高校化学试剂库建筑与结构安全设计研究

樊 冰， 林海旦， 亓文涛， 冯建跃， 姜周曙

(1. 杭州电子科技大学 国有资产与实验室管理处，浙江 杭州 310018；2. 浙江大学 实验室与设备管理处， 浙江 杭州 310027)

高校化学试剂库建筑与结构安全设计研究

樊 冰1， 林海旦1， 亓文涛1， 冯建跃2， 姜周曙1

(1. 杭州电子科技大学 国有资产与实验室管理处，浙江 杭州 310018；2. 浙江大学 实验室与设备管理处， 浙江 杭州 310027)

建筑与结构是化学试剂库设计与建设的重要基础，对于发挥化学试剂库使用功效、保障工程建设质量，特别是安全性具有举足轻重的作用。分析了高校化学试剂库设计特点，深入研究了相关技术标准，结合高校化学试剂库设计实例，从平面布置、防火、防爆、抗震以及门窗与地面等方面阐述了化学试剂库建筑和结构设计所遵循的规范要点，为化学试剂库的建筑与结构设计、施工与验收提供科学依据和实践参考。

化学试剂库； 设计规范； 建筑与结构

高校化学试剂库对于规范化学试剂存储、运输、管理和采购及降低实验室安全风险具有重要作用。相对于普通工业、民用建筑，化学试剂库的建筑结构设计标准有更加严格的要求[1-2]。

高校化学试剂的危险源多，存量较少，有集中管理要求。高校化学试剂库的建筑和结构设计要针对危化品的特点以及教学科研的特殊性进行设计，在满足功能和安全的前提下，还应符合经济和环保等要求。高校化学试剂库的建筑结构设计主要具有以下特点：(1)功能区域划分明确，应根据存储化学试剂性质和火灾危险性进行合理分区，以减少发生事故的概率；(2)耐火等级高，占地和防火分区面积小，防火间距宽，化学试剂容易引起火灾，需配备合适的消防设施；(3)防爆和抗震等设计要求标准高[3-4]，化学试剂具有爆炸危险，同时也要考虑到地震设防等问题。

化学试剂库建筑与结构设计参照的主要标准和规范有：《建筑设计防火规范》(GB 50016)、《易燃易爆性商品储藏养护技术条件》(GB 17914)以及《危险化学品仓库建设及存储安全规范》(DB 11/755)等。

1 建筑物平面布置

化学试剂库的平面布置需要考虑功能分区、建筑组合、交通和环境保护等因素。其中功能分区是平面布置的关键。

1.1 功能区域划分

按照存储物品的火灾危险性，化学试剂库可分为甲、乙、丙、丁、戊5类[5]。为简化建筑设计，对于中小型化学试剂库，丁和戊类化学品由于危险性相对较小，可以存储于要求更高的丙类仓库，实行从严管理[6-7]。

按照化学试剂性质，化学试剂库可分为5类库房：易燃易爆品、有毒有害品、强腐蚀品(酸碱类试剂分开放置)、强氧化剂和其他试剂类(有机无机分开放置)[5]。

化学试剂库应根据各类试剂的性质、库房存储条件、消防和技术安全等进行严格的分区、分类和分库存放[8]。

高校化学试剂库根据工艺要求一般包含危化品仓库区、普通试剂库区、试剂收领区和公用辅助区等4类，各区域间距应满足消防和安全规范要求。

1.2 功能区域说明

(1) 危化品仓库区。危化品仓库区应设为独立房间，互不相通，分类布置。为防止安全或火灾事故产生的废水(简称“事故废水”)溢流对周边环境造成污染及危害，还应设置用于临时存放事故废水的水池。

(2) 普通试剂库区。用于存储未列入《危险化学品名录》的一般化学试剂。

(3) 试剂收领区。试剂收领区包含分装和资料存档办公间。分装室内应配备药品称量工作台和规定精度的称量器具，用于分装药品，工作台应具有漏液收集功能。强氧化剂的分装，应在专用的手套箱内进行。存储化学危险品的仓库，必须建立严格的出入库管理制度[9]。

(4) 公用辅助区。公用辅助区应设置更衣室、消控室、安防室、配电间和值班室，宜设置卫生间、淋浴室等。公共辅助区严禁设置在甲乙仓库内，也不应贴邻，如设置在丙、丁类仓库，应使用耐火极限不低于2.5 h的防火隔墙和1.00 h的楼板与其他部位分隔[4]。

2 建筑物防火设计

建筑结构的防火设计是化学试剂库建筑安全设计需考虑的重要内容。

2.1 防火间距

化学试剂库区内建筑物之间距离应根据建筑物之间的道路运输情况、管线布置需要、采光通风要求、防火安全间距、施工安装空间等综合因素确定[10 -11]。为阻止火势蔓延、疏散附近房间物品提供有利条件，要有较宽的防护间距。在化学试剂储存总量≤5 000 kg、甲类试剂≤2 000 kg的前提下，化学试剂库区内建筑物之间防火距离应符合表1[8]。

表1 库区内建筑物防火距离 m

2.2 建筑层数与面积

为了便于消防队员快速掌握场地情况、迅速开展灭火，化学试剂库要求层数低、占地面积和防火分区小。

甲乙类仓库的建筑物严禁采用地下室或半地下室；丁和戊类仓库在一、二级耐火等级的条件下，可采用地下室或半地下室，面积不宜超过150 m2[4]。

甲类危化品库房应为单层结构，乙类危化品仓库不宜大于3层。耐火等级越高，仓库最大允许面积和每个防火分区(单间库室)最大建筑面积越大。仓库的层数和面积参照表2执行。

表2 仓库的层数和面积

注：① 物品火灾危险性类别参照《建筑设计防火规范》GB 50016—2014表3.1.3；②表中的“—”表示不允许。

仓库内的防火分区之间必须采用防火墙分隔。甲、乙类仓库内防火分区之间的防火墙不应开设门、窗和洞口[7]。

2.3 建筑物的耐火等级

甲类仓库的耐火等级应为一级，其余不低于二级。不同耐火等级仓库建筑构件的燃烧性能和耐火极限详见表3[7]。

表3 不同耐火等级仓库建筑构件的燃烧性能和耐火极限(h)

注：二级耐火等级建筑内采用不燃材料的吊顶，耐火极限不限。

2.4 安全疏散

化学试剂库的安全出口应分散布置，每个防火分区或一个防火分区的每个楼层，其相邻2个安全出口最近边缘之间的水平距离不应小于5 m[7]。

化学试剂库房的安全出口不应少于2个，当单座仓库的占地面积不大于300 m2时，可设置1个安全出口。仓库内每个防火分区通向疏散走道、楼梯或室外的出口不宜少于2个，当防火分区的建筑面积不大于100 m2时，可设置1个出口[12-13]。

3 建筑物防爆设计

化学试剂库存在爆炸危险。为防止建筑物的承重构件因强大的爆炸力遭到破坏，需要在建筑物壁面设局部弱面,以泄放内部爆炸压力, 从而保护主体。

3.1 泄爆方式

泄爆方式优先选择向上泄爆方式，其次选择侧向泄爆方式。泄爆方向应避开人员密集场所、主要通道及可能引起二次爆炸的库房[14-15]。

当选择向上泄爆方式时，屋面应采用混凝土或轻钢构架，上盖轻质屋面板，质量不宜大于60 kg/m2，且应采取防冰雪积聚措施。构架与轻质屋面板的连接，应作专门的节点设计，不宜过于牢固；周边的侧向砌体，适当增加构造柱、圈梁的设置，以加强其抗侧能力。

当选择侧向泄爆方式时，则应选择易于泄爆的侧窗作为泄爆口，门不应作为泄爆口。侧窗应采用安全玻璃等在爆炸时不产生尖锐碎片的材料如钢化玻璃，不得采用普通玻璃[16]。

3.2 泄压面积

选择向上泄爆方式时，宜将全屋顶面积作为泄压面积；选择侧向泄爆时，宜按不少于库房面积的1/10计算泄压面积[4]。

4 建筑物抗震设计

地震灾害是对建筑工程结构伤害最大的危害，建筑结构抗震设计也是化学试剂库应考虑的重要问题。

4.1 抗震分类

抗震设防的目标标准是决定建筑物抗震鉴定和加固的全局。高等学校化学试剂库抗震分类如下：

(1) 储存剧毒危险品的仓库不低于重点设防类。

(2) 储存易燃易爆危化品的仓库应划为重点设防类。

(3) 存储丙、丁、戊类普通化学试剂库可划为标准设防类[17-18]。

4.2 结构

根据“小震不破坏建筑结构、中震建筑可加固、大震建筑不倒”的宗旨和抗震等级高的要求，高校化学试剂库宜采用框架结构，不宜采用混凝土结构，以使抗倒塌性能更强。

贮存易燃易爆物质的危险品仓库房，还应选择不会产生连续倒塌的框架结构体系，并加强构造措施[19]。

4.3 建材

化学试剂库的混凝土构件强度等级不应低于C25。

普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU 10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5；混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU 7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于M 7.5。

钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，应符合要求：

(1) 砌体填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，宜避免形成薄弱层或短柱。

(2) 楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。

甲、乙类区内的砌体，应采用200 mm或240 mm厚的轻质墙体。丙、丁、戊类库区的砌体，可采用100 mm或120 mm厚的轻质墙体[19]。

5 门窗与地面

5.1 门窗

化学试剂库的门窗参照《危险化学品仓库建设及存储安全规范》DB 11/755规定。

5.1.1 材料

甲、乙、丙类库区的库门应根据储存试剂性质相应采用具有防火、防雷、防静电、防腐、防盗和不产生火花等功能的单一或复合材料制成。

5.1.2 设计

易燃易爆试剂库应采用防爆门，其他采用防火门。通向疏散走道或楼梯的门应为乙级防火门。普通库区内相邻库房门窗间距小于2 m时，应采用甲级防火门窗。

门应向疏散方向开启。门锁应根据工艺要求设置双人双锁。

化学试剂库区应设置高窗，窗上应安装防护铁栏，窗户应采取避光和防雨措施[2]。室内上空不宜设天窗及屋面设备洞口[14]。

5.2 地面

由于化学试剂库房可能会散发较空气重的可燃气体，应采用不发光的地面。当采用绝缘材料作整体面层时，应采取防静电措施。因此化学试剂库地面面层应平整、耐磨、不起尘、防滑、易清洗，不发生火花。存储腐蚀性危险化学品仓库的地面和踢脚应防腐[20]。

甲、乙类仓库不宜设置地漏，以防止试剂外漏。房间内底沟设置深度不超过5 cm,宽度宜为10 cm。

6 结语

高校化学试剂库的建筑与结构设计除了要严格遵循相关标准规范，还要对高校化学试剂集中管理的需求进行深入分析。在确保建筑安全的前提下，以动态的视角、发展的眼光、环保的理念进行化学试剂库的设计。只有将建筑设计与结构设计科学合理的协作，才能打造一个安全、适用、经济和环保的化学试剂库。

References)

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[20] 国家质检总局.建筑地面设计规范:GB50037—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.

Study on design of architectural and structural safety of chemical reagent warehouse in colleges and universities

Fan Bing1， Lin Haidan1， Qi Wentao1， Feng Jianyue2， Jiang Zhoushu1

(1. Department of State-owned Assets and Laboratory Management, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China；2. Department of Laboratory and Equipment Management, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Architecture and structure are the important basis of the design and construction of the chemical reagent warehouse, which plays an important role in improving the utilization efficiency of the chemical reagent warehouse and ensuring the quality of the engineering construction, especially safety. The design features of the university chemical reagent warehouse are analyzed, and the related technical standards are studied. In combination with the design example of a university chemical reagent warehouse, the specification key points of the architectural and structural design of a chemical reagent warehouse are elaborated from the aspects of the plane layout, fire prevention, explosion prevention, earthquake resistance, doors and windows and ground, etc., which provides the scientific basis and practical references for the architectural and structural design, construction and acceptance of a chemical reagent warehouse.

chemical reagent warehouse; design specifications; architecture and structure

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.002

TQ086

A

1002-4956(2017)11-0006-04

2017-08-01

全国高校实验室工作研究会学术研究计划重点课题(SY2015Z018); 浙江省公益技术应用研究计划项目(2017C31067)；浙江省教育厅科研项目资助(Y201533838)；浙江省高校实验室工作研究项目(ZB201501,ZD201701,YB201601，YB201702)

樊冰(1979—)，女，河南许昌，工学硕士，讲师，杭州电子科技大学国有资产与实验室管理处副处长，主要研究方向为实验室建设与安全管理.

E-mailfanbing@hdu.edu.cn