今日分享消防考点内容——爆炸危险性建筑的构造防爆（二），属于技术实务建筑防火的知识点，占技术实务32%的分值。可见其知识点的重要性，我对该知识点做以下归纳总结：
今日考点
爆炸危险性建筑的构造防爆（二）
抗爆
一、防爆结构形式的选择
对于有爆炸危险的厂房和库房,选择正确的结构形式,再选用耐火性能好、抗爆能力强的 框架结构,可以在发生火灾爆炸事故时有效地防止建筑结构发生倒塌破坏,减轻甚至避免危害和损失。耐爆框架结构一般有以下三种形式:
(1)现浇式钢筋混凝土框架结构。这种耐爆框架结构的厂房整体性能好、抗爆能力强,但工程造价高,通常用于抗爆能力要求高的防爆厂房。
(2)装配式钢筋混凝土框架结构。这种框架结构由于梁、柱与楼板等接点处的刚性较差, 抗爆能力不如现浇式框架结构。若采用装配式钢筋混凝土框架结构,则应在梁、柱与楼板等接 点处预留钢筋焊接头并用高强度等级混凝土现浇成刚性接头,以提高耐爆强度。
(3)钢框架结构。这种框架结构虽然抗爆强度较高,但耐火极限低,能承受的极限温度 仅为400℃ ,超过该温度便会在高温作用下变形倒塌。
如果在钢构件外面加装耐火被覆层或喷 刷钢结构防火涂料,可以提高耐火极限,但这样做并非十分可靠,只要部分开裂或剥落就会失效,故较少采用。
二、隔爆设施
在容易发生爆炸事故的场所,应设置隔爆设施,如防爆墙、防爆门和防爆窗等,以局限爆炸事故波及的范围,减轻爆炸事故所造成的损失。
1.防爆墙
防爆墙必须具有抵御爆炸冲击波的作用,同时具有一定的耐火性能。按材料划分,防爆墙的构造设计可分为防爆砖墙、防爆钢筋混凝土墙、防爆单层和双层钢板墙、防爆双层钢板中 间填混凝土墙等。防爆墙上不得设置通风孔,不宜开门、窗、洞口,必须开设时,应加装防爆门窗。
(1)防爆砖墙。只用于爆炸物质较少的厂房和仓库。构造要求包括:柱间距不宜大于 6m,大于6m需增加构造柱;砖墙高度不大于6m,大于6m需增加构造梁;砖墙厚度不小于240mm;砖强度等级不应低于MU10,砂浆强度等级不应低于M5;每0.5 m垂直高度应增设构造筋;两端与钢混凝土柱预埋焊接或24号镀锌钢丝绑扎。
(2)防爆钢筋混凝土墙。防爆墙的厚度一般不应小于200mm,多为500mm、 800mm,甚至1 m,混凝土强度等级不低于C20。
(3 )防爆钢板墙。以槽钢为骨架,钢板和骨架铆接或焊接在一起。
2.防爆门
防爆门的骨架一般采用角钢和槽钢拼装焊接,门板选用抗爆强度高的锅炉钢板或装甲钢板,故防爆门又称装甲门。装配门的铰链时,应衬有青铜套轴和垫圈,门扇四周边衬贴橡胶软 垫,以防止防爆门启闭时因摩擦撞击而产生火花。
3.防爆窗
防爆窗的窗框应用角钢制作,窗玻璃应选用抗爆强度高、爆炸时不易破碎的安全玻璃。如夹层内由两层或多层窗用平板玻璃,以聚乙烯醇缩丁醛塑料作衬片,在高温下加压黏合而成的 安全玻璃,抗爆强度高,一旦被爆炸波击破能借助塑料的貉合作用,不会导致因玻璃碎片抛出而引起伤害。
三、抗爆计算
爆炸对结构产生破坏的程度与爆炸的性质和爆炸物质的数量有关。爆炸物质数量越大,积聚和释放的能量越多,破坏力也越大。
爆炸发生的环境或位置不同,其破坏作用也不同,在封闭的房间、密闭的管道内发生的爆炸的破坏作用比在结构外部发生的爆炸要严重得多。当冲击波作用在建筑物上时,会引起压力、密度、温度和质点迅速变化,而其变化是结构物几何形状、大小和所处方位的函数。
建筑物受破坏的程度不仅和爆炸波的波形、峰值超压及正相持续 时间等因素有关,而且和建筑物本身的性质如静态强度、自振频率及韧性等有关。建筑物大致分为钢结构、混凝土结构及砌体结构等几大类,国内外针对砌体结构建筑物遭受爆炸波破坏的 情况研究得较多。
(1)当爆炸发生在密闭结构中时,在直接遭受冲击波的围护结构上受到骤然增大的反射超压,并产生高压区。如果燃气爆炸发生在生产车间、居民厨房等室内,一旦发生爆炸,常常是 窗玻璃被压碎,屋盖被气浪掀起,导致室内压力下降,反而起到了泄压保护的作用。
Dragosavic在体积为20 m³的实验房屋内测得了包含泄爆影响的压力时间曲线,经过整理绘出了室内理想化的理论燃气爆炸的升压曲线模型,如图2-8-1所示。
图2-8-1中A点是泄爆点,压力从O点开始上升到A点出现泄爆(窗玻璃压碎),泄爆后压力稍有上升随即下降,下降过程中有 时会出现短暂的负超压,经过一段时间,由 于波阵面后的紊流及波的反射出现高频振荡。
图2-8-1中pv为泄爆压力,p1且为第一次压力峰值, p2为第二次压力峰值,pw为高频振荡峰值。该试验是在空旷房屋中进行的,如果室内 有家具或其他器物等障碍物,则振荡会大大减弱。
对易爆建筑物在设计时需要有一个压力峰值的估算,作为确定窗户面积、屋盖轻重等的依 据,使得易爆场所一旦发生燃爆能及时泄爆减压。最大爆炸压力计算公式为
式( 2-8-2 )不适用于大体积空间中爆炸压力估算和泄压计算。
(2)爆炸冲击波绕过结构物对结构产生动压作用。由于结构物形状不同,围护结构面相 对气流流动方向的位置也不同。在冲击波超压和动压的共同作用下,结构物受到巨大的挤压作 用,加之前后压力差的作用,使得整个结构物受到超大水平推力,导致结构物平移和倾斜。
而对于烟囱ヽ桅杆、塔楼及椅架等细长形结构物,由于它们的横向线性尺寸很小,则所受合力就只有动压作用,因此结构物容易遭到抛掷和弯折。
(3)地面爆炸冲击波对地下结构物的作用与对上部结构的作用有很大不同。主要影响因素 有以下三个:
1)地面上空气冲击波压力参数引起岩土压缩波向下传播并衰减。
2)压缩波在自由场中传播时参数变化。
3)压缩波作用于结构物的反射压力取决于波与结构物的相互作用。
