浅谈化工建筑防爆、泄爆、抗爆设计

李小慧

（惠生工程（中国）有限公司，天津 300000)

我们作防爆、泄爆、抗爆设计的目的：就是在化工建筑设计中采取防爆措施，防止或减少爆炸事故的发生（防爆）。当发生爆炸事故时，最大限度地减轻其危害和造成的损失（泄爆、抗爆）。

1 防爆设计

1.1 化工建筑物发生爆炸的特点：（1）存在“跑冒滴漏”的现象，造成有了爆炸危险源；（2）建筑物本身通风差，使可燃性气体、蒸气、粉尘等物质与空气（氧化剂）混合，形成浓度达到爆炸极限的混合物；（3）有火源。

1.2 根据爆炸的三要素，化工建筑防爆设计可以从下面3 个方面入手：（1）减少危险源，杜绝跑冒滴漏；（2）加强建筑通风（自然通风；加强检测，强制通风），使即使泄露危险物料，也能很快稀释扩散，也不能达到爆炸极限；（3）严格控制火源，避免火花产生。

1.3 排除爆炸源的措施从建筑来说，主要是排除各种火源：（1）对于明火。防爆建筑应远离有明火的建筑物、露天设备和生产装置。防爆建筑内部设有明火装置时，易爆房间同明火房间之间应用防爆墙隔开；如二者必须有室内联系，应设防火的双门斗；（2）对于电火源。为消除电气照明设备开关或运行时产生的电火花，应选用防爆电动机、防爆照明器和防爆电路；为消除静电的火花，有关设备应设接地装置和使用导电性润滑剂；为消除建筑物附近的雷击闪电的火花，应安装避雷装置；（3）对于化学品火源。对可能产生火源的化学材料，应采取安全贮存和防护措施；（4）对于太阳能火源。为消除由于太阳光照射而产生的火源，如直射阳光曝晒下可燃物升温自燃和通过有气泡的平板玻璃等聚焦而形成高温焦点等，应设遮阳板、百叶窗或采用磨砂玻璃门窗等措施；（5）对于摩擦撞击产生的火源。为防止工具或设备因摩擦、撞击地面和门窗而产生火花，应采用木材、橡胶、塑料、沥青和用石灰石、大理石作骨料的水泥砂浆和混凝土等不产生火花的材料作地面层，并使用木制等不发火花门窗；（6）对于其他火源。在有可燃液体或气体的建筑中，应采取措施防止可燃物逸至有火源的房间。

1.4 特殊问题的解决办法：（1）钢楼板：因其良好的导电性及施工方便、切割容易、价格低廉及不燃性在一些生产车间用起来比较方便[2]，当采用时需与消防部门沟通，是否可从生产管理方面要求操作人员穿胶鞋，用非金属工具，不带金属制品进车间等，而不作不发火花处理，或者根据工艺可采用钢格栅板代替；（2）地沟：不宜采用带箅子板的排水沟，以满足防火规范要求。可以采用带混凝土盖板的管沟，但必须封堵严密，也可内填砂子解决[2]。也可采用排风沟，将比空气重的易燃易爆气体聚集到沟内，再用风管排出室外。不得以时，排水沟可采用短、浅的圆弧断面沟，不加箅子板。（3）内装修[2]：散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑，易于清扫。如有工字钢梁则需包成矩形或梯形以消除承灰面。

2 泄爆设计

在密闭的空间里，爆炸破坏力比敞开的空间大很多，因此，易爆厂房需要考虑设置必要的泄压设施。

泄压设施包括轻质屋盖、易于泄压的门窗、轻质墙体等，其中设置轻质屋盖的泄压效果最好，宜优先采用。

2.1 门窗

用于泄压设施的门窗，是指门窗质量较轻；玻璃较薄、且需是安全玻璃，保证飞出时不能有尖锐的角；选用的小五金断面较小，构造节点易摧毁、脱落等。门窗可以采用契形木块固定，门窗上用的金属合页、插销等应选用断面较小的门窗应向外开启。

2.2 轻质屋盖和墙体

《建筑设计防火规范》[1]GB 50016-2006 规定作为泄压面积的轻质屋面及轻质墙体的重量不应大于60kg/m2。选择材料应具有在爆炸时容易被冲开或碎裂的特点，且需要最好不能对人身造成2 次伤害，以便于泄压和减少伤害。泄压墙体可采用石棉瓦、加气混凝土、石膏板、和某些型号的安全玻璃、专用的泄爆板等。一些项目采用压型钢板作为轻质泄爆墙板和屋面板。虽然其轻质高强，无需二次装修，施工方便，但是因其塑性好，爆炸时不易成为碎片，且不易冲开，泄爆效果并不好，所以对其连接节点要进行特殊设计，但是注意风的作用，台风地区很难采用了。

泄压面积计算按《建筑设计防火规范》相关规定进行计算，当确实有困难的需要与当地消防局协商，并加强工艺及自控的检测等手段。

注意泄压部位应避开人员集中及疏散通道，且靠近爆炸部位。消除影响泄压的障碍物，及注意泄压时对相邻建构筑物的影响。

3 抗爆设计

抗爆设计一般用于两种用途：一种是挡住爆炸碎片以免损毁被保护的对象，一种是希望把爆炸范围缩小，将爆炸闷住。不论那种都需要防爆墙体及防爆门窗。

3.1 防爆墙

3.1.1 防爆砖墙：只用于爆炸物质较少的厂房和仓库。

●构造要求：柱间距不宜大于6m，大于6m 加构造柱；砖墙高度不大于6m，大于6m 加横梁；砖墙厚度不小于240mm;

●砖标号不应低于Mu7.5，砂浆标号不应低于M5；每0.5m 垂直高度不应少于构造筋；两端与钢砼柱预埋焊接或24 号镀锌铁丝绑扎。

●砖标号：根据抗压、抗折强度分为：Mu 7.5、Mu10、Mu15、Mu20 四级。

●砂浆标号：根据立方体抗压强度分为：M 0.4、M1、M 2.5、M5、M 7.5、M10 六级。

3.1.2 防爆钢砼墙（理想的防爆墙）。

●构造：厚度不应小于200mm，多为500mm、800mm，甚至1m;砼强度不低于C20；钢筋由结构计算，但不小于

●砼强度等级：根据立方体抗压强度分为C 7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 十二级。

3.1.3 防爆钢板墙（以槽钢为骨架，钢板和骨架铆接或焊接在一起。按做法不同，分为以下四种：

●单层或双层钢板防爆墙：钢板厚不小于6mm，立柱间、横梁间间距不应大于1.8m。

●双层钢板中间填砼防爆墙：中间填砼或砂，立柱间、横梁间间距不大于1.2m。

●钢板木板防爆墙：木板厚大于50mm。

●型钢防爆墙：既防爆又泄压。

3.2 防爆窗

是固定式的，采用角钢窗框、橡皮密封条和夹层玻璃。安装防爆墙上，发生爆炸时要求防爆窗坚而不碎，玻璃碎而不掉。按玻璃不同，防爆窗分为：（1）安全玻璃防爆窗：采用2、3、4 层夹层玻璃，用于一般防爆厂房防爆墙上；（2）防弹玻璃防爆窗：采用5、6、7、8、9、10 层夹层玻璃，用于高压容器试压、高压化学反应、爆炸试验等特殊用途的耐爆小室。

4 化工建筑设计的原则

4.1 平面布置

4.1.1 有爆炸危险的设备宜集中布置，且靠外墙，以利于泄爆、抗爆及疏散设计。

4.1.2 将有火源、人员、贵重仪器的配电室、控制室、分析室、化验室、办公室等房间集中布置在厂房一端，且设置防护墙保护。

4.1.3 有爆炸危险的厂房宜单独设置，必须与非防爆厂房设置的时候，只能一面贴邻，且用防护墙隔开，一般不允许有门直接联系，必须联系时，设防爆门斗。

4.2 剖面设计

4.2.1 通风设计，尤其是进深大跨度大的要有可开启的天窗和通风器等，如果遇到比空气重的可燃气体或蒸气最好有下部百叶窗等措施。

4.2.2 高低跨组合的厂房，在剖面设计的时候要考虑泄压，抗爆等之间的相互影响。比如较高侧墙面增设防护墙，较低侧屋顶增加屋面荷载的计算，以免爆炸后，较高侧墙体等倒塌于较低屋面，破坏较低侧结构。

4.3 空间设计

4.3.1 尽量将建筑设计成接近圆形空间，这样有利于泄爆。

4.3.2 注意对人员疏散的保护，楼梯间必须是封闭楼梯间，并设置防爆门斗等措施。

4.3.3 泄压位置的设计：为了发生爆炸时能迅速泄压，a.泄压位置宜靠近泄压面积设置.b.最好采用屋面泄压，设备周围要避免主要承重结构，如果无法避免必须加强结构，以免建筑倒塌

4.3.4 宜单层厂房，且不得地下半地下。这样利于泄爆及疏散

4.3.5 采用开敞半开敞式建筑，通风好，就不太容易爆炸了

4.3.6 仓库设计的时候，注意与常年主导风向交角的设计，利用穿堂风保持库内的自然通风，

4.3.7 对于温度要求严格的库房要设置门斗，以免进出库房时，室外气温对库房温度的影响

4.3.8 储存、生产不同性质、且互相接触能起化学变化引起爆炸的物质时，必须分类分车间生产和分库储存。当分车间比较困难时需用防护墙隔开。

5 特殊问题的解决办法

5.1 建筑层数。一般宜采用单层建筑。对于必须采取自下而上或自上而下的生产工艺流程的建筑物才可采用多层建筑。在多层建筑中，如果只有一部分为防爆房间，应尽可能把它安排在最上层，不能把它布置在地下室或半地下室。如果防爆的工艺流程是上下贯通直至顶层的，应在每层楼板上开设泄爆孔，其面积应不小于楼板面积的15%，楼顶采用轻质泄压屋顶。

5.2 耐火等级。爆炸时往往酿成火灾，防爆建筑物应具有较高的耐火等级：单层建筑不低于二级,多层建筑应为一级。

5.3 结构类型。为避免爆炸造成房屋倒塌，建筑物应选用耐爆承重结构，并采取泄压措施。一般采用钢筋混凝土结构；如果墙体较厚或防爆建筑面积很小，可采用砖墙承重的混合结构，但必须设置轻质泄压屋顶。

5.4 平面形状。建筑平面宜为矩形。建筑物宽度愈小，外墙面积同容积之比愈大，愈有利于采光、通风和泄压。多层建筑的宽度不宜大于18m。

5.5 安全出入口。安全疏散用的出入口，一般应不少于两个，并须满足安全疏散距离和疏散宽度等要求。

5.6 防爆区段布置。建筑物仅需局部防爆时，该防爆区段应靠外墙布置，要求至少有两个外墙面；如果只有一个外墙面，其面积应占房间周长总面积的25%以上。

综上所述，建筑师在定方案时就必须介入，帮助主导专业制定合理的建筑方案。并对其他专业，如结构专业提出要求，比如结构需要特殊加强的地方。这样才能设计出使用良好，经济美观的建筑来。

［1］建筑设计防火规范[P].GB50016-2006.

［2］闻莉，化工建筑防爆设计简析，化工设计[M].天津，科学出版社2007.