控制室的抗爆设计

控制室的抗爆设计

规范宣贯

2013年7月

提纲

•提纲：

–规范背景

•参考资料

•与控制室设计规范的关系

–抗爆设计基本概念

•关于爆炸的一些概念

•动力计算与等效静力计算

•钢筋混凝土构件在爆炸作用下的性能

•旧建筑物抗爆设计

•石油化工装置中烃类以及其它可燃物质极易发生爆炸。装置设计尽量避免事件的发生，虽然发生爆炸的几率非常低，但是一旦发生爆炸，它造成的设备损坏和人员伤亡却比较严重。

•在国外，20多年前，就有针对性地对石油化工装置中控制中心进行防护，已经有较为成熟的做法，有的已经形成比较容易操作的设计手册。•在国内，由于HSE风险意识认识不足，因此起步较晚，近几年才有意识的提出对石油化工装置中控制中心的抗爆问题。

•本规范: 2013\2008\2012

•建筑物抵抗爆炸作用方面的研究文献较多

–常规武器的影响

–核弹的影响

–恐怖袭击的研究，研究汽车炸弹在建筑物不同位置爆炸对建筑物的影响。（包括在建筑物内部）

–其他爆炸

•我们参考的

–美国土木工工程师协会（American society of Civil Engineers）1964年发布的一本关于原子武器影响的书，是建筑物抵抗爆炸作用的研究方面最早、最全面的文献

之一。书名叫，《抵抗原子武器影响的结构物设计》（Design of Structures to

Resist Nuclear Weapons Effects,---Manuals and Reports on Engineering

Practice –No.42）。它内容涵盖核弹造成的空气冲击波、弹坑以及地面运动分

析，对设施的要求，结构上作用的冲击荷载，结构构件在冲击荷载作用下的表现

特征，结构选型和设计步骤，动力分析等多个方面。

–《抗偶然爆炸结构(设计手册)》（Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions）（TM5-1300）是另外一本有关建筑物抵抗爆炸作用的研究方面最早、最全面的文献之一。该书是美国陆海空三军司令部于1969年联合出版，1981年美国国防部组织编委会对该手册进行修订，修订工作考虑了69年出版以来许多科研新成果，增补了许多新内容，于1990年出版。该书对弹药的研制、试验、贮存、维护、改进、检验等设施的防护结构设计具有重要的参考作用。

–《化工装置新建控制室布置和建造指南》（SG-22）是美国化学工业协会（MANUFACTURING CHEMISTS ASSOCIATION）1978年发布的一个设计指南。

它从设计意图、原理、装置分类、控制室布置考虑的因素以及建筑、结构、通风方面的构造要求等方面对化工装置新建控制室进行了阐述和规定，其中的等效静力荷载的设计方法较为简便、实用，已被大多数公司采纳，作为其企业规范。比如，ABB lumous, Flour Daniel, Exxon公司以及韩国GS公司等的企业规范都采用这种方法。

–1991年美国土木工工程师协会的石油化工能源委员会（ASCE Petrochemical Energy Committee）成立。这个委员会成员集合大家意见，在现有研究的基础上，于1997年完成出版了《石油化工设施的建筑物抗爆设计》（Design of Blast Resistant Buildings in Petrochemical Facilities），是对建筑物抗爆设计方面比较全面的一本手册。

–《核安全相关混凝土结构规范》（Code Requirments for Nuclear Safety Related Concrete Structures）（ACI349-01）是美国ACI349委员会2001年发布的报告。

它内容涵盖了核电站以及与核安全相关混凝土结构的设计、建造标准要求，规范形式及编排上与《建筑混凝土规范》（Building Code requirment for Structural Concrete）（ACI 319 -95）相同。其中的附录C“脉动、冲击影响特殊规定”

（Special Provisions for Impulsive and Impactive Effects）给出了脉动、冲击影响下材料动力强度的提高（Dynamic strength increase）系数、结构的弹塑性变形、结构保证延性的措施，是其他手册等资料引用的原始依据。

–Flour Daniel Practice: Flour Daniel的这本抗爆分析指南以ASCE的《石油化工设施的建筑物抗爆设计》为基础，简明扼要地阐述了箱型建筑物在爆炸荷载作用下的受力概念和计算方法，并给出了与《石油化工设施的建筑物抗爆设计》中相同的例题，但是其控制标准不同，其前墙容许延性比限值为10，而前者为3。Flour Daniel specification：Flour Daniel 的一本有关抗爆控制室的设计规定。它以《化工装置新建控制室布置和建造指南》（SG-22）为基础，将其中的内容具体应用到项目的设计规定中。

–国内国防方法，是国内关于TNT爆炸方面的一些经验总结。虽然目前国内抵抗TNT 爆炸的抗爆结构（建筑物）的计算方法尚未有统一规定，但该资料从冲击波荷载的确定、结构等效静载的计算、结构计算等三个方面对该类建筑物设计计算给出了较为全面的阐述。并根据其近几年来的工作实践，参阅了部分国内外资料，总结了个别工厂的爆炸事故经验，就化爆空气冲击波作用下，对嵌入式建筑物的结构计算问题进行分析研究。

•与控制室规范的关系

•爆炸

–爆炸通过气体在受限制的空间里突然膨胀而释放机械能、化学能或核能。

–按照产生爆炸的物质分类，我们可以将石油化工装置中可能发生的爆炸与TNT爆炸区别开来。常规炸弹炸药包、手榴弹等爆炸就是TNT爆炸；核弹爆炸也相当于TNT爆炸，只不过其释放的能量非常巨大。TNT爆炸的特点是相对于爆炸影响的范围讲，爆炸源相当于一个点。