為了防止爆炸時建筑構(gòu)造受到破壞導(dǎo)致建筑物承載能力降低乃至坍塌.必須加強(qiáng)建筑構(gòu)造的抗爆 并采取有效泄壓措施降低爆炸的危害程度。
一、泄壓
（一）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)形成很髙的壓力，為了防止建筑物的承重構(gòu)件因?
強(qiáng)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，其泄壓面積宜按式（2-8-1) 計算，但當(dāng)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?xì)庑狗帕鲃訒a(chǎn)生紊流，使燃速增大，產(chǎn)生較高的 爆炸壓力。因此，有可燃?xì)饣蚩扇挤蹓m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，應(yīng)保證所設(shè)計的泄壓面積能有效作用。
(二）泄壓設(shè)施
1.設(shè)置
當(dāng)廠房、倉庫存在點火源且爆炸性混合物的濃度合適時，就可能發(fā)生爆炸。為盡最減少事故的破壞程度，必須在建筑物或裝置上預(yù)先開設(shè)面積足夠大的、用低強(qiáng)度材料做成的壓力泄放口。在爆炸事 故發(fā)生時，及時打開這些泄壓口，使建筑物或裝置內(nèi)由于可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵在密閉空間中燃燒而 產(chǎn)生的壓力泄放出去，以保持建筑物或裝置完好，減輕事故的危害。
一般情況下，同樣等量的爆炸介質(zhì)在密閉的小空間里和在開敞的空地上爆炸，其爆炸威力不一樣，破壞強(qiáng)度不一樣。在密閉的空間里爆炸破壞力大得多，因此易發(fā)生爆炸的建筑物應(yīng)設(shè)置必要的泄壓設(shè) 施。有爆炸危險的建筑物，設(shè)有足夠的泄壓面積，一旦發(fā)生爆炸時，就可大大減輕爆炸時的破壞強(qiáng)度， 不致因主體結(jié)構(gòu)遭受破壞而造成重大人員傷亡。
2.泄壓設(shè)施的選擇
當(dāng)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(hù)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—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)屋面板、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門 窗，但宜優(yōu)先采用輕質(zhì)屋面板，不應(yīng)采用普通玻璃，易于泄壓的門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋面板是指門 窗的單位重雖輕、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 小五金件可能被沖擊波破壞，門窗則自動打開或自行脫落以達(dá)到泄壓的目的。這些泄壓構(gòu)件就建筑整 體而言|是人為設(shè)置的薄弱部位。當(dāng)發(fā)生爆炸時，它們最先遭到破壞或開啟，向外釋放大量的氣體和熱 量，使室內(nèi)爆炸產(chǎn)生的壓力迅速下降，從而達(dá)到主要承重結(jié)構(gòu)不破壞、整座廠房（庫房）不倒塌的目 的。對泄壓構(gòu)件和泄壓面積及其設(shè)H的要求如下。
1)泄壓輕質(zhì)屋面板。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，i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_。要求泄壓窗能在爆炸力遞增稍大于室外風(fēng)壓時，能自動向外開啟泄壓。
4)泄壓設(shè)施的泄壓面積按式（2-8-丨）和表2-8-丨計算確定。
5)作為泄壓設(shè)施的輕質(zhì)屋面板和輕質(zhì)墻體的質(zhì)量不宜大于60kg/tn2。
6)散發(fā)較空氣輕的可燃?xì)怏w、可燃蒸氣的甲類廠房（庫房）宜采用全部或局部輕質(zhì)屋面板作為泄 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(fēng)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(dāng)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(fù)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(hù)。當(dāng)起爆點能確定時，泄壓孔應(yīng)設(shè)在距起爆點盡可能近的地方。當(dāng)采用管道把爆炸產(chǎn)物引 導(dǎo)到安全地點時，管道必須盡可能短而直，且應(yīng)朝向陳放物少的方向設(shè)置。因為任何管道泄壓的有效 性都隨著管道長度的增加而按比例減小。
10)泄壓面在材料的選擇上除了要求重M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。爆炸時易形 成尖銳碎片四散的材料，不應(yīng)布置在公共走道或貴重設(shè)備的正面或附近。有爆炸危險的甲、乙類廠房 (庫房）爆炸后，用于泄壓的門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋蓋就被摧毀，大量的高壓氣流夾雜爆炸物碎片從 泄壓面沖出，如鄰近人員集中的場所、主要交通道路就可能出現(xiàn)人員大量傷亡和交通道路堵塞，所以爆炸泄壓面應(yīng)避開人員集中場所和主要交通道路。
11)對于北方和西北寒冷地區(qū)，由于冰凍期長、常常積雪，易增加屋面上泄壓面的單位面積荷載， 使其產(chǎn)生較大重力慣性，從而使泄壓受到影響，因而應(yīng)采取適當(dāng)措施防止積雪。
總之，應(yīng)在設(shè)計中采取措施盡量減少泄壓面的單位質(zhì)量（即重力慣性）和連接強(qiáng)度。
二、抗爆
(一）防爆結(jié)構(gòu)形式的選擇
對于有爆炸危險的廠房和庫房，選擇正確的結(jié)構(gòu)形式，再選用耐火性能好、抗爆能力強(qiáng)的框架結(jié)構(gòu)，可以在發(fā)生火災(zāi)爆炸事故時有效地防止建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌破壞，減輕甚至避免危害和損失。耐爆框架結(jié)構(gòu)一般有如下3種形式。
(1)現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。這種耐爆框架結(jié)構(gòu)的廠房整體性能好、抗爆能力強(qiáng)，但工程造 價高，通常用于抗爆能力要求高的防爆廠房。
(2)裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。這種框架結(jié)構(gòu)由于梁、柱與樓板等接點處的剛性較差，抗爆能 力不如現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。若采用裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，則應(yīng)在梁、柱與樓板等接點處預(yù)留鋼筋 焊接頭并用高強(qiáng)度等級混凝土現(xiàn)澆成剛性接頭，以提高耐爆強(qiáng)度。
(3)鋼框架結(jié)構(gòu)。這種框架結(jié)構(gòu)雖然耐爆強(qiáng)度較髙，但耐火極限低，能承受的極限溫度僅為 400^0,超過該溫度，便會在高溫作用下變形倒塌。如果在鋼構(gòu)件外面加裝耐火被榭層或噴刷鋼結(jié)構(gòu)防 火涂料，可以提高耐火極限，但這樣做并非十分可靠，只要部分開裂或剝落就會失效，故較少采用。
(二）隔爆設(shè)施
在容易發(fā)生爆炸事故的場所，應(yīng)設(shè)置隔爆設(shè)施，如防爆墻、防爆門和防爆窗等，以局限爆炸事故 波及的范圍，減輕爆炸事故所造成的損失。
1.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。防爆墻匕不得設(shè)置通風(fēng)孔，不宜開門窗洞口，必須開設(shè)時，應(yīng)加裝防爆門窗。
(1)防爆磚墻。只用于爆炸物質(zhì)較少的廠房和倉庫。構(gòu)造要求：柱間距不宜大于6m,大于6m需 增加構(gòu)造柱；磚墻高度不大于6m，大于6m需增加橫梁；磚墻厚度不小于240mm;磚強(qiáng)度等級不應(yīng)低 于Mu7.5,砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M5;每0.5m垂直高度應(yīng)增設(shè)構(gòu)造筋；兩端與鋼混凝土柱預(yù)埋焊接 或24號鍍鋅鋼絲綁扎。
(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 lm,混凝土強(qiáng)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。
2.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(qiáng)度高的鍋爐鋼板或裝甲鋼板，故防 爆門又稱裝甲門。裝配門的鉸鏈時，應(yīng)襯有青銅套軸和墊圈，門扇四周邊襯貼橡皮帶軟墊，以防止防 爆門啟閉時因摩擦撞擊而產(chǎn)生火花。
3.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(qiáng)度高、爆炸時不易破碎的安全玻璃。如夾層 內(nèi)由兩層或多層窗用平板玻璃，以聚乙烯醇縮丁醛塑料作襯片，在髙溫下加壓粘合而成的安全玻璃， 抗爆強(qiáng)度髙，一旦受爆炸波擊破能借助塑料的黏合作用，不會導(dǎo)致因玻璃碎片拋出而引起傷害。
(三）抗爆計算
爆炸對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的程度與爆炸的性質(zhì)和爆炸物質(zhì)的數(shù)M有關(guān)。爆炸物質(zhì)數(shù)量越大，積聚和釋?放的能量越多，破壞力也越大。爆炸發(fā)生的環(huán)境或位置不同，其破壞作用也不同，在封閉的房間、密閉的管道內(nèi)發(fā)生的爆炸的破壞作用比在結(jié)構(gòu)外部發(fā)生的爆炸要嚴(yán)重得多。當(dāng)沖擊波作用在建筑物上時， 會引起壓力、密度、溫度和質(zhì)點迅速變化，而其變化是結(jié)構(gòu)物幾何形狀、大小和所處方位的函數(shù)，建 筑物受破壞的程度不僅和爆炸波的波形、峰值超壓及正相持續(xù)時間等因素有關(guān)，還和建筑物本身的性 質(zhì)如舲態(tài)強(qiáng)度、自振頻率及韌性等有關(guān)。建筑物大致分為鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)及磚石結(jié)構(gòu)等幾大類， 國內(nèi)h針對磚石結(jié)構(gòu)建筑物遭受爆炸波破壞的情況研究得較多。
1)當(dāng)爆炸發(fā)生在密閉結(jié)構(gòu)中時，在直接遭 受沖衍波的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上受到驟然增大的反射超 壓，喬產(chǎn)生高壓區(qū)。如果燃?xì)獗òl(fā)生在生產(chǎn)車 間、財民廚房等室內(nèi)環(huán)境下，一旦發(fā)生爆炸，常常是m玻璃被壓碎，屋蓋被氣浪掀起，導(dǎo)致室內(nèi) 壓力1:降，反而起到了泄壓保護(hù)的作用。
Eragosavic在體積為20m3的實驗房屋內(nèi)測得 了包含泄爆影響的壓力時間曲線，經(jīng)過整理繪出 了室內(nèi)理想化的理論燃?xì)獗ǖ纳龎呵€模型， 如圖2-8- 1所示。
圖12-8-1中A點是泄爆點，壓力從O點開始上升到A點出現(xiàn)泄爆（窗玻璃壓碎），泄瀑后壓力稍有 上升隨即下降，下降過程中有時出現(xiàn)短暫的負(fù)超壓，經(jīng)過一段時間，由于波陣面后的紊流及波的反射 出現(xiàn)髙頻振蕩。圖2-8-1中Pv為泄爆壓力，P1為第一次壓力峰值，P2為第二次壓力峰值，Pw為高頻振蕩峰該試驗是在空曠房屋中進(jìn)行的，如果室內(nèi)有家具或其他器物等障礙物，則振蕩會大大減弱。
對易爆建筑物在設(shè)計時需要有一個壓力峰值的估算，作為確定窗戶面積、屋蓋輕重等的依據(jù)，使得易爆場所一旦發(fā)生燃爆能及時泄爆減壓。最大爆炸壓力計算公式為
2）爆炸沖擊波繞過結(jié)構(gòu)物對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動壓作用。由于結(jié)構(gòu)物形狀不同，圍護(hù)結(jié)構(gòu)面相對氣流流動 方向&丨位置也不同。在沖擊波超壓和動壓共同作用下，結(jié)構(gòu)物受到巨大的擠壓作用，加之前后壓力差 的作用，使得整個結(jié)構(gòu)物受到超大水平推力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物平移和傾斜。而對于煙囪、桅桿、塔樓及桁 架等鍆長形結(jié)構(gòu)物，由于它們的橫向線性尺寸很小，則所受合力就只有動壓作用，因此結(jié)構(gòu)物容易遭 到拋捫和彎折。
3）地面爆炸沖擊波對地下結(jié)構(gòu)物的作用與對上部結(jié)構(gòu)的作用有很大不同，主要影響因素有以下3個。
①地面上空氣沖擊波壓力參數(shù)引起巖土壓縮波向下傳播并衰減。
②壓縮波在自由場中傳播時參數(shù)變化。
③壓縮波作用于結(jié)構(gòu)物的反射壓力取決于波與結(jié)構(gòu)物的相互作用。
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