石油化工企業整體抗爆墻設計

對石油化工企業來說，控制系統是一個重要的生產環節。作為整個工廠或裝置生產的指揮中心，控制室在發生爆炸事故時，必須能對操作者和控制設備提供充分的保護，以保證在災難發生時不能正常工作，不會引起二次災害。

在石油化工裝置中可能發生的爆炸，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，因為蒸氣云能在空中自由飄動，所以其爆炸位置和方向有很大的不確定性。

爆震產生的最大特點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。因為爆炸波在空氣中形成之后，在傳播過程中強度衰減的很快，與爆炸源的距離不同，建筑物形成的沖擊波壓力也不一樣。一般來說，爆炸會在鄰近區域形成沖擊波，并在遠距離形成壓力波。

爆炸性沖擊參數

用來確定爆炸載荷代表值的參數主要是：沖擊波入射峰超壓Pso峰和正壓作用時間。而在國外，一般由專業咨詢公司結合石油化工設備特點、平面布置(主要是泄漏點)、風向等因素，利用安全模擬分析軟件，模擬計算建筑物所在位置的爆炸沖擊波參數。與之相比，目前國內還沒有國家、行業強制性法律、法規規定對爆炸危險進行評估，因此國家標準規范參照美國ASCE，第5.3.1條給出了未經評估的兩個參量的參考值：激波入射超壓最大值69kPa，在20ms的正壓作用時間范圍內，沖擊入射超壓的最大值為21kPa，正壓作用時間為100ms。前一種情況相當于一個球在自由空氣中爆炸[1UStonTNT在離中心距離30.5(100ft)處]產生一種與直徑60m、4m含6%乙烷的氣爆氣體爆炸，距離中心75m處產生的沖擊波超壓。

基本規范抗爆炸結構設計。

2.1設計原理

按國家標準規范設計的控制室，在一次爆炸荷載作用下，可能發生局部損壞，經一般修復后，可繼續使用。也就是說，在爆炸動荷載作用下，允許結構構件進入彈塑性狀態，用動態分析的方法確定結構構件的變形，其變形計算包含了延性比和支座轉角的計算。設備爆炸產生的沖擊波超壓特性和破裂力具有不確定性，因此，在進行力學計算的基礎上，抗爆震設計應更加重視概念設計，從建筑布局、結構選型、材料選擇、結構整體性、超靜定等多方面綜合考慮。

2.2設計方法

根據國家標準第5.1.1條，抗爆控制室結構在爆炸荷載作用下的動力分析，可以近似地用單自由度系統進行動力分析或等效靜載分析。等效靜載荷分析法是將爆炸轉化成等效靜載荷，再由傳統的結構設計法進行設計，并按GB規范附錄A給出了等效靜荷載公式。對靜荷載進行等效分析時，采用了結構件彈性階段的設計方法，不允許進行塑性形變，爆炸性載荷為瞬時載荷，無論爆炸載荷的動態特性如何，其加載過程和作用時間都具有本質上的區別，這必然會出現設計過于保守、材料浪費、成本高的問題。簡單地說，單自由度系統的動力分析方法是將建筑物中各部分結構構件全部簡化為單自由度構件進行動力分析，爆炸荷載作用下允許構件發生塑性鉸，進入彈塑性工作階段，設計以控制構件變形為主。這一設計方法充分體現了抗爆震設計的性能設計思想，能在滿足安全性的前提下最大限度地兼顧經濟性，是當前抗爆設計的最佳方法。