改造的抗爆间室药量核算程序化设计

张建军 侯斯婕 高 飞 马素鹏 张 盟

(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 100013; 3.中国五洲工程设计集团有限公司，北京 100053)



改造的抗爆间室药量核算程序化设计

张建军1侯斯婕1高 飞1马素鹏2张 盟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 100013; 3.中国五洲工程设计集团有限公司，北京 100053)

结合我国爆炸行业生产线抗爆间室的现状，比较分析了涉及抗爆间室的各项参数，并依据抗爆间室的材料特性及设计理论，从墙厚、钢筋、药量等方面，对某现存的抗爆间室进行改造利用，以保证民爆企业生产设备的正常运行。

抗爆间室，药量，墙厚，钢筋

总结民爆行业出现的几起重大爆炸事故教训，需加强民爆企业安全生产管理，防止药品殉爆，减少破坏面日益重要。而民爆行业特点为原料、半成品和成品大多是易燃、易爆品。为了不殉爆，并能排除故障后迅速组织生产。在新增或改造的民爆项目中，对抗爆建筑物均提出了明确的抗爆设计规定和要求。在易燃易爆部位需要采取防护措施，设置发生爆炸事故时能承受设计药量爆炸空气冲击波和碎片的局部作用而不发生震塌、飞散和穿透的钢筋混凝土结构，它广泛用于生产或贮存民爆行业危险品的建筑物，承受爆炸破坏产生能量，保护人员财产。抗爆间室结构设计时通常可根据间室内生产或贮存的危险品性质、恢复生产的要求，按能承受一次或多次爆炸荷载进行设计。随着经济发展及工业自动化的要求，《抗爆间室结构设计规定》重新修订，改为规范，需要对原有抗爆间室进行改造设计，重新核定设计药量，现有理论及程序没有考虑到双层钢筋的有利作用，在抗爆间室的改造设计时也没有考虑到墙厚的影响，迫切需要以现有抗爆间室现状为前提进行优化，以此为依据对抗爆间室的药量优化进行程序设计。通过开发出软件，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。因此利用VB程序编程，急需开发关于“改造的抗爆间室药量优化程序”相关程序，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击波的作用。

1 改造的抗爆间室结构和受力特点

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)抗爆间室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)改造的抗爆间室为已完成建筑物，需结合现状进行评估，利用评估结果核算钢筋；4)改造的抗爆间室为已完成建筑物，其中已建建筑物的墙厚已定，需利用墙厚及核算钢筋对药量优化。

2 改造的抗爆间室的计算及程序化设计分析

抗爆间室计算，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。改造的抗爆间室其特点为已建建筑物，墙厚及钢筋已定，需要对炸药药量进行假定，通过抗爆间室的计算公式，计算钢筋，并和已知钢筋比较。如果不满足工艺要求，可以利用已建建筑物的墙厚对抗爆间室内的药量进行优化[4]。

抗爆间室的计算需要先计算平均冲量，炸药爆炸空气冲击波作用在抗爆间室上的平均冲量，可按下列公式计算[5]：

(1)

U=kα·Ra

(2)

其中，i为墙(板)面上平均冲量，N·s/mm2；k为系数，根据所计算墙(板)面的相邻面数量和爆心位置确定；Q为设计药量,kg；η为考虑抗爆间室内爆炸冲击波多次反射使能量集聚的能效系数，根据抗爆间室的几何尺寸、相邻面数量、有无相对面以及爆心位置后确定；U为角度和距离因子；kα为角度和距离的影响系数；Ra为爆心与计算墙(板)面的垂直距离，m；L为计算墙(板)面的长度，m；H为计算墙(板)面高(宽)度，m。

通过以上公式可知抗爆间室的计算需以计算平均冲量为前提，然后通过计算墙(板)挠曲型自振圆频率等参数计算出需配钢筋量。将此钢筋量与检测评估的配筋比较。通过比较结果判断是否还需要利用墙体厚度对药量进行优化。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。因为相关公式比较多，此计算软件能极大的提高工作效率。

3 计算结果及分析

通过VB编程计算改造项目中抗爆间室的药量，其中程序计算过程为在前处理中通过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，自动得出初始计算结果并与已有钢筋量比较，反复复核，从中计算出最优的设计药量。

以河北某化工厂的导爆管雷管制造工房为例，工程地上1层,建筑物总长63 m，总宽15.4 m，建筑高度8.6 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)抗爆间室的墙厚为450;3)抗爆间室的钢筋用量为Φ18@200，设防等级均为三级。通过输入设防等级、爆心位置等计算参数，很方便的得出计算结果为最优化设计药量为TNT当量3 kg。

4 结语

1)抗爆间室通过计算平均冲量计算等效静载。2)抗爆间室的药量可以通过墙厚进行优化设计。3)利用VB编程能较快捷的计算抗爆间室的设计药量。

[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)：51-52.

[5] GB 50907—2013，抗爆间室结构设计规范[S].

Programmable design of dosage calculation of transformed blast resistant chamber

Zhang Jianjun1Hou Sijie1Gao Fei1Ma Supeng2Zhang Meng3

(1.ChinaAcademyofOrdnanceIndustryPlanning,Beijing100053,China; 2.BeijingXingguoEnvironmentProtectionAuthenticationCo.,Ltd,Beijing100013,China； 3.ChineseWuzhouEngineeringGroupCo.,Ltd,Beijing100053,China)

Combining with blast resistant chamber status of domestic blasting industry production line, the paper comparatively analyzes blast resistant chamber parameters. According to material features and design concept of blast resistant chamber, starting from aspects of wall thickness, steel and dosage, it carries out transformation and utilization for current existing blast resistant chambers, with a view to guarantee normal production equipment of civil blast enterprises.

blast resistant chamber, dosage, wall thicknesses, steel

1009-6825(2016)28-0047-02

2016-07-22

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

TU352.13

A

马素鹏(1975- )，女，工程师； 张 盟(1981- )，男，高级工程师