中华人民共和国国家标准民用爆破器材工程设计安全规范GB 50089-2007条文说明 3
8.2 危险性建筑物的结构选型
8.2.1 危险品生产厂房的承重结构首先推荐采用钢筋混凝土框架结构,其主要优点是整体性好、抗侧力强。现在钢模问世,大型预制构件隐退,大量采用现浇钢筋混凝土,这样框架结构优于铰接排架结构,由于柱、梁连接成为一个空间的整体,因而具有较强的抗爆能力。当厂房发生局部爆炸时,整个厂房全部倒塌的可能性较小,有望减少人员伤亡和财产损失。钢筋混凝土柱、梁连接的铰接排架,预制屋面板结构,当发生局部爆炸时,容易产生粱、板倒塌。砖混结构厂房,当发生局部爆炸时,容易产生墙倒屋塌。为此,本次修订,不论单层或多层的1.1级、1.2级厂房和多层的1.4级厂房,都推荐采用钢筋混凝土框架结构承重。这主要是考虑到厂房中某一部分发生事故时,不致因承重结构整体性差或承载能力不足而导致楼板或屋盖倒塌,使整个厂房受到严重破坏,造成更多人员的不必要伤亡和设备的不必要损坏。
考虑到民用爆破器材工厂的实际生产情况,在符合特定条件下,可采用砖墙承重:
1 对于单层的1.1级、1.2级厂房,在厂房面积小、层高低、操作人员较少的条件下允许采用砖墙承重。这主要考虑到这类厂房面积小,操作人员距爆炸中心一般都比较近,一旦发生事故,势必房毁人亡。故本规范对这类厂房提出了跨度、长度和高度以及人员的限制,凡符合条件的,可采用砖墙承重。
3 对于危险品生产工序全部布置在抗爆间室内,且间室外不存放或存放少量危险品时,一旦发生爆炸,则不会影响主体厂房。
所以砖墙承重部分不存在因本厂房局部爆炸而倒塌的危险,允许采用砖墙承重。
4 梯恩梯球磨机粉碎厂房,轮碾机混药厂房的存药量较大,且药量又集中,操作人员距爆心近,厂房面积小,一旦爆炸事故发生,不论是否采用钢筋混凝土结构,都势必是房毁人亡。所以对这种厂房提出可采用砖墙承重。
5 承重横隔墙较密的厂房,刚度大,厂房存药量小,且又分散,当厂房内局部发生爆炸时,对相邻工作间的影响小,所以可采用砖墙承重。
6 对无人操作的厂房,由于不存在操作人员的伤亡问题,采用砖墙承重就可以满足要求。
8.2.2 钢刚架结构易于积尘,且为金属,故而要求没有炸药粉尘的或采取措施能防止积尘的危险品生产厂房,或与金属反应不产生敏感爆炸危险物的厂房,方可采用钢刚架结构,但必须符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016中二级耐火等级的要求。
8.2.3 危险品仓库允许采用砖墙承重,主要是考虑到仓库无固定人员、较厂房重要性低,且因仓库面积小,存药量集中,药量一般较大,一旦发生爆炸事故,出事仓库被摧毁,相邻库房允许破坏。因此,允许采用砖墙承重和符合防火要求的钢刚架结构。
8.2.4 小于240mm的砖墙、空斗墙、毛石墙等的抗震能力差,容易倒塌,不予采用。
8.2.5 危险品生产厂房的屋盖首先推荐采用现浇钢筋混凝土屋盖,它可与钢筋混凝土框架构成整体,当发生局部爆炸时,现浇屋面板倒塌面积较小,可减轻事故时屋盖下塌而造成的伤亡;从抗外爆角度来讲,钢筋混凝土屋面板抗外来飞散物是很有效的。预制屋面板容易产生梁、板倒塌而造成伤亡,故不推荐采用。
8.2.6 对厂房面积小,事故频率高的粉状铵梯炸药生产的轮碾机混药厂房、本身有泄压要求的黑火药生产厂房及梯恩梯球磨机粉碎厂房,条文中规定应采用轻质易碎屋盖或轻型泄压屋盖。目的是一旦发生燃爆或爆炸事故,易泄压,可减轻飞散物对周边的危害。但厂房刚度差,抗外来飞散物的防护能力差。
8.3 危险性建筑物的结构构造
8.3.1 易燃易爆粉尘是指各种爆炸物如粉状铵梯炸药、黑火药、起爆药等的粉尘,这些粉尘的积聚,不但增加了日常清扫工作,而且可能引起自燃,导致事故。所以,对危险品生产厂房的构件要求采用外形平整,不易积尘,易于清扫的结构构件和构造措施。特别是屋盖的选型,首先要考虑采用无檩、平板体系,不宜采用有檩体系,更不宜采用易于积尘的构件。如果必须采用易积尘的结构构件,就要设置吊顶,但设置吊顶也易积尘,在一定程度上也增加了不安全的因素。
8.3.2~8.3.4 从事故调查和一些国内外试验资料来看,对具有爆炸危险的1.1级、1.2级、1.4级厂房,当采取一定的构造措施后,对提高建筑物的抗震能力是有一定效果的。
本规范提出了几项主要的构造措施,着重在墙体方面、构件和墙体连接方面加强,以增强工房的整体性。
8.3.5、8.3.6 为了增强钢刚架结构的整体性和抗震能力,参考钢结构抗震构造措施而规定。
8.3.7 根据轻钢结构常规设计所采用的一般规格,经抗爆验算,提出与双无防护屏障内部最小允许距离(增大50%)相应的结构构造最低要求。否则宜按抗爆炸荷载进行验算。
8.3.8 轻钢刚架结构的檩条按常规设计所采用的规格,其抗冲击波强度还是不足的。因此,作此规定,以达到提高檩条的抗冲击波作用的能力,防止发生外爆事故时,围护构件不致塌落伤人。
8.3.9 轻钢刚架结构的彩色钢板在爆炸冲击波作用下,回弹力较大,彩色钢板容易被撕裂,因此,在连接方法上要加强,这是参考美国抗爆钢结构的节点构造方法而规定的。
8.4 抗爆间室和抗烬屏院
8.4.1、8.4.2 这两条主要是对抗爆间室的结构作了规定。
抗爆间室,一般情况下应采用钢筋混凝土结构。目前国内广泛采用矩形钢筋混凝土抗爆间室,使用效果较好。钢筋混凝土是弹塑性材料,具有一定的延性,可经受爆炸荷载的多次反复作用,又具有抵抗破片穿透和爆炸震塌的局部破坏的性能。
抗爆间室的屋盖做成现浇钢筋混凝土的较好,其整体性强,可使间室的空气冲击波和破片对相邻部分不产生破坏作用,与轻质易碎屋盖相比,在爆炸事故后具有不需修理即可继续使用的优点。所以,在一般情况下,抗爆间室宜做成现浇钢筋混凝土屋盖。本次修改,取消了装配整体式屋盖,增加了钢结构。这一是工程需要,二是有了方法,至于装配整体式屋盖,随着钢模发展,已无需要,故
而取消。
8.4.3、8.4.4 这两条是对抗爆间室提出具体的设防标准和要求,对原条文进行了修改。明确了在设计药量爆炸的局部作用下,不能震塌、飞散和穿透。
根据可能发生爆炸事故的多少,分别采用不同的控制延性比,达到控制抗爆间室的残余变形,可以与结构的计算联系起来,使概念清楚。
本次修订,取消了观察孔玻璃的规定,主要考虑采用摄像监视技术可替代人工观察,且有利于安全。
8.4.5 抗爆间室朝向室外的一面应设置轻型窗,这是为了保证抗爆间室至少有一个泄爆面,以减少冲击波反射产生的附加荷载。
规定了窗台的高度,为了防止室外雨水的侵入,又要尽可能扩大泄爆面。
8.4.6 本条提出了抗爆间室与相邻主厂房的构造处理。
抗爆间室采用轻质易碎屋盖时,一旦发生事故,大部分冲击波和破片将从屋盖泄出。为了尽可能减少对相邻屋盖的影响以及构造上的需要,当与间室相邻的主厂房的屋盖低于间室屋盖或与间室屋盖等高时,可采用轻质易碎屋盖,应按第2款采取措施;当与间室相邻的主厂房的屋盖高出间室屋盖时,应采用钢筋混凝土屋盖。
抗爆间室与相邻主厂房间宜设抗震缝,这主要是从生产实践和事故中总结出来的。以往抗爆间室与主厂房之间不设抗震缝,当间室内爆炸后,发现由于间室墙体产生变位,连结松动,造成裂缝等不利于结构的影响。条文中针对药量较小时,爆炸荷载作用下变位不大的特点,确定可不设抗震缝,这是根据一定的实践经验和理论计算而决定的。规定轻盖设计药量小于5kg,重盖小于20kg时可不设抗震缝,是使间室顶部的相对变位控制在较小范围以内。
8.4.7 抗爆间室轻型窗的外面设置抗爆屏院,这主要是从安全角度提出来的要求.抗爆屏院是为了承受抗爆间室内爆炸后泄出的空气冲击波和爆炸飞散物所产生的两类破坏作用,一是空气冲击波对屏院墙面的整体破坏作用,二是飞散物对屏院墙面造成的震塌和穿透的局部破坏作用。一般情况下,要求从屏院泄出的冲击波和飞散物不致对周围建筑物产生较大的破坏,因此,必须确保在空气冲击波作用下,屏院不致倒塌或成碎块飞出。当抗爆间室是多室时,屏院还应阻挡经间室轻型窗泄出的空气冲击波传至相邻的另一间室,防止发生殉爆。为了保证抗爆屏院的作用,提出了抗爆屏院的高度要求。本次修订,还增加了抗爆屏院的构造、平面形式和最小进深要求。
8.5 安全疏散
8.5.1 本条对安全出口的设置作了规定。
1 安全出口数量的规定。安全出口对厂房里人员的疏散起到重要作用,规定安全出口数量,是为了一旦发生事故,能确保操作人员迅速离开,减少人员伤亡。对面积小、人员少的厂房,一个安全出口可以满足疏散需要的,条文中作了适当的放宽。
3 防护屏障内厂房的安全出口,应布置在防护屏障的开口方向或防护屏障内安全疏散隧道的附近,其目的是便于操作人员能够迅速跑出危险区,而不会出了厂房又被困在防护屏障内受到伤害。
8.5.3 安全窗是根据危险品生产要求设置的,布置在外墙上,兼有采光和逃生功能。当发生事故时,安全窗可作为靠近该窗口人员的逃生口,它不同于一般疏散用门(可供众人逃生),所以,不能列入安全出口的数目中。
8.5.5 厂房疏散以安全到达安全出口为前提。安全出口包括直接通向室外的出口和安全疏散的楼梯。规定厂房安全疏散距离,是为了当发生事故时,人员能以极快的速度用最短的时间跑出,并到达安全地带。
8.6 危险性建筑物的建筑构造
8.6.1 各级危险品生产厂房都有不同程度的危险性,为了在发生事故时,操作人员能够迅速离开,防止堵塞或绊倒,所以危险品生产厂房的门应平开,不允许设置门槛,不应采用侧拉门、吊门。
弹簧门在危险品生产厂房的来往运输中,容易发生碰撞而造成事故,所以不允许采用弹簧门。但对疏散用的封闭楼梯间可以采用弹簧门,是为了防止事故时烟雾进入,影响疏散。
8.6.2 黑火药对机械碰撞和摩擦起火特别敏感,生产时药粉粉尘较大,事故频率比较高,所以规定了黑火药生产厂房的门窗应采用木质的,门窗配件应采用不发生火花的材料,对其他厂房的门窗材质和门窗配件材料,规范中不作限制性的规定。
8.6.3 疏散用门均应向外开启,室内的门应向疏散方向开启,主要是有利于疏散。
危险工作间的门不应与其他工作间的门直对设置,主要是从安全上考虑,尽量避免当一个工作间发生事故时,波及对面的工作间。设置门斗时,一定要设计成外门斗,因为内门斗突出室内,对疏散不利,门斗的门应与房门的朝向一致,也是为了方便疏散。
8.6.4 本条是对安全窗的要求。安全窗的设置是为了发生事故时,操作人员能够利用靠近操作岗位的窗迅速跑出去,因此,窗洞口不能太小,否则人员不易疏散;窗口不能太低,以免碰着人的头部;窗台不能太高,否则人虽迈不过去;双层安全窗应能同时向外开启,是为了开启方便,达到迅速疏散的目的。
8.6.6 有危险品粉尘的1.1级、1,2级生产厂房不应没置天窗,主要是从安全角度考虑的。天窗的构造比较复杂,易于积聚药粉,不易清扫,存在隐患。另外,现在民用爆破器材工厂的生产厂房的规模也没有必要设置天窗。
8.6.7 本条是对危险品生产间地面的规定。
1 不发生火花地面,主要防止撞击产生火花而引起事故。塑料类材料地面,大多为不良导体,经摩擦易产生高压静电,易产生火花,所以这类材料不得作为不发生火花的地面使用。
2 柔性地面,一般指橡胶地面、沥青地面。橡胶地面不应浮铺,应铺贴平整,接缝严密。防止缝中积存药粉或橡胶滑动,确保安全。
3 近几年来,在一些生产中,静电已成为一个特别值得注意的问题。从分析许多事故资料来看,由于静电而引起的事故是很多的,人在走动或工作时的动作,将会产生静电荷并在一定条件下积聚,并表现出很高的静电电位,通过采用防静电地面,可以将人体上的静电荷导走。
8.6.8 有危险品粉尘的工作间,墙面、顶棚一般都要抹灰、粉刷。
对经常需用水冲洗和设有雨淋装置的工作间,一般都应刷油漆,是为了便于冲洗。油漆颜色应区别于危险品的颜色,这样易于发现粉尘,便于彻底清洗。
8.6.9 在有易燃、易爆粉尘的工作间,规定不宜设置吊顶,是由于普通吊顶的密闭性一般不易保证,有可能积聚粉尘,在一定程度上增加了不安全的因素。
若必须设置吊顶时,吊顶设置孔洞时要有密封措施,主要是为了防止粉尘从这些薄弱环节进入吊顶,形成隐患。有吊顶的危险品工作间,要求隔墙砌至屋面板(梁)底部,是防止事故从吊顶上蔓延到另一个工作间,产生新的事故。
8.7 嵌入式建筑物
8.7.1、8.7.2 嵌入式建筑物是指非危险性建筑物嵌在1.1级厂房防护土堤的外侧。这类建筑物,既要考虑1.1级厂房事故爆炸时空气冲击波对它的影响,也要考虑室内的防水、防潮问题。所以,对嵌入土中的墙和顶盖应采用钢筋混凝土。未覆土一面的墙,以往由于多采用砖砌结构,在焊炸事故中,破坏比较严重,有倒塌现象,所以,应根据1.1级厂房内计算药量,按抗爆设计确定采用钢筋混凝土或砖墙结构。当采用砖墙围护时,承重结构应采用钢筋混凝土。
8.7.3 本条是嵌入式建筑物的构造要求。
未覆土一面墙应尽量减少开窗面积,是防止在药量较大的情况下,土堤内爆炸所形成的空气冲击波经过土堤顶部绕流,有可能透过门窗洞口进入室内,从而对室内人员造成伤害。
8.7.4 采用塑性玻璃是为了减少玻璃片对人员的伤害。
8.8 通廊和隧道
8.8.1、8.8.2 室外通廊与厂房相比,属于次要建筑物。但由于通廊与生产厂房直接连接,为了防止火灾通过通廊蔓延,故对通廊建筑物结构的材料提出要求。考虑到施工、安装的方便、快速以及工厂现状,规定通廊的承重及围护结构的防火性能不应低于非燃烧体。
当采用封闭式通廊时,由于通廊一端的厂房一旦发生爆炸,进入通廊的冲击波如果没有足够的泄爆面积,通廊会形成冲击波的传播渠道以致危及通廊另一端厂房的安全。为此,要求其屋盖与墙应采用轻质易碎屋盖,以便泄压。
本次修订,增加了轻型泄压屋盖和墙体,同时,要求增设隔爆墙。事故证明:封闭式通廊虽然采用了轻质易碎和轻型泄压的屋盖和墙体,但还是起到了一定程度的传爆作用。将隔爆墙设在通廊穿土围处,隔爆墙上虽有洞口,但比通廊的断面大大减小,爆炸冲击波在隔爆墙处受阻,土围里面的通廊的屋盖和墙体破坏,起了一定的泄爆作用,部分爆炸冲击波继而通过洞口进入土围外通廊时,通廊的断面又扩大,爆炸冲击波又经过再一次扩大,压力衰减,起到了一定程度的消波作用。
8.8.3 本条是对穿过防护土堤的疏散隧道、运输隧道结构的具体规定。
8.9 危险品仓库的建筑构造
8.9.1 本条对安全出口的数量作了规定。确定足够的安全出口数量,对保证安全疏散将起到重要作用。
8.9.2 危险品总仓库的门宜用双层门,内层为格栅门。这样做的目的,首先是考虑库房的通风,其次是考虑管理上的方便。
8.9.3 危险品总仓库的窗要求配铁栏杆和金属网,并在勒脚处设置进风窗。加铁栏杆是考虑安全,加金属网是防止虫、鸟、鼠进入库内,设进风窗则可满足自然通风的需要。对于严寒地区,进风窗最好能启闭。
9 消防给水
9.O.1 民用爆破器材生产、使用、运输过程中极易发生燃烧、爆炸事故,无论在起火时或爆炸后引起火灾时,都需要有足够的水来进行扑救,以防小火烧成大火,燃烧导致爆炸。这里强调能供给足够消防用水的消防给水系统,是指不但要有足够水量的消防水源,还应有能够供给足够消防用水的管网和供水设备。
9.0.2 本规范针对民用爆破器材工程设计,规定了消防给水的一些特殊要求,而对工程设计的一般要求,如非危险性建筑物以及总体设计方面的消防给水水量、水力计算、耐火等级、生产危险性分类、泵房布置等,不可能详细阐述。因此在进行民用爆破器材工程设计时,还应遵守现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016、《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084等的有关规定。
9.0.3 根据现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的要求,室外消防给水管网应采用环状管网。但是结合民用爆破器材工程领域的具体情况,有的厂房沿山沟设置,受地形限制,不易敷设成环状管网。为保证工厂消防给水不中断,提出在生产上无不间断供水要求,并在设有对置高位水池,可由两个相对方向向生产区供水的情况下,采用枝状管网。