石油化工企業(yè)整體抗爆墻設(shè)計(jì)

對(duì)石油化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)是一個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。作為整個(gè)工廠或裝置生產(chǎn)的指揮中心，控制室在發(fā)生爆炸事故時(shí)，必須能對(duì)操作者和控制設(shè)備提供充分的保護(hù)，以保證在災(zāi)難發(fā)生時(shí)不能正常工作，不會(huì)引起二次災(zāi)害。

在石油化工裝置中可能發(fā)生的爆炸，包括蒸氣云爆炸、壓力容器爆炸、濃縮物爆炸、粉塵爆炸等。盡管爆炸有很多種形式，但是目前主要針對(duì)的是蒸氣云爆炸。水蒸氣云是易燃易爆氣體泄漏后在空氣中形成的一種氣團(tuán)，因?yàn)檎魵庠颇茉诳罩凶杂娠h動(dòng)，所以其爆炸位置和方向有很大的不確定性。

爆震產(chǎn)生的最大特點(diǎn)是爆震能量突然間釋放出壓縮能量，形成爆震荷載，爆震荷載傳給建筑物。因?yàn)楸úㄔ诳諝庵行纬芍螅趥鞑ミ^(guò)程中強(qiáng)度衰減的很快，與爆炸源的距離不同，建筑物形成的沖擊波壓力也不一樣。一般來(lái)說(shuō)，爆炸會(huì)在鄰近區(qū)域形成沖擊波，并在遠(yuǎn)距離形成壓力波。

爆炸性沖擊參數(shù)

用來(lái)確定爆炸載荷代表值的參數(shù)主要是：沖擊波入射峰超壓Pso峰和正壓作用時(shí)間。而在國(guó)外，一般由專業(yè)咨詢公司結(jié)合石油化工設(shè)備特點(diǎn)、平面布置(主要是泄漏點(diǎn))、風(fēng)向等因素，利用安全模擬分析軟件，模擬計(jì)算建筑物所在位置的爆炸沖擊波參數(shù)。與之相比，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有國(guó)家、行業(yè)強(qiáng)制性法律、法規(guī)規(guī)定對(duì)爆炸危險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范參照美國(guó)ASCE，第5.3.1條給出了未經(jīng)評(píng)估的兩個(gè)參量的參考值：激波入射超壓最大值69kPa，在20ms的正壓作用時(shí)間范圍內(nèi)，沖擊入射超壓的最大值為21kPa，正壓作用時(shí)間為100ms。前一種情況相當(dāng)于一個(gè)球在自由空氣中爆炸[1UStonTNT在離中心距離30.5(100ft)處]產(chǎn)生一種與直徑60m、4m含6%乙烷的氣爆氣體爆炸，距離中心75m處產(chǎn)生的沖擊波超壓。

基本規(guī)范抗爆炸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.1設(shè)計(jì)原理

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)的控制室，在一次爆炸荷載作用下，可能發(fā)生局部損壞，經(jīng)一般修復(fù)后，可繼續(xù)使用。也就是說(shuō)，在爆炸動(dòng)荷載作用下，允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，用動(dòng)態(tài)分析的方法確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形，其變形計(jì)算包含了延性比和支座轉(zhuǎn)角的計(jì)算。設(shè)備爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓特性和破裂力具有不確定性，因此，在進(jìn)行力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，抗爆震設(shè)計(jì)應(yīng)更加重視概念設(shè)計(jì)，從建筑布局、結(jié)構(gòu)選型、材料選擇、結(jié)構(gòu)整體性、超靜定等多方面綜合考慮。

2.2設(shè)計(jì)方法

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第5.1.1條，抗爆控制室結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下的動(dòng)力分析，可以近似地用單自由度系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力分析或等效靜載分析。等效靜載荷分析法是將爆炸轉(zhuǎn)化成等效靜載荷，再由傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按GB規(guī)范附錄A給出了等效靜荷載公式。對(duì)靜荷載進(jìn)行等效分析時(shí)，采用了結(jié)構(gòu)件彈性階段的設(shè)計(jì)方法，不允許進(jìn)行塑性形變，爆炸性載荷為瞬時(shí)載荷，無(wú)論爆炸載荷的動(dòng)態(tài)特性如何，其加載過(guò)程和作用時(shí)間都具有本質(zhì)上的區(qū)別，這必然會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)于保守、材料浪費(fèi)、成本高的問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō)，單自由度系統(tǒng)的動(dòng)力分析方法是將建筑物中各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部簡(jiǎn)化為單自由度構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)力分析，爆炸荷載作用下允許構(gòu)件發(fā)生塑性鉸，進(jìn)入彈塑性工作階段，設(shè)計(jì)以控制構(gòu)件變形為主。這一設(shè)計(jì)方法充分體現(xiàn)了抗爆震設(shè)計(jì)的性能設(shè)計(jì)思想，能在滿足安全性的前提下最大限度地兼顧經(jīng)濟(jì)性，是當(dāng)前抗爆設(shè)計(jì)的最佳方法。