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防爆墻、泄壓墻體的常見設計要求與防爆墻的設計算法

2021-02-02

在化工建筑結構設計中,經常遇到需要設置 防爆墻 。關于防爆墻的概念,規范及資料上多有論述,理論上的概念不在此討論范疇,僅就設計中實際問題做個討論,拋磚引玉。


    首先,生產類別為甲、乙類(防火類別)的生產廠房、倉庫是否就一定有爆炸危險?


    有舉例說,黃磷是典型的甲類,但不爆炸,所以防火和防爆是兩個概念,不應混淆。我同意這個觀點。另外規范也特定說“有爆炸危險的甲、乙類廠房”,其定語為“有爆炸危險的”,那就是說尚有“無爆炸危險的甲乙類廠房”。這也旁證了概念的不同。


    第二,爆炸危險的區域,就是說設置的防爆墻是否在爆炸危險區域內,如果不在此區域內,是否可按防火墻設計。據我現在所知,確定爆炸危險區域一般按《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》(GB 50058-1992)劃分,但很多設計實際上是不劃分的,通通按防爆。一是這個規范歸電氣專業,工藝及建筑專業是否執行這個規范,還是個疑問。二是劃分起來也很麻煩,不反復理解規范條文,也劃分不清楚。

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    第三,有爆炸危險的甲乙類廠房,由什么專業計算爆炸力(作用)。我國的現有規范并沒有給出相關的計算理論及計算公式,所以造成工藝專業不作為,僅將生產類別及介質條件提交給建筑專業,建筑專業僅由此條件又做不了為。我認為,計算有爆炸危險的甲乙類廠房的爆炸力(作用)應由安全專業計算,一是許多設計院也是這么分工的;二是安全專業大學本科就應在校學習過這方面內容的。


 第四,防爆墻材質的選擇。防爆墻概括起來有三種——配筋實心磚防爆墻、鋼筋混凝土防爆墻、鋼板(型鋼)防爆墻。現在還有成品的防爆墻板,但價格較昂貴,一般業主接受不了。從經濟角度看,從前往后價格越來越高,從防爆效果看從前往后性能越來越高。有時永乐国际選擇了鋼筋混凝土防爆墻,業主很不高興,會說:某某設計院為什么選擇的是配筋實心磚防爆墻。使得永乐国际無言以對……。


    規范上沒有明確量性規定什么條件下選擇什么材質的防爆墻,查過許多資料也是不得而知,好像大家都在回避這個問題。一般僅僅說:配筋實心磚防爆墻只用于爆炸物質較少的廠房和倉庫,少到多少叫做少?只有定性沒有定量。Z近在原化工部(好像是,待查)某部屬設計院內部資料上看到,如果爆炸力(作用)小于等于2pis,也就是約小于等于13.79kPa(1psi=6.895KPa)時,可采用配筋實心磚防爆墻。我認為這個數值比較靠譜,永乐国际直乐在其中單位可以采用,作為設計依據。


    這樣,問題又回到上面第三項上,需要計算出爆炸力(作用)大小數值出來。實際鋼筋混凝土防爆墻也要求由計算確定其厚度及配筋,也需要計算出爆炸力(作用)大小數值出來。


    第五,鋼筋混凝土樓板及梁是否也需要做防爆計算。這里有兩個概念,一是有爆炸危險的甲乙類廠房爆炸時,規定不能造成主體結構破壞,經簡單修復即可使用;二是爆炸力(作用)是全方向的,甚至向上的力(作用)要大于其它方向,如果是反應釜之類的罐體爆炸,其作用于梁板的力,要遠大于對防爆墻的作用,何況樓板一般要小于防爆墻的厚度。眾所周知,永乐国际直乐在其中計算的梁板配筋,是以向下的重力(作用)為主的,和爆炸力(作用)正好相反。說到這里,也就清楚了。


   第六,防爆墻是不是承重墻。實際這個問題很明確,不是承重墻。從概念上講,就是說防爆墻不應算主體結構,爆炸時,防爆墻可以破壞(不能坍塌),甚至破壞很嚴重。不能因防爆墻的破壞造成主體結構內力重分布,使得計算模型與實際不符,引起主體結構連鎖反應而破壞,甚至坍塌。


   如果選擇的是鋼筋混凝土防爆墻,就帶來很疑惑的問題。鋼筋混凝土防爆墻一般都鑲嵌在框架梁柱內,四周也要與梁柱連接,并且防爆墻也是防火墻,不應有縫隙。這樣的墻像什么?不就是剪力墻嘛。接著繼續疑惑,加了防爆墻的框架結構就變成了框架剪力墻結構。一般防爆墻設置一是很長,全橫向設置、全縱向設置很常見,并且中間沒有洞口(不允許)分墻段,PKPM軟件根本算不了(當然也不符合框架剪力墻的規定)。二是防爆墻一般設置在防爆需要的位置,離建筑平面中心比較偏。如果按剪力墻計入,剛度中心與質量中心嚴重不重合,平面扭轉就算不過去。這也是審圖中心總是對永乐国际設計圖紙提出質疑的一點。


 一、防爆墻設計要求:

1、防爆墻體在設計時應該采用不容易燃燒的的防火材料,防爆墻體不應該選作為房屋的承重墻。


2、防爆 泄爆墻 墻需采用配筋磚墻,如果隔壁房間里面裝有重要物品時,需要采用鋼筋混泥土墻。


3、配筋磚墻厚度由整個房屋結構來計算得出,準確計算出磚強度以及砂漿強度。


4、混凝土防爆墻厚度不應小于180mm,混凝土強度等級不要小于C20。


5、防爆墻上Z好不要開孔留洞,如果水管,電線的管道需要穿過時,穿過的洞口不要太大,之后需要對孔洞進行很好的封閉處理。


如何配筋磚墻:墻面的身高度方向每隔500mm就需要配置水平鋼筋,兩邊的端口要與鋼筋混凝土框架進行焊接封閉。


二、泄壓墻體設計要求:

1、泄壓墻體的材料面積密度不宜過大。如果所選材料是難燃燒體,耐火等級不要過高,當所用材料為非燃燒體時,耐火等級不要過低。


2、沒有保溫要求的輕質墻體,應該采用纖維水泥中波瓦、阻燃型玻纖增強聚酯波形瓦或壓型板等材料。


3、如果有保溫要求的輕質墻體,保溫材料應選用不燃的珍珠巖板、巖棉板、超細玻璃棉板等材料。


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