建筑物结构性抗爆设计

建筑物结构性抗爆设计

建筑物的抗暴有哪些要求有哪些？主要包括以下六方面，分别是：中国抗爆结构政策要求、抗爆目标、需要进行抗爆设计的建筑物、如何进行抗爆设计、设计程序、中国抗爆结构改造标准。

一、中国抗爆结构政策要求

①《抗爆间室结构设计规范》（GB50907-2013）适用于钢筋混凝土抗爆间结构，给出了2条必须要做到的规定；

②新建抗爆建筑物平面布置应符合《石油化工企业防火规范》（GB50160-2018）的要求；

③《石油化工建筑物抗爆设计标准》征求意见稿适用于石油化工新建、改扩建工程有抗爆要求建筑物的建筑、结构、通风与空调专业的抗爆设计；

④剪力墙两端和抗爆门窗洞边应设暗柱加强，且应符合《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2016）对边缘构件的要求；

⑤抗爆控制室的防排烟系统设计，应符合《建筑设计防火规范》（GB 50016-2019）和《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）的相关规定；

⑥既有建筑物抗爆加固设计的构件设计计算、材料、构造要求，还应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2015）、《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）、《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011）、《砌体结构加固设计规范》（GB 50702-2014）、《钢结构设计标准》（GB50017-2017）的规定。

二、抗爆目标

人员安全、控制机关、财务考虑。

三、需要进抗爆设计的建筑物

通过标准做法或遵循CCPS建筑指南或API RP-752（附件）中所述的特定场所方法；对于距离爆炸源不够远的建筑物，可能遭受破坏性的过压，满足下列任一个条件都要增强抗爆性：

①符合入住标准但短时间内不能疏散全部住户的住房；

②提供关键服务的建筑--操作单元的控制台或操作台、控制多个操作单元或者控制特别高风险单元的建筑物。

四、如何进行抗爆设计

（1）爆炸评估和设计过程的基本步骤

首先是定义住户对建筑物的要求和需求；然后确定用于量化设计爆炸超压的爆炸场景、确定建筑物在爆炸场景中的表现、确定建筑物各个组成部分的爆炸荷载；这些步骤完成后选择建筑物的结构、材料以及相关结构特性和响应极限，接着选择和执行适合于特定情况的结构计算级别；最后在基础设计和辅助设计的基础上，完善细节和文件。

（2）不同构造类型的抗压抗爆效果

①石油化学建筑物

石油化学建筑物的通用系统：

普通建筑物的大窗户、未加筋的砌体墙和薄弱的结构连接；侧向过压约1.0 psi (6,8 kPa)；带金属覆层的预制钢框架、带砖石或预制混凝土墙的钢框架；承受静荷载、动荷载、风、地震荷载；对于增强的预制金属建筑由钢框架组成，有冷弯钢板并支撑在冷弯钢梁和条上；可抵抗所有垂直和横向荷载； 侧向过压范围为1到3 psi（6.9到21 kPa）

增强抗爆性的设计改进方法：

a) 指定更紧密的钢框架间距；b) 对围梁和檩条使用对称截面（背靠背C形），并减少其间距；c) 增加锚栓尺寸和加强基础和屋顶的墙板连接；d) 增加覆层紧固件的数量，并使用超大垫圈以减少壁板材料的撕裂；e) 立柱固定底座。

②砌墙施工

与常规商业建筑相似，通常为抵抗常规荷载而建造的建筑；结构钢或混凝土框架用于支撑垂直荷载，在某些情况下还可以抵抗侧向力；钢筋砌体用于外墙，并设计为垂直或水平跨度；与定向爆炸力平行延伸的钢筋砌体墙也可用作剪力墙；加固的砌体墙连接到建筑框架，将所有组件绑在一起并抵抗反弹力，可承受3 psi（21 kPa）侧向超压的爆炸载荷防爆云平台整理发布。

③金属复合结构

金属覆层建筑采用传统的“粘住式”设计，框架、围梁和檩条采用热轧结构形状；外墙使用金属壁板或绝缘夹芯板，金属或者其他连接器；钢框架可以抵抗所有垂直和横向载荷；增强了连接以开发结构构件的全部塑性强度（极限弯矩和/或剪切能力）；承受3 psi（21 kPa）侧向超压的爆炸载荷。

④预制混凝土墙施工

钢或混凝土框架的预制混凝土墙，框架抵抗所有垂直载荷；预制剪力墙抵抗横向载荷；屋顶通常是金属甲板上的混凝土板，金属甲板通过双头螺栓或水坑焊缝固定在钢框架上；可承受7至10 psi（48至69 kPa）侧向超压的爆炸载荷。

⑤现浇混凝土墙结构

剪力墙抵抗水平载荷，钢和混凝土框架支撑垂直载荷；选择混凝土墙的厚度以及钢筋的尺寸和位置抵抗爆炸载荷；大于7 psi（48 kPa）的侧面爆炸超压通常不需要这种构造。

五、设计程序

设计时需要掌握一些通用的概念，比如能量吸收，安全系数，极限状态，负载组合，电阻功能，结构性能注意事项，其中最重要的是冗余，没有冗余就不能满足所有要求的强度和性能标准的设计。

具体到各部分的设计过程则需要确定负载，确定各部分的属性，借用模型表示；试用结构选择，动态分析，变形标准检查，连接设计。详细的不同结构的设计程序包括钢筋混凝土设计、钢设计、加固砌体设计、基础设计和针对项目的设计。

六、中国抗爆结构改造标准

根据《抗爆间室结构设计规范》（GB50907-2013），对新建、改建、扩建和技术改造项目中的钢筋混凝土抗爆间结构必须执行以下规定：抗爆间室（泄爆面除外）在设计药量爆炸荷载作用下，不应产生爆炸飞散、爆炸震塌破坏和爆破片的穿透破坏。对于材料，抗爆间室钢筋混凝土结构钢筋的抗拉性强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力的总伸长率实测值不应小于9%；钢筋的强度标准应具有不小于95%的保证率。并规定了爆炸对结构的整体作用计算和局部破坏验算，截面设计计算，抗爆门等效静荷载简化计算等。

《石油化工建筑物抗爆设计标准》征求意见稿指出抗爆建筑物的抗爆要求、爆炸冲击波超压应通过爆炸安全性评估确定。规定了爆炸荷载，建筑设计，结构设计，通风与空调设计，既有爆炸物抗爆加固。