石油化工控制室抗爆设计规范GB50779-2012

 前言

中华人民共和国国家标准
石油化工控制室抗爆设计规范
Code for design of blast resistant control building in petrochemical industry
GB 50779-2012
主编部门：中国石油化工集团公司
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2 0 1 2 年 1 2 月 1 日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1408号 关于发布国家标准《石油化工控制室抗爆设计规范》的公告
      现批准《石油化工控制室抗爆设计规范》为国家标准，编号为GB 50779-2012，自2012年12月1日起实施。其中，第5.5.1条为强制性条文，必须严格执行。
    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇一二年五月二十八日    
本规范是根据原建设部《关于印发<2007年工程建设标准制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标〔2007〕126号)的要求，由中国石化集团洛阳石油化工工程公司会同有关单位共同编制完成的。
    本规范在编制过程中，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并广泛征求意见，最后经审查定稿。
    本规范共分6章和2个附录。主要技术内容包括：总则、术语和符号、基本规定、建筑设计、结构设计、通风与空调设计等。
    本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。
    本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国石化集团公司负责日常管理，由中国石化集团洛阳石油化工工程公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议，请寄送给中国石化集团洛阳石油化工工程公司(地址：河南省洛阳市中州西路27号；邮政编码：471003)，以供今后修订时参考。
    本规范主编单位、参编单位、主要起草人员和主要审查人：
    主编单位：中国石化集团洛阳石油化工工程公司
    参编单位：中国石化工程建设公司
                     中国石化集团宁波工程有限公司
                    中国石化集团上海工程有限公司
                    中国人民解放军总参工程兵科研三所
                   上海森林钢门有限公司
                   上海爵格工业工程有限公司
    主要起草人：刘 武 路以宁 张 俊 万朝梅 王松生 黄左坚 张克峰 朱小明 王耀东 何国富 伍 俊 范有声 韦建树
    主要审查人：冯 迪 章 健 崔忠涛 李立昌 周家祥 嵇转平 田大齐 徐建棠 孙成龙 刘昆明 顾继红 杨一心 暴长玮 朱 晔 任 意 汪宁扬 权 敏 刘德文
制定说明
    《石油化工控制室抗爆设计规范》GB 50779-2012，经住房和城乡建设部2012年5月28日以第1408号公告批准发布。
    本规范制定过程中，编制组进行了长期的调查研究，总结了我国工程建设石油化工行业的实践经验，同时参考了美国土木工程协会(ASCE)、美国混凝土协会(ACI)等国外先进技术法规、技术标准的相关内容，结合我国混凝土结构设计相关规范要求最终成稿。
    为方便广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规范时正确理解和执行条文规定，《石油化工控制室抗爆设计规范》编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考。

1总则

1.0.1 为了在石油化工控制室的抗爆设计中，贯彻执行国家有关方针政策，统一技术要求，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建有抗爆要求的石油化工控制室的建筑、结构、通风与空调专业的抗爆设计。
1.0.3 石油化工控制室的抗爆设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号

2.1 术语

2.1.1 抗爆防护门 blast resistant door
    能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波的特种建筑用门。
2.1.2 人员通道抗爆门 blast resistant access door
    能满足人员正常进、出建筑物所需要的抗爆防护门。
2.1.3 设备通道抗爆门 blast resistant equipment door
    用于满足大型设备进出建筑物要求的抗爆防护门。
2.1.4 抗爆防护窗 blast resistant window
    能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波的特种建筑用外窗。
2.1.5 隔离前室 air lock
    设在人员通道上防止室外有害气体进入室内、保持室内正气压的内置式前室。
2.1.6 抗爆阀 blast resistant valve
    安装在抗爆建筑物的洞口上，能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波的特种风阀。
2.1.7 空气冲击波 shock wave
    爆炸在空气中形成的具有空气参数强间断面的纵波。简称冲击波。
2.1.8 冲击波超压 positive pressure of shock wave
    呈法向作用于冲击波包围物体的各个表面的在冲击波压缩区内超过周围大气压的压力值。
2.1.9 动压 dynamic pressure
    冲击波在空气中传播时，由于冲击波内的气体分子有很大的运动速度，因而产生的类似风压一样具有明确的方向性的作用。
2.1.10 停滞压力 stagnation pressure
    前墙爆炸荷载作用曲线中，正超压加动压作用曲线延长线同纵坐标的交点处的压力值。
2.1.11 延性比 ductility ratio
    结构构件弹塑性变位与弹性极限变位的比值。

2.2 符号

2.2.1 材料性能
    E_cd^_——混凝土动弹性模量；
    E_s——钢筋弹性模量；
    f_dc——混凝土的动力强度设计值；
    f_du——钢筋的动力强度极限值；
    f_dy——钢筋的动力强度设计值；
    f_u——钢筋强度极限值；
    f_yk——钢筋强度标准值；
    f′_ck——混凝土抗压强度标准值；
    f_y——钢筋屈服强度。
2.2.2 作用、作用效应及承载力
    C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值；
    F_t——作用在构件上的力(时间的函数)；
    P——构件冲击荷载；
    P_a——作用在侧墙及屋面上的有效冲击波超压；
    P_atm——环境标准大气压；
    P_b——作用在后墙上的有效冲击波超压；
    P_r——峰值反射压力；
    P_s——停滞压力；
    P_so——爆炸冲击波峰值入射超压；
    q_o——峰值动压；
    Q_d——与冲击波压力和作用时间等效的静力荷载；
    R_u——结构构件在给定截面及配筋时提供的极限抗力；
    S_GK——按永久荷载标准值GK计算的荷载效应值；
    S_QiK——按可变荷载标准值QiK计算的荷载效应值；
    S_BK——爆炸荷载效应值；
    γ_G——永久荷载分项系数；
    γ_Qi——可变荷载分项系数；
    γ_B——爆炸荷载分项系数。
2.2.3 几何参数
    A_s——构件配筋面积；
    b——构件截面宽度；
    d——构件截面有效高度；
    D——冲击波前进方向建筑物宽度；
    I_a——构件截面平均惯性矩；
    I_cr——混凝土开裂截面惯性矩；
    I_g——混凝土构件对形心轴的毛截面惯性矩，忽略钢筋影响；
    K——构件刚度；
    L——平行于冲击波方向建筑物尺寸；
    L₁——冲击波前进方向结构构件的长度；
    S——停滞压力点至建筑物边缘的最小距离；
    X_m——结构构件弹塑性变位；
    X_y——结构构件弹性极限变位；
    Y——质点位移。
2.2.4 计算系数及其他
    a——质点运动加速度；
    C_e——等效峰值压力系数；
    I_w——正压冲量；
    K_L——荷载或刚度传递系数；
    K_Lm——传递系数；
    K_m——质量传递系数；
    C_d——拖曳力系数；
    γ_dif——材料的动力荷载提高系数；
    L_w——冲击波波长；
    L₀——构件跨度；
    M_e——等效质量；
    m——构件质量；
    γ_sif——材料的强度提高系数；
    T_d——等效为三角形荷载的冲击荷载作用时间；
    T_N——质点振动周期；
    t_a——冲击波到达后墙时间；
    t_c——反射压持续时间；
    t_d——正压作用时间；
    t_e——前墙正压等效作用时间；
    t_r——侧墙及屋面有效冲击波超压升压时间；
    t_rb——后墙上有效冲击波超压升压时间；
    U——波速；
    ρ——非预应力受拉钢筋的配筋率；
    ρ′——非预应力受压钢筋的配筋率；
    μ——结构构件的延性比；
    [μ]——结构构件的允许延性比；
    θ——结构构件的弹塑性转角；
    [θ]——结构构件的弹塑性转角允许值；
    △——跨中变形；
    Ψ_ci——可变荷载Qi的组合值系数；
    α——能量吸收系数；
    τ——持续时间系数。

3基本规定

3.0.1 抗爆控制室平面布置应符合现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160的有关规定，且应布置在非爆炸危险区域内，并可根据安全分析(评估)报告的结果进行调整，同时应符合下列要求：
    1 抗爆控制室宜布置在工艺装置的一侧，四周不应同时布置甲、乙类装置，且布置控制室的场地不应低于相邻装置区的地坪。
    2 抗爆控制室应独立设置，不得与非抗爆建筑物合并建造。
    3 抗爆控制室应至少在两个方向设置人员的安全出口，且不得直接面向甲、乙类工艺装置。
3.0.2 按本规范进行设计的控制室，当遭受一次爆炸荷载作用，可能局部损坏时，经一般修理应能继续使用。
3.0.3 抗爆控制室建筑平面宜为矩形，层数宜为一层。
3.0.4 抗爆控制室宜采用现浇钢筋混凝土结构。

条文说明
  3.0.1 确定抗爆控制室平面布置、建筑物抗爆炸冲击波的大小都应经过安全分析后确定。在国外，关于平面布置的标准有：《Management of Hazards Associated with Location of Process Plant Permanent Buildings》API RP752；美国化学工程师协会化学工艺安全中心(CCPS)的《Guidelines for Evaluating Process Plant Buildings for External Explosions，Fires and Toxics》。在国内，现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160规定了防火方面的布置要求，对抗爆方面还没有专门的规定。
    1 工艺装置火灾危险性分类详见现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160。场地高于相邻装置可防止可燃气体在控制室周围聚集。
    2 为了避免在装置爆炸状态下，非抗爆建筑物可能产生的碎块阻塞控制室内人员疏散的通道，抗爆控制室的顶部不得布置非抗爆结构的房间；与抗爆控制室比邻的非抗爆建筑物，布置时应尽可能加大与抗爆建筑物之间的间距。
    3 控制室安全出口数量不少于两个，是现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的要求；考虑到在装置发生爆炸时建筑安全出口有可能被爆炸所产生的碎片阻塞，影响人员的疏散，为了提高人员疏散的可靠性，要求在建筑物不同的方向设置疏散口。如迫于场地条件的限制，当人员出入口必须面向有爆炸危险性的生产装置时，则必须采取可靠的防护措施，如在抗爆门的外侧设置有顶抗爆墙等。
3.0.2 本规范的设计水准，允许在爆炸事故后，结构处于非弹性状态而不至于倒塌。本条依据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001第3.0.6条的规定：“对偶然状况，建筑结构可采用下列原则之一按照承载能力极限状态进行设计：
    1 按照作用效应的偶然组合进行设计或采取防护措施，使主要承重结构不致因出现设计规定的偶然事件而丧失承载能力。
    2 允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度。”另外，在美国土木工程协会(ASCE)Design of Blast Resistant Buildings in Petrochemical Facilities中，将动力荷载作用下的结构构件的容许变形分为高、中、低三种情况，本规范为中等变形状态，即建筑物在遭受爆炸荷载作用后发生一定程度的损坏，但修复后仍可继续使用。
3.0.3 矩形平面在冲击波荷载作用下传力路径明确，同时有大量冲击波实验数据。建筑层数的限制除考虑了工程计算的复杂程度之外，更主要的是考虑到在满足基本安全要求的前提下工程成本的问题。
3.0.4 一般情况下，建筑物屋顶采用现浇钢筋混凝土板，将水平爆炸荷载传递至剪力墙，剪力墙将爆炸荷载传递至基础。

4建筑设计

4.1 一般规定

4.1.1 抗爆控制室的建筑屋面不得采用装配式架空隔热构造，女儿墙高度应在满足屋面防水构造要求的情况下取最小值，并宜采用钢筋混凝土结构。
4.1.2 建筑物外墙不应设置雨篷、挑檐等附属结构。
4.1.3 建筑物不得设置变形缝。
4.1.4 面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙。需在该墙体上开洞时，应经过抗爆验算。
4.1.5 在人员通道外门的室内侧，应设置隔离前室。
4.1.6 活动地板下地面以上的外墙上不得开设电缆进线洞口。基础墙体洞口应采取封堵措施，并应满足抗爆要求。
4.1.7 操作室内、外地面高差不应小于600mm，其中活动地板下地面与室外地面的高差不应小于300mm。空气调节设备机房室内、外高差不应小于300mm。
条文说明
  4.1.1 抗爆控制室的建筑屋面应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345-2004表3.0.1对建筑屋面防水等级和防水要求的规定。为了减少爆炸时可能产生的次生灾害，建筑物外表面不应附着密度较大的装配式建筑构件，故规定屋面上不得采用装配式架空隔热构造。女儿墙属于悬臂构造，应根据爆炸力的特性对其进行专门的验算，以确保在爆炸力作用下不至于破坏或产生碎块，飞溅伤人。
4.1.2 本条主要是为了防止和减轻装置爆炸后可能产生的次生破坏而规定的。
4.1.3 变形缝的设置将可能使建筑物整体抗爆的体系中存在一个安全缺陷或隐患；同时，在建筑物采取了外保温的构造措施后，有利于减少温差对建筑结构产生的应力。
4.1.4 以目前工艺装置的控制(设备)水平，操作人员已经完全不需要通过观察窗去了解和判断工艺装置的运行状况；同时，操作室内营造的人工室内环境(空气调节、人工照明等)，能够符合和满足操作人员健康、安全及生产的要求。因此，石油化工控制室的建筑外墙窗已经失去基本的功能需求。另外，在抗爆墙上设置的窗必须能够抵抗相应的爆炸荷载，工程代价也较高。如果产品的品质有某些缺失或由于日常使用、维护不当而可能产生的缺陷，均将成为安全的隐患。因此，规定面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙。
4.1.5 设置隔离前室主要是为了有效地保持室内的正压(防爆措施)环境；同时，当外门在爆炸荷载的作用下损坏时，成为第二道防护体系。
4.1.6 主要是为了防止装置爆炸产生的超压通过电缆槽盒及建筑外墙上的开洞进入室内。
4.1.7 本条中的室内、外高差指的是室内地坪使用面(含活动地板面)至室外计算地坪之间的距离；空调设备间室内外高差的规定，是基于非爆炸危险区内的条件作出的。041'>《石油化工控制室抗爆设计规范》GB 50779-2012