一、爆炸危險性建筑的泄壓
先來看泄壓面積計算。爆炸能夠在瞬間釋放出大量氣體和熱量,使室內(nèi)形成很高的壓力,為了防止建筑物的承重構(gòu)件因強大的爆炸力遭到破壞,將一定面積的建筑構(gòu)、配件做成薄弱泄壓設(shè)施,其面積稱為泄壓面積。
根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016-2014),有爆炸危險的甲、乙類廠房,其泄壓面積宜按此公式計算,式中 A指的是泄壓面積;V指的是廠房的容積;C指的是泄壓比,可按表選取。其中,K塵為粉塵爆炸指數(shù)。

但當廠房的長徑比大于3時,宜將該建筑劃分為長徑比小于等于3的多個計算段,各計算段中的公共截面不得作為泄壓面積。
長徑比是指建筑平面幾何外形尺寸中的最長尺寸與其橫截面周長的積和4.0倍的該建筑橫截面積之比。
長徑比過大的空間,在泄壓過程中會產(chǎn)生較高的壓力。以粉塵為例,空間過長,在爆炸后期,未燃燒的粉塵-空氣混合物受到壓縮,初始壓力上升,燃氣泄放流動會產(chǎn)生湍流,使燃速增大,產(chǎn)生較高的爆炸壓力。
因此,有可燃氣或可燃粉塵爆炸危險性的建筑物不宜建造得長徑比過大,以防止爆炸時產(chǎn)生較大超壓,保證所設(shè)計的泄壓面積能有效作用。
當發(fā)生爆炸時,作為泄壓面積的建筑構(gòu)、配件首先遭到破壞,將爆炸氣體及時泄出,使室內(nèi)的爆炸壓力驟然下降,從而保護建筑物的主體結(jié)構(gòu),并減輕人員傷亡和設(shè)備破壞。泄壓是減輕爆炸事故危害的一項主要技術(shù)措施,屬于“抗爆”的一種。
泄壓設(shè)施可為輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門窗,但宜優(yōu)先采用輕質(zhì)屋蓋,不應(yīng)采用普通玻璃。
易于泄壓的門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋蓋是指門窗的單位重量輕、玻璃較薄、墻體屋蓋材料密度較小、門窗選用的小五金斷面較小、構(gòu)造節(jié)點的處理上要求易摧毀和脫落等。
用于泄壓的門窗可采用楔形木塊固定,門窗上用的金屬百頁、插銷等可選用斷面小一些的,門窗的開啟方向選擇向外開,這樣一旦發(fā)生爆炸,因室內(nèi)壓力大,原關(guān)著的門窗上的小五金可能遭沖擊波破壞,門窗則自動打開或自行脫落以達到泄壓的目的。
對泄壓構(gòu)件和泄壓面積及其設(shè)置的要求如下: (1)泄壓輕質(zhì)屋蓋。根據(jù)需要可分別由石棉水泥波形瓦和加氣混凝土等材料制成,分為有保溫層或防水層、無保溫層或防水層兩種。
(2)泄壓輕質(zhì)外墻分為有保溫層、無保溫層兩種形式。常采用石棉水泥瓦作為無保溫層的泄壓輕質(zhì)外墻,而有保溫層的輕質(zhì)外墻則是在石棉水泥瓦外墻的內(nèi)壁加裝難燃木絲板作保溫層,用于要求采暖保溫或隔熱降溫的防爆廠房。
(3)泄壓窗可以有多種形式,如軸心偏上中懸泄壓窗,拋物線形塑料板泄壓窗等。窗戶上宜采用安全玻璃。要求泄壓窗能在爆炸力遞增稍大于室外風壓時,能自動向外開啟泄壓。
(4)泄壓設(shè)施的泄壓面積按公式和表計算確定。
(5)作為泄壓設(shè)施的輕質(zhì)屋面板和輕質(zhì)墻體的單位質(zhì)量不宜超過60kg/㎡。
(6)散發(fā)較空氣輕的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房(庫房)宜采用全部或局部輕質(zhì)屋蓋作為泄壓設(shè)施。頂棚應(yīng)盡量平整、避免死角,廠房上部空間應(yīng)通風良好。
(7)泄壓面的設(shè)置應(yīng)避開人員集中的場所和主要交通道路,并宜靠近容易發(fā)生爆炸的部位。
(8)當采用活動板、窗戶、門或其他鉸鏈裝置作為泄壓設(shè)施時,必須注意防止打開的泄壓孔由于在爆炸正壓沖擊波之后出現(xiàn)負壓而關(guān)閉。
(9)爆炸泄壓孔不能受到其他物體的阻礙,也不允許冰、雪妨礙泄壓孔和泄壓窗的開啟,需要經(jīng)常檢查和維護。
(10)泄壓面在材料的選擇上除了要求質(zhì)量輕以外,最好具有在爆炸時易破碎成碎塊的特點,以便于泄壓和減少對人的危害。同時,泄壓面設(shè)置最好靠近易發(fā)生爆炸部位,保證順利泄壓。
(11)屋頂上的泄壓設(shè)施應(yīng)采取防積雪措施。
二、爆炸危險性建筑的防爆
首先防爆結(jié)構(gòu)形式的選擇。對于有爆炸危險的廠房和庫房,應(yīng)選擇正確的結(jié)構(gòu)形式,再選用耐火性能好、抗爆能力強的框架結(jié)構(gòu)。
耐爆框架結(jié)構(gòu)一般有3種形式: 1)現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 2)裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 3)鋼框架結(jié)構(gòu)。 在容易發(fā)生爆炸事故的場所,應(yīng)設(shè)置隔爆設(shè)施,下面我們來看隔爆設(shè)施。
第一、防爆墻 防爆墻必須具有抵御爆炸沖擊波的作用,同時具有一定的耐火性能。防爆墻的構(gòu)造設(shè)計,按照材料可分為防爆磚墻、防爆鋼筋混凝土墻、防爆單層和雙層鋼板墻、防爆雙層鋼板中間填混凝土墻等。 防爆墻上不得設(shè)置通風孔,不宜開門窗洞口,必須開設(shè)時,應(yīng)加裝防爆門窗。 我們簡單來看一下三類防爆墻。 (1)防爆磚墻:只用于爆炸物質(zhì)較少的廠房和倉庫。 (2)防爆鋼筋混凝土墻:理想的防爆墻,構(gòu)造厚度不應(yīng)小于200mm,多為500mm、800mm,甚至1m,混凝土強度等級不低于C20。 (3)防爆鋼板墻:以槽鋼為骨架,鋼板和骨架鉚接或焊接在一起。
第二、防爆門 防爆門的骨架一般采用角鋼和槽鋼拼裝焊接,門板選用抗爆強度高的鍋爐鋼板或裝甲鋼板,故防爆門又稱裝甲門。
第三、防爆窗 防爆窗的窗框應(yīng)用角鋼板制作,窗玻璃應(yīng)選用抗爆強度高、爆炸時不易破碎的安全玻璃。


