2018年一级消防工程师《技术实务》教材精讲：第二篇第八章第三节

第三节　爆炸危险性建筑的构造防爆

　　知识点：泄压

　　(一)泄压面积计算

　　爆炸能够在瞬间释放出大量气体和热量，使室内形成很高的压力，为了防止建筑物的承重构件因强大的爆炸力遭到破坏，将一定面积的建筑构、配件做成薄弱泄压设施，其面积称为泄压面积。

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　　根据《建筑设计防火规范》(GB 50016--2014)，有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积宜按下式计算，但当厂房的长径比大于3时，宜将该建筑划分为长径比小于等于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积。

　　A= 10 CV2/3 式(1)

　　式中:

　　A——泄压面积(m2);

　　V——厂房的容积(m3);

　　C——泄压比(m2/m3)，其值可按下表选取。

　　表1 厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比值

厂房内爆炸性危险物质的类别	泄压比C/（m2／m3）
氨以及粮食、纸、皮革、铅、铬、铜等 K尘<10MPa·m·s-1的粉尘	≥0.030
木屑、炭屑、煤粉、锑、锡等10MPa·m·s-1 ≤K尘≤30MPa·m·s-1的粉尘	≥0.055
丙酮、汽油、甲醇、液化石油气、甲烷、喷漆间或干燥室以及苯酚树脂、铝、镁、锆等K尘>30MPa·m·s-1的粉尘	≥0.110
乙烯	≥0.16
乙炔	≥0.20
氢	≥0.25

　　注：

　　1.长径比为建筑平面几何外形尺寸中的最长尺寸与其横截面周长的积和4.0倍的该建筑横截面积之比。

　　2.K尘为压力传播指数。

　　『解答』

　　1)查表3.6.4得C=0.110

　　2)计算厂房的长径比：

　　36.O×(12.0+6.5)×2/(4×12.0×6.5)-1332/312=4.3>3

　　3)以上计算结果不满足本条文的要求，因此将该厂房分为两段再进行长径比计算(也可视情况分成多个计算段)：

　　18.O×(12.0+6.5)×2/(4×12.0×6.5)=666/312=2.1<3(满足长径比的要求)

　　4)计算每段厂房的容积：

　　V=18.O×12.0×6.5=1404(㎡)

　　5)代入公式(3.6.4)：

　　A1=10×0.110×14042/3=1.1×125.4=137.9(㎡)

　　(每段的泄压面积)

　　6)整个厂房需要泄压面积：

　　A=A1×2=137.9×2=275.8(㎡)

　　平面图中的虚线部分即指计算段中的公共截面，不得作为泄压面积

　　已知：

　　厂房跨度： A段(WA) 15.0m，B段(WB) 12.0m;

　　厂房长度： A段(LA) 24.0m，B段(LB) 18.Om;

　　厂历平均高度：A段(HA) 6.0m， B段(HB) 5.0m。

　　『解答』

　　1)查表3.6.3 得C=0.055

　　2)计算厂房的长径比(按A、B两段分别计算)：

　　A段跨度15.Om 24.O×(15.0+6.0)×2/

　　(4×15.0×6.0)=1008/360=2.8<3

　　B段跨度12.0m 18.0×(12.0+5.0)×2/

　　(4×12.0×5.0)=612/240=2.6<3

　　以上计算结果均满足长径比的要求

　　3)计算厂房容积：

　　A段 VA=24.0×15.0×6.0=2160(m3)

　　B段 VB=18.0×12.0×5.0=1080(m3)

　　4)代入公式(3.6.3)：

　　A段 AA=10×0.055×21602/3=0.55×167=91.9(㎡)

　　B段 AB=10×0.055×10802/3=0.55×105.3=57.9(㎡)

　　5)厂房A段需要泄压面积91.9(㎡)

　　厂房B段需要泄压面积57.9(㎡)

　　参照NFPA 68—2007《Guide for venting of deflag ration》的相关规定和公安部天津消防研究所的有关研究试验成果确定了这一要求，能在一定程度上解决依照规范设计、满足规范要求，但不能有效泄压的问题。有关爆炸危险等级的分级可参照美国和日本的相关规定，见表2和表3。

　　表2 厂房爆炸危险等级与泄压比值表(美国)

厂房爆炸危险等级	泄压比（m2/m3）
弱级（颗粒粉尘）	0.0332
中级（煤粉、合成树脂、锌粉）	0.0650
强级（在干燥室内漆料、溶剂的蒸气、铝粉、镁粉等）	0.2200
特级（丙酮、天然汽油、甲醇、乙炔、氢）	尽可能大

　　表3 厂房爆炸危险等级与泄压比值表 (日本)

厂房爆炸危险等级	泄压比（m2/m3）
弱级（谷物、纸、皮革、铅、铬、铜等粉末醋酸蒸气）	0.0334
中级（木屑、炭屑、煤粉、锑、锡等粉尘、乙烯树脂、 尿素、 合成树脂粉尘）	0.0667
强级（油漆干燥或热处理室、 醋酸纤维、 苯酚树脂粉尘、 铝、 镁、 锆等粉尘）	0.2000
特级（丙酮、汽油、甲醇、乙炔、氢）	＞0.2

　　(二)泄压设施

　　1.设置

　　当在厂房、仓库存在点火源且爆炸性混合物的浓度合适时，则可能发生爆炸。为尽量减少事故的破坏程度，必须在建筑物或装置上预先开设面积足够大的、用低强度材料做成的压力泄放口。在爆炸事故发生时，及时打开这些泄压口，使建筑物或装置内由于可燃气体、蒸气或粉尘在密闭空间中燃烧而产生的压力泄放出去，就可以保持建筑物或装置完好，减轻事故的危害。

　　2.泄压设施的选择

　　当发生爆炸时，作为泄压面积的建筑构、配件首先遭到破坏，将爆炸气体及时泄出，使室内的爆炸压力骤然下降，从而保护建筑物的主体结构，并减轻人员伤亡和设备破坏。泄压是减轻爆炸事故危害的一项主要技术措施，属于“抗爆”的一种。

　　泄压设施可为轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门窗但宜优先采用轻质屋面板，不应采用普通玻璃。当发生爆炸时，它们最先遭到破坏或开启，向外释放大量的气体和热量，使室内爆炸产生的压力迅速下降，从而达到主要承重结构不破坏，整座厂房(库房)不倒塌的目的。对泄压构件和泄压面积及其设置的要求如下。

　　1)泄压轻质屋面板。根据需要可分别由石棉水泥波形瓦和加气混凝土等材料制成，分为有保温层或防水层、无保温层或防水层两种。

　　2)泄压轻质外墙分为有保温层、无保温层两种形式。常采用石棉水泥瓦作为无保温层的泄压轻质外墙，而有保温层的轻质外墙则是在石棉水泥瓦外墙的内壁加装难燃木丝板作保温层，用于要求采暖保温或隔热降温的防爆厂房。

　　3)泄压窗可以有多种形式，如轴心偏上中悬泄压窗、抛物线形塑料板泄压窗等。窗户上宜采用安全玻璃。要求泄压窗能在爆炸力递增稍大于室外风压时，能自动向外开启泄压。

　　4)泄压设施的泄压面积按式(1)和表1计算确定。

　　5)作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体的单位质量不宜超过60kg/m2。

　　6)散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房(库房)宜采用全部或局部轻质屋面板作为泄压设施。顶棚应尽量平整、避免死角，厂房上部空间应通风良好。

　　7)泄压面的设置应避开人员集中的场所和主要交通道路，并宜靠近容易发生爆炸的部位。

　　8)当采用活动板、窗户、门或其他铰链装置作为泄压设施时，必须注意防止打开的泄压孔由于在爆炸正压冲击波之后出现负压而关闭。

　　9)爆炸泄压孔不能受到其他物体的阻碍，也不允许冰、雪妨碍泄压孔和泄压窗的开启，需要经常检查和维护。当起爆点能确定时，泄压孔应设在距起爆点尽可能近的地方。当采用管道把爆炸产物引导到安全地点时，管道必须尽可能短而直，且应朝向陈放物少的方向设置。因为任何管道泄压的有效性都随着管道长度的增加而按比例减小。

　　10)泄压面在材料的选择上除了要求重量轻以外，最好具有在爆炸时易破碎成碎块的特点，以便于泄压和减少对人的危害。同时，泄压面设置最好靠近易发生爆炸部位，保证顺利泄压。爆炸时易形成尖锐碎片四散的材料，不应布置在公共走道或贵重设备的正面或附近。

　　有爆炸危险的甲、乙类厂房(库房)爆炸后，用于泄压的门窗、轻质墙体、轻质屋面板就被摧毁，大量的高压气流夹杂爆炸物碎片从泄压面冲出，如邻近人员集中的场所、主要交通道路就可能造成人员大量伤亡和交通道路堵塞，所以爆炸泄压面应避开人员集中场所和主要交通道路。

　　11)对于北方和西北寒冷地区，由于冰冻期长、常常积雪，易增加屋面上泄压面的单位面积荷载，使其产生较大重力惯性，从而使泄压受到影响，因而应采取适当措施防止积雪。

　　总之，应在设计中采取措施尽量减少泄压面的单位质量(即重力惯性)和连接强度。