工业建筑防爆设计措施

刘光代

摘要：工业建筑的安全与人们的生命财产安全密切相关，对工业建筑设计者提出了更高的要求，在建筑设计中需要更高的安全性能体现。将防爆技术合理地融入工业建筑设计中，提高建筑质量，同时确保其安全性能满足标准要求，为人们提供更安全的建筑物使用奠定了基础。

关键词：工业建筑；防爆设计；措施

前言

防爆措施在建筑设计中起到至关重要的作用，一旦在建筑设计中防爆措施设计的不合理、不完善，会容易造成事故发生，威胁人们生命安全，同时还会造成人们财产不必要的损失，并且给建筑以及社会带来极其不好的影响。

1爆炸类型

1.1物理爆炸

物理爆炸是一种物理反应过程，由于容器内气压升高超过容器承受压力，导致容器破坏，如轮胎爆炸、锅炉爆炸等。

1.2化学爆炸

化学爆炸是物质发生高速放热化学反应，如炸药爆炸。

1.3原子爆炸

原子爆炸不常见，由于物质原子核发生裂变，瞬间放出巨大能量导致爆炸。

2应用方法

2.1常见的防爆设计方法

工业建筑的防爆设计存在等效静力法、单自由度体系法（SDOF）、多自由度体系法（MDOF）三类主要设计方法。

（1）等效静力法是我国很长一段时间工业领域应用最为广泛的防爆设计方法，将爆炸荷载作为静力作用在结构上，抗力采用极限强度，按常规静力分析方法设计属于该防爆设计的原理，不过在长时间的实践与理论研究中发现，这一防爆设计方法存在着无法考虑荷载随时间变化、构建的质量往往会受周期振动影响等不足，这就使得等效静力法已经基本被工业领域的防爆设计所所淘汰，当下只有在建筑物距离爆炸源较远的前提下，等效静力法才能够获得应用机会。

（2）单自由度体系法（SDOF）是我国当下工业建筑防爆设计中应用最为广泛设计方法，将构件转化为单自由度质点，通过解动力方程求出质点最大变形，并通过检验判断是否超过最大允许变形是这一防爆设计方法的原理，在长期的实践与理论研究中发现，只要保证等效质量和等效刚度计算的准确计算，应用单自由度体系法进行的工业建筑防爆设计的质量就能够得到较好保证。此外，单自由度体系法还具备着较为简单的特性，这使得其甚至能够通过手算、图表法完成，由此可见单自由度体系法所具备的优势。

（3）多自由度体系法（MDOF）这一工业建筑防爆设计方法在我国的应用同样较为广泛，这一防爆设计方法较为适用于多层建筑物，或者是结构体系无法简化成一个质点的建筑物，多自由度体系法的原理与单自由度体系法相同，但其较高的计算量往往需要得到计算机的支持，一般情况下多自由度体系法在工业建筑防爆设计中的应用必须得到有限元分析法（FEA）的支持。总的来说，多自由度体系法（MDOF）更适用于工业建筑的防爆设计。

2.2SDOF法与FEA法的比较

单自由度体系法与多自由度体系法属于工业建筑防爆设计的唯二选择，而想要保证具体的选择能够最好服务于其防爆设计，进行两种防爆设计方法的比较便极为重要。上文中笔者提到了单自由度体系法具备的计算简便、易于操作特性，但关于这一防爆设计方法的局限性却并没有提及，事实上单自由度体系法在使用时往往会忽略建筑构件支座反力和KeY（等效刚度和位移的乘积）并不相同，如果出现忽略问题的构建是次梁，那么单自由度体系法将受次梁荷载时间函数的影响导致主梁受荷情况难以评估，同时简化为但自由度模型的主梁往往无法考虑多少次梁位移的影响，这些最终将导致单自由度体系法将无法得出准确的解，其防爆设计精度也将因荷载传递层数提升而提升。事实上就算单自由度体系法在应用中能够准确建立主梁单自由度振动模型，多数情况下这一工业建筑防爆设计方法也无法保证自身的准确，这主要是由于构件间的相互连接会因振动产生耦合，有实验表明支撑构件与支撑构建的自振频率达到0.5~2.0之间，单自由度体系法的结果分析准确性就将大大降低，而如果在防爆设计中不考虑这一构件，工业建筑的防爆设计将不能保证一些构件的安全。值得注意的是，由于单自由度体系法的研究对象为单个构件，这就使得工业建筑的结构的整体相应往往无法纳入由其开展的防爆设计中，工业建筑防爆设计的质量自然难以得到保障。

3防爆技术在工业建筑设计中的具体应用实例———对于企业厂房的防火防爆设计应用

3.1对于有爆炸危险的厂房应当合理布置

3.1.1对于有爆炸危险的厂房，设计时一般采用单层布置。

3.1.2严禁将有爆炸危险的厂房设置在地下层或者半地下层。

3.1.3有爆炸危险的厂房一般采用敞开式或者半敞开式。敞开式或者半敞开式厂房通风条件良好，厂房中生产设备、设施及管道、阀门等泄露出来的可燃性气体、可燃蒸气或粉尘、纤维，比较容易向室外扩散和流通，不易达到爆炸的条件。但要注意的是，必须考虑厂房内设备、设施易受天气影响的情况，避免出现其他安全问题。

3.1.4在单层厂房中，应当将有爆炸危险的设备、设施布置在厂房靠近门窗的一侧，作业人员操作在另一侧，尽量靠近设备、设施上风向的位置。

3.2厂房必须采用耐火、抗爆的结构

厂房一般采用四种结构型式，即砖混结构、现浇钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构和钢框架、排架结构等，在进行选择时应考虑厂房的生产用途与安全性能，并且将实用性和节约性相结合。

3.2.1厂房的耐火等级可分为一、二、三、四级。耐火等级的选择一般由火灾危险性类别、层数、每个防火分区的最大允许建筑面积等因素确定。一般来说，高层厂房，甲、乙类厂房，使用或产生丙类液体的厂房，有火花、赤热表面、明火的丁类厂房的耐火等级不应低于二级；单、多层丙类厂房和多层丁、戊类厂房的耐火等级不应低于三级。对于要求二级及以上耐火等级的厂房，因为其火灾危险性大，且火灾后果较为严重，所以应有较高的耐火等级。

3.2.2对于有爆炸危险的厂房，一般采用钢筋混凝土或钢框架、排架结构。钢结构的厂房有着较高的抗爆强度，但其耐火性能很低，在高温时其抗爆强度减半，因此厂房在选用钢结构作为主体结构时应当涂刷防火涂料提高耐火等级，从而保证钢构件的防爆性能。

3.3设置防爆墙、防爆门、防爆窗

3.3.1防爆墙必须具有较高的抗爆性能和耐火性能。防爆墙上禁止开设通气孔，也应尽量避免开设门窗洞口。倘若根据厂房工艺要求需要开设门窗时，必须采用防爆门窗。

3.3.2防爆窗必须采用抗爆强度较高的材料，比如窗户框架可采用较高强度的钢板，玻璃可以采用夹层或多层防爆玻璃，一般是向具有相应资质的厂家订制。

3.3.3防爆门必须具有较高的抗爆强度，门框一般采用角钢、工字钢拼装焊接进行制作，防爆门的材质一般选用装甲钢板或锅炉钢板，一般是向具有相应资质的厂家订制。

3.4建筑地面采用不发火地面

不发火地面构造有两种型式，即不发火金属地面和不发火非金属地面。不发火金属地面一般采用铜板、铝板等有色金属材料；不发火非金属地面一般包括沥青、木材、橡胶、塑料等，这些材料有绝缘性能，但耐火性能较低，使用时需考虑静电疏导问题如安装静电接地装置；还有一种不发火地面，是在混凝土内掺入石灰等材料制作的，这种不发火地面制作时要注意防止细微铁屑混入，应当采用磁棒式搅拌器进行搅拌，吸走铁屑细粉等物质，之后还需进行配料实验，确保未混入发火物质后再正常使用。

结束语

防爆技术随着社会的发展也在不断进步，工业建筑设计人员要紧跟时代步伐，不断汲取新的技术知识，提高自身设计水平，为适应更高要求的防爆技术设计做准备。

参考文献：

[1]涂勇涛.防火防爆技术在工业建筑设计中的具体应用浅谈[J].黑龙江科技信息，2017，04（09）：258-259.

[2]申森.防火防爆技术在工业建筑设计中的具体应用[J].门窗，2016，06（03）：169.