[3] 王泽溥,郑志良.爆炸及其防护[M].北京：兵器工业出版社,2008.

[4] 郭万东,张建军，张 盟，等.抗内爆炸间的墙身经济性分析[J].山西建筑,2014，40(23)：51-53.

[5] GB 50907—2013，抗爆间室结构设计规范[S].

The program design of blast resistant armored door

Zhang Jianjun1Hou Sijie1Gao Fei1Ma Supeng2Gao Xiaoqin3

(1.ChinaOrdnanceIndustryPlanningandResearchInstitute,Beijing100053,China; 2.BeijingXingguoGlobalCertificationLimitedCompany,Beijing100068,China; 3.BeijingNorthSpaceConstructionScienceandTechnologiesLimitedCompanybyShare,Beijing100013,China)

This paper introduced the force characteristics of blast resistant chamber and blast resistant armored door, taking specific engineering as an example, elaborated the calculation and program design method of armored protection door, pointed out that using VB programming and calculation of blast resistant armored door could convenient made selection and design of armored door model.

blast resistant armored door, blast resistant chamber, average impulse, program design

1009-6825(2016)27-0031-02

2016-07-13

张建军(1978- )，男，高级工程师； 侯斯婕(1983- )，女，工程师； 高 飞(1981- )，男，工程师；

TU352.13

A