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某石油化工控制室抗爆结构分析与设计谢庆红;于业栓【摘要】以某石油化工控制室为例,介绍了抗爆设计的原则,按照等效静力计算方法对该工程的抗爆结构进行了动力分析,并依据抗爆墙承载力、质点震动周期、延性比等计算结果,提出了设计建议.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(041)004【总页数】2页(P30-31)【关键词】抗爆结构;动力计算;延性比;弹塑性转角【作者】谢庆红;于业栓【作者单位】中海油山东化学工程有限责任公司,山东济南250101;山东交通学院,山东济南250357【正文语种】中文【中图分类】TU352.13控制室作为石油化工企业生产装置的指挥中心，具有监控装置生产过程的功能，是装置界区内的关键部位。
由于石油化工企业生产过程中易燃、易爆物质较多，且生产过程经常在高压、高温等条件下进行，装置发生爆炸的概率也相应增加。
爆炸发生后，控制室一旦被破坏将会使整个厂区陷于瘫痪，装置的不可控又可能会产生次生灾害，造成严重的财产损失，甚至威胁人员的生命安全。
因此，石油化工装置中的关键部位，尤其是作为工厂装置神经中枢的控制室，必须采用合理的抗爆设计，一方面应确保内部工作人员的生命安全并控制设备装置的正常运行操作，另一方面能够在爆炸发生时，采取合理控制措施，尽可能将爆炸危害控制在最小程度[1]。
1.1 爆炸及爆炸荷载作用爆炸是物质内含的能量，在一定环境条件下触发后瞬间集中释放的现象。
石油化工行业中的爆炸可分为蒸气云爆炸、压力容器爆炸、凝液相爆炸和粉尘爆炸四个基本形式，由于其生产性质，最常发生的是可燃气体、液体的蒸气与空气混合物的爆炸，即蒸气云爆炸。
当发生爆炸时，爆心区在瞬时内产生极高压力，于是形成一股高压气流，从爆心以超过声波速度向四周推进，其前沿犹如一道压力墙面，空气冲击波的高压直接作用于结构，相当于一般地区地震荷载的数倍。
爆炸冲击波的量级和形态取决于能量释放的特性和距爆炸中心的距离。
1.2 抗爆结构设计依据相对美、英等国家而言，我国在建筑结构物抗爆防护方面研究起步较晚，且多是面向军事防爆建筑的，针对工业及民用建筑方面研究较少，石油化工类抗爆设计主要依据的规范也大都参考国外规范制定。
延性比验算：取地下顶板9 轴交 P 轴至R 轴WKL22(2)梁底部钢筋验算 截面尺寸 600×1250 纵向受压钢筋11C 25;纵向受拉钢筋24C 25=0.72%=1.5%ρρ，；；根据规范4.10.3[]00.5/x h β≤ 0/c x h ρρα=，yd cd （-）f /(f )=16.7 1.5=25.05⨯cd fy =360 1.2=432⨯d f=1c α0/%0.72%25.050.13x h =⨯=，（1.5-）432/本工程地下室顶板使用要求密闭，防水要求高，取[]=2.0β[]00.50.5==3.7/0.13x h β≤ 满足要求延性比验算：取地下顶板8轴交 P 轴至N 轴WKL18梁底部钢筋验算 截面尺寸 600×850 纵向受压钢筋7C 25;纵向受拉钢筋16C 25=0.67%=1.6%ρρ，；；根据规范4.10.3[]00.5/x h β≤ 0/c x h ρρα=，yd cd （-）f /(f )=16.7 1.5=25.05⨯cd fy =360 1.2=432⨯d f=1c α0/%0.67%25.050.16x h =⨯=，（1.6-）432/本工程地下室顶板使用要求密闭，防水要求高，取[]=2.0β[]00.50.5==3.1/0.16x h β≤ 满足要求延性比验算：取地下顶板8轴交 M 轴至N 轴WKL18梁底部钢筋验算 截面尺寸 600×850 纵向受压钢筋10C 25;纵向受拉钢筋19C 25=0.96%=1.8%ρρ，；；根据规范4.10.3[]00.5/x h β≤ 0/c x h ρρα=，yd cd （-）f /(f )=16.7 1.5=25.05⨯cd fy =360 1.2=432⨯d f=1c α0/%0.96%25.050.14x h =⨯=，（1.8-）432/本工程地下室顶板使用要求密闭，防水要求高，取[]=2.0β[]00.50.5==3.45/0.14x h β≤ 满足要求。
梁允许延性比验算由《GB50038-2005 人民防空地下室设计规范》4.10.3-1、2式得[β] ≤0.5/(x/h0 )x/h0=(ρ﹣ρ＇)f yd/αc f cd本工程梁纵筋采用HRB400，砼等级为C30，因此取f yd=432，αc=1，f cd=21.45，即x/h0=(ρ﹣ρ＇)f yd/αc f cd=(ρ﹣ρ＇)432/21.45本地下人防等级为乙类常六级，[β]取为4.即x/h0≤0.5/4=0.125因此(ρ﹣ρ＇) ≤0.0062As﹣As＇≤0.0062×bh0对配筋率大于1.5%的梁段：（1）当梁截面为550x950时As﹣As＇=0.0062×550×890=3034mm2本工程受拉钢筋与受压钢筋面积差不大于6根25，即不大于2945≤3034，因此满足要求（2）当梁截面为450x800时As﹣As＇=0.0062×450×740=2064.6mm2本工程受拉钢筋与受压钢筋面积差不大于4根25，即不大于1963≤2064.6，因此满足要求。
（3）当梁截面为450x950时As﹣As＇=0.0062×450×890=2483 mm2本工程受拉钢筋与受压钢筋面积差不大于5根25，即不大于2454≤2483，因此满足要求。
（3）当梁截面为450x900时As﹣As＇=0.0062×450×840=2343 mm2本工程受拉钢筋与受压钢筋面积差不大于4根25，即不大于1963≤2343，因此满足要求。
（4）当梁截面为500x950时As﹣As＇=0.0062×500×890=2759mm2本工程受拉钢筋与受压钢筋面积差不大于5根25，即不大于2454≤2759，因此满足要求。
（5）当梁截面为450x700时As﹣As＇=0.0062×450×640=1785mm2本工程受拉钢筋与受压钢筋面积差不大于3根25，即不大于1473≤1785，因此满足要求。
覆土超过1.5米时人防顶板等效静载的取值发表时间：2019-08-16T15:38:43.107Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：宫敏[导读] 本文旨在研究分析核武器爆炸动荷载作用下，影响人防顶板等效静荷载大小的因素。
并通过实例计算，给出目前设计中经常遇到的抗力级别下，覆土超过1.5米时，人防顶板等效静荷载的取值建议。
同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司上海 200092摘要：本文旨在研究分析核武器爆炸动荷载作用下，影响人防顶板等效静荷载大小的因素。
并通过实例计算，给出目前设计中经常遇到的抗力级别下，覆土超过1.5米时，人防顶板等效静荷载的取值建议。
关键词：等效静荷载；自振圆频率；允许延性比The Value of Equivalent Static Load of Civil Air Defense Roof when Overburden Soil exceeds 1.5 meters Gong MinTongji University Architectural Design Research Institute（Group）CO.，Ltd，Shanghai，200092 Abstract：The purpose of this paper is to study and analyze the factors affecting the equivalent static load of civil air defense roof under shock wave of nuclear weapon explosion. Through the calculation of examples，the recommended value of the equivalent static load of civil air defense roof is given when overburden soil exceeds 1.5 meters in conventional design. Key words：equivalent static load；natural circular frequency；permissible ductility ratio 一、概述在防空地下室设计中，不同类型构件人防荷载的取值对设计结果至关重要。
PKPM与人防理正两个软件的差别人防理正软件是计算人防结构构件的专业软件，在计算人防地下室顶板板配筋的时候，由于只能够计算单块的、规则的矩形板，所以在实际工程使用中的局限性较大，而PKPM软件则无此限制，通过建立的模型即可直接计算得出整层所有板（包括异形板）的钢筋面积。
但这两个软件在板钢筋计算时，有一些差别。
我们先来看PKPM软件在计算人防地下室顶板时的一些具体参数。
图1 PKPM 人防地下室顶板计算参数这里面有两个比较重要的参数。
一个是支座与跨中弯矩比值β。
双向板计算方法中，计算人防顶板时，可按由非弹性变形产生的塑性内力重分布计算内力，即按塑性算法。
塑性算法时，支座与跨中弯矩比值β的取值对人防顶板的内力计算有比较大的影响。
相对弹性板而言，系数β越大时，正弯矩减少得越多，负弯矩相对减少得少一些；系数β越小时，正弯矩减少得越小，负弯矩相对减少得多一些。
现举下例说明系数β的影响。
现有8mX6m矩形板，板厚为250mm，核武器抗力级别为6级，等效静荷载55kN/m2（荷载设计值为1.2x7.5+55=64 kN/m2），砼等级为C30，钢筋为HRB400，保护层为15。
当取系数β为2.3时，其上部负弯矩相对弹性板降低了约35%，底部正弯矩相对弹性板降低了约35%；当取系数β为1.4时，其上部负弯矩相对弹性板降低了约45%，底部正弯矩相对弹性板降低了约12%。
下面图2～图4分别是弹性板、塑性算法系数β=2.3和塑性算法系数β=1.4时板的配筋结果。
图2 弹性板计算图3塑性算法系数β=2.3图4塑性算法系数β=1.4另一个重要的参数是人防地下室顶板板计算时板跨中弯矩折减系数，规范规定当板的周边支座横向伸长受到约束时，对梁板结构折减系数为0.7。
值得一提的是，这里面还有一项钢筋面积调整系数，设计人员可以人为的调整支座钢筋和跨中钢筋面积，但我们在设定支座与跨中弯矩比值β的时候，其实已经调整了支座钢筋和跨中内力（钢筋面积），所以这里一般就不再作调整。
前言要讲人防，我们要先明晰“三时”的概念。
平时: 和平时期的简称,国家或地区既无战争又无明显战争威胁的时期；战时: 战争时期的简称,国家或地区自开始转入战争状态直至战争结束的时期；临战时: 临战时期的简称,国家或地区自明确进入战前准备状态直至战争开始之前的时期。
防空地下室设计应贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针，并应坚持人防建设与经济建设协调发展、与城市建设相结合的原则。
本文仅就《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005及人防的防护原理，做简要阐述。
为叙述方便：《人民防空地下室设计规范》（内部发行）GB50038-2005(以下简称“人防规范”)、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001(以下简称“可靠度统一标准”)、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012(以下简称“荷载规范”)、《全国民用建筑工程设计技术措施---防空地下室》(内部资料)2003年版(以下简称“人防技术措施”)。
按照《人民防空法》和国家的有关规定，结合新建民用建筑应该修建一定数量的防空地下室。
但有时由于地质、地形、结构和施工等条件限制不宜修建防空地下室时，国家允许将应修建防空地下室的资金用于在居住小区内，易地建设单建掘开式人防工程。
考虑到我国地域辽阔，城市(地区)之间的战略地位差异悬殊，威胁环境十分不同，“人防规范”把防空地下室区分为甲、乙两类。
甲类防空地下室战时需要防核武器、防常规武器、防生化武器等；乙类防空地下室不考虑防核武器，只防常规武器和防生化武器。
至于防空地下室是按甲类，还是按乙类修建，应由当地的人防主管部门根据国家的有关规定，结合该地区的具体情况确定。
防空地下室是为战时服务的、具有预定战时防空功能的特殊地下建筑，与普通地下建筑相比较，其使用对象、条件、要求均有明显的差别，从而设计原则、设计标准和处理方法上，均与普通地下建筑不同。
就其战时防护来看，防空地下室的防御对象是核武器、生化武器、和常规武器，其防护要求主要体现在抗力要求、防毒要求、和辐射防护。
防空地下室设计应贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针，并应坚持人防建设与经济建设协调发展、与城市建设相结合的原则。
人防工程对于一般民用设计人员来说是陌生，甚至神秘的，但是其实一般的人民防空工程（这里主要指“人防规范”所涉及的核5级常5级以下）。
本文仅就《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005及人防的防护原理，做简要阐述。
为叙述方便：《人民防空地下室设计规范》（内部发行）GB50038-2005(以下简称“人防规范”)、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001(以下简称“可靠度统一标准”)、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012(以下简称“荷载规范”)、《全国民用建筑工程设计技术措施---防空地下室》(内部资料)2003年版(以下简称“人防技术措施”)。
为了便于形象上的认识，请看下图（此图仅作介绍之用）。
按照《人民防空法》和国家的有关规定，结合新建民用建筑应该修建一定数量的防空地下室。
但有时由于地质、地形、结构和施工等条件限制不宜修建防空地下室时，国家允许将应修建防空地下室的资金用于在居住小区内，易地建设单建掘开式人防工程。
考虑到我国地域辽阔，城市(地区)之间的战略地位差异悬殊，威胁环境十分不同，“人防规范”把防空地下室区分为甲、乙两类。
甲类防空地下室战时需要防核武器、防常规武器、防生化武器等；乙类防空地下室不考虑防核武器，只防常规武器和防生化武器。
至于防空地下室是按甲类，还是按乙类修建，应由当地的人防主管部门根据国家的有关规定，结合该地区的具体情况确定。
防空地下室是为战时服务的、具有预定战时防空功能的特殊地下建筑，与普通地下建筑相比较，其使用对象、条件、要求均有明显的差别，从而设计原则、设计标准和处理方法上，均与普通地下建筑不同。
就其战时防护来看，防空地下室的防御对象是核武器、生化武器、和常规武器，其防护要求主要体现在抗力要求、防毒要求、和辐射防护。
防空地下室设计必须满足预定的防护要求和战时使用要求。
