1、S/N:1580177954 统一书号:1580177.954 定价:12.00元UDC P 中华人民共和国国家标准GIB GB 50779 - 2012 石油化工控制室抗爆设计规范Code for design of blast resistant control building in petrochemical industry 2012 - 05 -28发布2012 -12 -01实施中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国国家标准石油化工控制室抗爆设计规范Cod巳fordesign of blast resistant control
2、 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:20 1 2 年1 2 月1 日中国计划出版社2012北京中华人民共和国国家标准石油化工控制室抗爆设计规范GB 50779-2012 女中国计划出版社出版网址:地址:北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座4层邮政编码:100038 电话(010)63906433 (发行部)新华书店北京发行所发行北京世知印务有限公司印刷850mmX 1168mm 1/32 2印张46千字2012年12月第1版2012年12月第
3、1次印刷会统一书号:1580177. 954 定价:12.00元版权所有侵权必究侵权举报电话:(010) 63906404 如有印装质量问题，请寄本社出版部调换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GB50779一2012，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。一一一一一一一一一一一一一一千句句.L一亏一一- 中华人民共和国住房和城乡建设部二0一二年五月二十八日目。吕本规范是根据原建设部关于印发
4、(2007年工程建设标准制订、修订计划(第二批)的通知)(建标(2007126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
5、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 1 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秸转平田大齐徐建棠孙成龙刘昆明顾继红杨一心暴长玛朱哗任意汪宁扬权敏刘德文 2 1
6、2 3 4 5 目次J总则( 1 ) 术语和符号( 2 ) 2. 1 术语(2 ) 元，2. 2 符号(3 ) 基本规定( 6 ) 建筑设计( 7 ) 4. 1 一般规定. ( 7 ) 4. 2 建筑门窗( 7 ) 4. 3 建筑构造( 8 ) 结构设计( 9 ) 5.1 一般规定( 9 ) 5. 2 材料(9 ) 5. 3 爆炸的冲击波参数(9 ) 5. 4 作用在建筑物上的爆炸荷载J门的5. 5 荷载效应组合(13) 5. 6 结构动力计算(14) 5. 7 构件设计(1 6 ) 5. 8 结构构造门门5. 9 基础设计(1 8 ) 6 通风与空调设计 (20) 6.1 一般规定 (20)
7、 6. 2 室内空气计算参数(2 1 ) 6. 3 空调系统 (21) 6. 4 新风系统与排风系统(22) 1 6. 5 空调机房附录A常用结构的等效静荷载(23)附录B各种支座条件、荷载形式下单自由度构件的动力计算参数本规范用词说明.引用标准名录.附:条文说明 2 Contents 1 General provisions ( 1 ) Z Terms and symbols .( 2 ) 2.1 Terms ( 2 ) 2.2 Symbols ( 3 ) 3 Basic requirement . ( 6 ) 4 Architecture design J. ( 7 ) 4. 1 Gene
8、ral requirement ( 7 ) 4. 2 Doors and windows ( 7 ) 4. 3 Construction details ( 8 ) 5 Structure design ( 9 ) 5. 1 General requirement ( 9 ) 5. 2 Material ( 9 ) 5. 3 Blast shock wave parameters ( 9 ) 5. 4 Blast load acting on the building (1 0) 5.5 Load combination (1 3 ) 5.6 Dynamic calculation (1 4
9、) 5. 7 Member design (1 6 ) 5. 8 Construction details . (1 7) 5. 9 Foundation design (1 8 ) 6 Ventilation and air conditioning design (20) 6. 1 General requirement (20) 6. 2 lndoor air condition (21) 6. 3 Air conditioning system . (21) 6. 4 Fresh air and exhaust system (22) 3 6. 5 HV AC room (22) Ap
10、pendix A Equivalent static load value for commo丑structures (23) Appendix B Dynamic parameters for single degree of freedom system under each supporting conditions and each load cases (26) Explanation of wording in this code ( 2 9 ) List of quot巳dstandards (30) Addi tion: Explana tion of provisions (
11、 3 1 ) 1总JHH1 旧旧川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. O. 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. O. 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。 4 1 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
12、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
13、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stagnatlOn 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f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
14、限变位的比值。2.2符号2.2.1 材料性能ECd一一-11昆凝土动弹性模量;E，钢筋弹性模量;fdc 混凝土的动力强度设计值，;fdu一一钢筋的动力强度极限值;fdy一一钢筋的动力强度设计值;fu 钢筋强度极限值;fYk一一钢筋强度标准值;fk一一混凝土抗压强度标准值;fy一一钢筋屈服强度。2.2.2 作用、作用效应及承载力C一一结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值;Ft一一作用在构件上的力(时间的函数); P一一构件冲击荷载;Pa 作用在侧墙及屋面上的有效冲击波超压;Patm一一环境标准大气压;Pb一一作用在后墙上的有效冲击波超压;Pr 峰值反射压力;P，一一停滞压力;P qo一一一峰
15、值动压;Qd一一与冲击波压力和作用时间等效的静力荷载; 3 Ru 结构构件在给定截面及配筋时提供的极限抗力;SGK一一按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值;SQiK 按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值;SBK 爆炸荷载效应值;YG一一永久荷载分项系数;Qi一可变荷载分项系数;B一一爆炸荷载分项系数。2.2.3、几何参数A，一-构件配筋面积;b一一构件截面宽度;d一构件截面有效高度;D一一冲击波前进方向建筑物宽度;Ia一一构件截面平均惯性矩;Icr 混凝土开裂截面惯性矩;Ig-混凝土构件对形心轴的毛截面惯性矩，忽略钢筋影响;K一一构件刚度;L一平行于冲击波方向建筑物尺寸;L1一一冲击波前进方
16、向结构构件的长度;S-一停滞压力点至建筑物边缘的最小距离;Xm一-一结构构件弹塑性变位;Xy一-结构构件弹性极限变位;Y 质点位移。2.2.4 计算系数及其他质点运动加速度;Ce等效峰值压力系数;Iw一正压冲量;KL 荷载或刚度传递系数;KLm 传递系数;Km 质量传递系数; 4 Cd一一拖曳力系数;dif一一材料的动力荷载提高系数;Lw一一冲击波波长1Lo 构件跨度;Me -等效质量;m一一构件质量;sif一一材料的强度提高系数;Td一一等效为三角形荷载的冲击荷载作用时间pTN 质点振动周期;ta一一冲击波到达后墙时间;tc一一反射压持续时间;td 正压作用时间;te一一前墙正压等效作用时间
17、;tr一一侧墙及屋面有效冲击波超压升压时间;trb 后墙上有效冲击波超压升压时间;U一一一波速;一一非预应力受拉钢筋的配筋率;f一一非预应力受压钢筋的配筋率;一一结构构件的延性比; 结构构件的允许延性比;。一一一结构构件的弹塑性转角;eJ一一结构构件的弹塑性转角允许值;A一一跨中变形;Ici 可变荷载Qi的组合值系数;一一一能量吸收系数;T一一持续时间系数。 5 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)GB50160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
18、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. O. 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。 6 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.
19、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。4.2建筑门窗4.2.1 抗爆防护门应符合下列要求:1 控制室外门、隔离前室内门应选用抗爆防
20、护门，其耐火完整性不应小于1.oh。2 人员通道抗爆门的构造及性能应符合下列规定:1)洞口尺寸不宜大于1500mm(宽)X2400mm(高)。2)计算荷载与所在建筑墙面计算冲击波超压相同，隔离前室内门计算冲击波超压为外门计算冲击波超压的50%;在计算荷载的作用下，该门应处于弹性状态，并可正常开启。3)门扇应向外开启，并应设置自动闭门器，配置逃生门锁及抗爆门镜;门框与门扇之间应密封。4)隔离前室内、外门应具备不同时开启联锁功能。3 用于满足大型设备进出建筑物的设备通道抗爆门的构造及性能，应符合下列规定:1)门洞口的大小应满足设备进出的要求;2)计算荷载与所在建筑墙面计算冲击波超压相同，在计算荷载
21、的作用下，该门可处于弹塑性状态;3)门扇应向外开启，且不应镶嵌玻璃窗;的配置抗爆门锁。4.2.2 窗应符合下列要求:1 外窗应选用固定抗爆防护窗，计算荷载与所在建筑墙面计算冲击波超压应相同。2 内窗及室内疏散通道两侧的玻璃隔墙应采用金属框架，并应配置夹膜玻璃或钢化玻璃。4.3建筑构造4.3.1 墙体保温宜采用外墙外保温构造，保温材料燃烧性能等级应为国家标准建筑材料及制品燃烧性能分级)GB8624-2006规定的A2级，其外层装饰面应选用整体构造形式。4.3.2 室内装修材料的燃烧性能等级不得低于国家标准建筑材料及制品燃烧性能分级)GB8624-2006规定的C级d4.3.3 吊顶构造应符合下列
22、要求:1 周边与建筑外墙之间应设置变形缝，宽度不应小于50mm。2 钢制主龙骨材料厚度不应小于1.Omm，布置间距不应大于1.2m，表面应镀镑。3 面板应选择轻质材料，不得选用水泥及玻璃制品装饰板材。4 自重大于1峙的灯具应采用钢筋吊杆直接固定在混凝土屋面板上，吊杆直径不宜小于6mm。 8 5结构设计5.1一般规定5.1.1抗爆控制室结构在爆炸荷载作用下，其动力分析可近似采用单自由度体系动力分析的方法或等效静荷载分析方法。5. 1. 2 抗爆控制室结构在爆炸荷载作用下，应验算结构的承载力及变形，对结构构件裂缝可不进行验算。5.2材料5.2.1 混凝土的强度等级不应低于C30。5.2.2 钢筋宜
23、采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋，纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的HRB400级热轧钢筋，也可选用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋;箍筋宜选用符合抗震性能指标的HRB335、HRB400级热轧钢筋，并应符合下列要求:1 钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.250 2 钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1. 30 3 钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。5.2.3 抗爆结构构件的钢筋强度等级以及配筋面积，应通过计算确定，不得任意提高钢筋强度等级和加大配筋面积。5.3 爆炸的冲击波参数5.3.1 控制室抗爆设计采用的峰值入射超压及相应的正压作用时
24、间，应根据石油化工装置性质以及平面布置等因素进行安全分析综合评估确定;当未进行评估时，也可按下列规定确定，并应在设计文件中说明:1 冲击波峰值人射超压最大值可取21kPa，正压作用时间可为100ms;也可冲击波峰值入射超压最大值取69kPa，正压作用时间取20ms。2 爆炸冲击波形取时间为零至正压作用时间，峰值入射超压从最大到零的三角形分布。5.3.2 冲击波各参数可按下列公式确定:1 波速可按下式计算:U=345C1十0.0083Pso)O.5式中:U波速(m/s);Pso一一爆炸冲击波峰值入射超压(kPa)。2 峰值动压可按下式计算:(5. 3. 2-1) qo=2. 5P;o/(7Pat
25、m+Pso)=0. 003.2P;o (5.3.2-2) 式中:q。一一一峰值动压(kPa); Patm-一一环境标准大气压(kPa)。3 冲击波的波长可按下式计算:Lw=U 0 td (5.3.2-3) 式中:Lw冲击波波长(m); td一一正压作用时间(s)。5.4 作用在建筑物上的爆炸荷载5.4.1 作用在封闭矩形建筑物前墙、侧墙、屋面，以及后墙上的爆炸荷载，宜按图5.4.1进行简化计算。 10 扑牛爆炸源( a)建筑物尺寸(b)前墙荷载凡lj叭Ir tr+归tata+t由+t，b十td(d)侧墙及屋面荷载(c)后墙荷载图5.4.1封闭矩形建筑物上的爆炸荷载B一垂直于冲击波方向建筑物尺寸
26、;H建筑物高度;L一平行于冲击波方向建筑物尺寸5.4.2 作用在前墙上的爆炸荷载可按下列公式计算:1 峰值反射压力可按下式计算:Pr=(2+0. 0073Pso) 0 Pso (5.4.2-1) 式中:Pr一一一峰值反射压力(kPa)。2 停滞压力可按下式计算:Ps=Pso十Cd0 qo (5.4.2-2) 式中:PS一一停滞压力(kPa); Cd 拖曳力系数，取决于障碍物表面的形状及朝向。对于封闭矩形建筑物，前墙取十1.0，侧墙及屋面、后墙取一0.4。3 前墙正压等效作用时间可按下列公式计算:tc=3S/UGB500682001第3.O. 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
27、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CASCE)Design of Blast Resist at 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. O. 3 矩形平面在冲击波荷载作用
28、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. O. 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。 38 4建筑设计4.1一般规定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GB50345-2004表3.O. 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
29、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
30、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。4.2建筑门窗4.2.1 本条
31、是对抗爆防护门所作的规定。对各款说明如下:1 如果由于装置内可燃物质因爆炸而抛洒到门外侧的场地上形成火场，则该门已经失去疏散功能，只要求在一定时间内阻隔火焰及烟气进入室内即可。2 人员通道抗爆门。1)在抗爆建筑物上，门是最薄弱的建筑构造，故其数量和尺寸均应严格控制，应以能够满足最基本的功能要求为设计原则。2)逃生门锁在具有锁闭门扇功能的同时，还应满足在任何情况下人员均可方便地从室内侧向室外疏散的要求。3)事故状态下，建筑物内人员向外疏散前首先需要了解门外侧的状况，以判断是否适宜疏散。门扇上如需要镶嵌玻璃，应通过计算或实验进行验证，以确保门体整体强度及刚度符合抗爆的要求;门扇上的玻璃在满足强度要
32、求的同时，还必须满足防火阻隔及向外观察的要求。3 设备通道抗爆门。4)抗爆门锁应满足在爆炸状态下的强度要求，室外侧用钥匙开启，室内侧可用手较容易地开启。4.3建筑构造4.3.1 抗爆建筑物较为封闭，在设备系统未能正常运转时，室内通风换气困难。岩棉或超细玻璃棉易散发粉尘，不利于施工人员的健康;温作业保温构造则因通风不畅而干燥周期较长，且其中所含添加剂中的部分化学成分也会影响施工人员的健康。另外，墙体外保温构造在受到爆炸超压的冲击时还具有一定的吸能作用，有利于保护抗爆墙，故墙体宜采用外保温掏造。4.3.3 吊顶构造:1 在发生爆炸时混凝土结构体系可能产生较大的变形，为了减少吊顶由于受到水平力的冲击
33、而使得面板脱落伤人，需要增加变形缝。2 增加吊顶龙骨体系的刚度后，可以减轻事故的损失。3 面板选用轻质材料，可使事故状态时即使面板脱落也不会对人员造成严重伤害。4 保证事故状态下灯具不脱落，避免对人员造成伤害。 41 5结构设计5.1一般规定5. 1. 1 国外炼油厂抗爆建筑物设计的方法有一个演变的过程:从最初的等效静荷载法及传统的静力分析方法CBradfordand Cul bertson) ，到建立在等效TNT爆炸荷载CForbes1982)基础上，考虑结构构件动力特性及延性的简化动力分析方法，再到根据蒸汽云爆炸模型来区分爆炸荷载的特点，采用非线性多自由度的动力计算模型对建筑物进行动力分析
34、。当采用单层钢筋1昆凝土剪力墙结构时，构件呈现单自由度动力特征，因此本规范系采用单自由度的动力计算模型。在特定的简化冲击波(比如前墙)荷载作用下，按照结构构件的振型曲线与相应静荷载作用下的挠曲线接近的原则，得到等效静荷载;用结构静力分析来代替动力分析，会大大简化构件的设计计算。本规范在附录A中提供了构件等效静荷载的计算方法。5. 1. 2 本条是针对爆炸荷载特点，以及控制室在遭受爆炸荷载后的使用要求提出的。在爆炸动荷载作用下，结构构件的工作状态，用允许延性比来表示，虽然不能直接反映结构构件的强度、挠度及裂缝等情况，但能直接表明结构构件所处的极限状态，故在结构计算中不必再进行结构裂缝的验算。5.
35、2材料5.2.2 此条与现行国家标准建筑抗震设计规范)GB50011相一致，以保证结构某部位出现塑性饺以后具有足够的转动能力和耗能能力。另外，美国混凝土协会CodeRequirements for Nuclear Safety Related Concrete Structures (ACI 349)中对具有抗爆性能材料有如下要求:混凝土受压强度f最低取3000psi;钢筋的屈服强度最大值取60000psi，同时对钢筋的力学性能要求:1 试验得到的实际屈服强度不得超过给定屈服强度18000psi(再次实测不得超过此值3000psi)。2 实际极限抗拉强度与实际抗拉屈服强度之比不应小于1. 25
36、0 5.3 爆炸的冲击波参数5.3.1 在国外，一般由专业咨询公司结合石油化工装置性质、平面布置(主要是泄漏点布置)、风向等因素，运用安全模拟分析软件，模拟计算建筑物所处位置的爆炸冲击波参数。或者，根据相应的标准或技术规定确定爆炸冲击波基本参数。本条给出的两种冲击波参数，参考了美国制造化学家协会Siting and Construction of New Control Houses for Chemical Manufacturing Plants (SG-22)的相关规定。该指南定义抗爆建筑物要足以抵抗外部装置爆炸所产生的冲击波超压为69kPa，作用时间为20ms。这大概相当于一个球体在自
37、由空气中爆炸lUSton TNT在距中心距离30.5m(100ft)处所产生的冲击波超压。对于冲击波超压为20kPa(2.9psi)、持续时间为100ms的冲击波，它近似相当于直径60m、高4m包含6%乙:皖的气体爆炸，距中心距离75m处产生的冲击波超压。一般情况下，控制室抗爆只考虑蒸汽云爆炸，对于压力设备爆炸、液体爆炸等的影响一般不予考虑。爆炸波波形的简化图形如图1、图2。设计计算时只考虑、正压区而忽略负压区，为了简化同时忽略升压段，从而简化成三角形的波形。 43 压力l升压段Pso 时间Patm 负压区图l自然波形压力A增压直线法L忽略负压区/ 时间to 图2设计波形to一冲击波到达时间5
38、.4 作用在建筑物上的爆炸荷载5.4.1-5.4.3 图5.4.1源自美国土木工程师协会Designof Blast Resistant Buildings in Petrochemical Facilities 。图5.4.3源自美国军事规范Structuresto Resist the E f f ect of Accidental ExplosionsTM5-1300。根据美国土木工程师协会Design01 Structures to Resist Nuclear Wea户。sEffectsCASCE No. 42)，前墙荷载如图3。Prk !r(t) PS人.，队主运/凡。(t叫t)图
39、3设计波形 44 从图中可以看出，在tc以前，前墙反射压作用，从tc到句，前墙正超压和动压共同作用。公式中tc为反射压持续时间。5.5 荷载效应组合5.5.1 对于没有爆炸荷载参与的结构构件的承载力极限状态以及正常使用极限状态，其荷载效应组合按照现行国家标准建筑结构荷载规范)GB50009的强制性条文执行。，爆炸荷载本身属于偶然荷载作用，它本身发生的概率极小，作用的时间很短，但量值很大，起控制作用，依据现行国家标准建筑结构荷载规范)GB50009，不再考虑其与风、雪、地震荷载的组合作用。5.6 结构动力计算5.6.2 为了满足抗爆结构的塑性变形能力，设计时应保证构件首先出现受弯裂缝和钢筋屈服，
40、防止过早地发生斜裂缝破坏，即为抗剪留出稍大的安全储备。5.6.3 本条参考了现行国家标准人民防空地下室设计规范GB 50038中有关钢筋混凝土构件容许延性比的相关规定。该规范一般按表1取值。表1钢筋混凝土构件的设计延性比构件受力状态功能要求中心受压受弯大偏压小偏压元明显残余变形1. 5 1. 5 1-. 31. 5 1.11.3 一般防水防毒要求3 1.53 1.31.5 1. 11. 3 无密闭及变形控制要求35 1.53 1.31.5 1.11.3 5.6.4 本条中表5.6.4的数据源自美国土木工程师协会Designof Blast Resistant Buildings iPetroc
41、hemical Fcilities。美国棍凝土协会CodeRequirements for Nuclear Safety Re 1ted Co町reteStructures CACI 349)中对容许延性比以及塑性转 45 角的规定如下:延性比是构件最大允许位移Xm与有效屈服点位移Xy的比值，见图4。为了得到有效屈服位移，构件截面惯性矩应取0.5CIg+Ic，)。构件之最大变形不应降低构件的使用功能，同时不能削弱相关系统及部件的安全性。对于梁(次梁)、墙、板等受弯构件，容许延性比可取0.05/(p-p)且不超过10，但为在冲击荷载时保证结构整体性其延性比不应大于3.0。性矩沿构件是连续的;还因
42、为混凝土的弹性模量随应力增长而变化，使问题变得更加复杂。因此变形计算中使用平均惯性矩。通常的做法是先假定构件的配筋As，核算构件的延性比、转角是否满足要求。p叫hRM扣/-_! 司n/Xy:x￥X二位移5.7构件设计5.7.2 在实践中，不同等级材料的平均屈服强度高于规范中给定的材料强度值，抗爆设计中采用系数h以考虑这种情况，该系数与材料的应变速率无关。当考虑材料特性与应变速率变化的影响时，采用Ydif的系数。Ydif随应变速率的增大而增大;钢筋?昆凝土应变速率随配筋率的变化而变化。表5.7.2给出的dif基于如下应变速率而定:O.OOOlin/in/ms(受弯);0. 0000.2/in/i
43、n/ms(受压)。现行国家标准人民防空地下室设计规范)GB50038，根据构件受拉、受压、受弯、受剪和受扭等不同受力状态，规定了在爆炸动荷载作用下，材料的动力强度设计值可取静荷载作用下的材料强度设计值乘以材料强度综合调整系数，具体数值如表2所示。表2材料强度综合调整系数图4理想的位移一抗力一延性关系当受弯控制时，构件任意塑性镜的转动承载能力re(弧度)可取0.0065(d/c)，但不应超过O.07rad(d为构件截面有效高度，即从极限受压纤维到受拉钢筋中心的距离;c为受压区最大应力纤维至截面中和轴的距离)。按照上述公式进行构件塑性镜的转动能力计算，从实验结果到计算结果，其平均值为1.47，标准
44、差为0.490上式计算而得的屈服转角在O.025弧度0.075弧度(1. 404. 30)之间变化。因为没有足够的实验数据说明梁的转动能力超过O.07弧度(40)时的变化情况，因此尽管按照上式可以算得较大的屈服转角，但仍将O.07弧度作为最高限制。从钢筋混凝土构件的工作过程来看，在荷载的作用下，随着构件挠曲，全部钢筋屈服;钢筋在达到屈服阶段内，当挠度发展到相当于20支座转角时，受压混凝土被压碎。5.6.7 确定泪凝土构件的挠度无论在弹性或是在塑性范围内都是十分复杂的。这是因为，由于裂缝的开展，构件横截面的有效惯材料种类综合调整系数HPB235级(Q235钢1. 5 HRB335级(Q345钢)
45、1. 35 热轧钢筋(钢材)HRB400级(Q390钢)1. 20(1. 25) RRB400级(Q420钢)1. 2 C55及以下1. 5 混凝土C55C80 1. 4 该系数除了考虑普通工业与民用建筑规范中材料分项系数，还考虑了材料快速加荷作用下动力强度的提高系数，并是在对防空地下室结构构件进行了可靠度分析后结合诸项因素综合确定的，且已经考虑了泪凝土龄期效应的影响。 47 5.8结构构造5.8.1 除了剪力墙两端设置暗柱加强以外，抗爆门上的爆炸荷载也要通过门框墙承担，门框墙应加强，以保证爆炸后不影响门的正常使用。5.8.2 屋面板及外墙单面配筋率按有效截面面积计算。配筋率限值参考了现行国家
46、标准建筑抗震设计规范)GB50011的相关规定。根据美国泪凝土协会CodeRequirements for Nuclear Safe ty Related Co町reteStructures CACI 349):当钢筋的屈服强度为240N/mm2时，钢筋棍凝土墙体及板截面上主筋的配筋率应不小于1%;当钢筋的屈服强度为410N/mm2时，钢筋混凝土墙体及板截面上主筋的配筋率应不小于0.6%;根据钢筋的屈服强度，钢筋棍凝土截面受力钢筋的最小配筋率应满足240/fy Cfy的单位psi)的要求。在另一个方向，分布筋截面积之和应不小于受力钢筋截面积之和的20%，且两根钢筋的间距不大于150mm。当墙体和屋面板截面厚度为250mm400mm时，配筋较为便利。5.8.4 焊接时产生的热量也会引起钢筋性能的变化，导致强度降低。焊接区冷却后的收缩又可能导致钢筋的内应力，甚至引起断裂。5.9基础设计5.9.3 动力反应的最大值可以理解为不考虑时间效应的静荷载作用下的结构总抗力，在任何情况下基础的承载力都不能小于所支承的结构构件极限承载力。5.9.4 现行国家
