石油化工企业抗爆控制室结构设计分析

石油生产的产品种类多种多样， 容易发生燃烧现象， 甚至产生爆炸。 这样一来， 严重影响该企业的发展， 对该企业带来了严重的不良影响。 这时， 抗爆控制室应运而生。 控制室对整个化工生产起到一个控制和领导作用。 它对平时的生产进行监督， 避免发生爆炸现象。 控制室担负着越来越重的责任， 对控制室结构的要求越来越高。 需要重点关注控制室的防爆能力， 希望可以减少对石油化工企业的危害。 尤其是在生产的过程中， 往往容易产生易燃易爆的物质， 而且生产环境是高温高压的， 这样一来， 极容易发生不良现象， 造成灾害。 因此， 控制室就需要进行合理的设计， 作为整个生产的不可或缺部分， 它的设计是至关重要的。对抗爆控制室进行分析， 不能忽略一个名词， 它就是爆炸荷载。 爆炸荷载不同于传统的静荷载， 它具有很强的特殊性。在进行控制室设计时， 需要考虑它。 要保障装备和工作人员
的安全， 一旦发生爆炸事故， 立即采取控制措施， 减少对企业的危险和损害 。
1 爆炸荷载的作用

对于抗爆控制室而言， 不仅仅针对的是常规荷载， 而且还要抵抗爆炸荷载。 爆炸荷载是一种具有高爆发性的荷载，威力是相当大的， 其产生的威力远高于地震荷载以及常规荷载等， 因此在抗爆控制室的设计时应考虑这一因素。 爆炸是各种化学物质触碰瞬间发生化学反应而产生的一种化学现象，在发生爆炸时， 爆炸的中心会产生极大的压力并与周围形成压力差， 由此产生了一股气流推动着声波向四周推进。 爆炸荷载虽是一次性的， 但它产生的危害也是极大的。
2 结构设计的基本规定
2.1 设计的依据

随着我国的科技水平不断提高， 建筑行业的发展越来越好， 但在抗爆建筑方面与发达国家相比仍显不足。 我国在这方面的研究相对欠缺， 目 前抗爆控制室的标准还是主要参考国外标准。
2.2 规则标准

依照设计规范中的条例进行设计， 要求当爆炸发生时， 控制室的结构不能发生较大的变化， 允许出现一定的损坏， 但是必须要在能进行修复的范围之内。 准确分析爆炸荷载， 以此为基础来确定控制室的变形程度， 根据爆炸的特点来设计控制室的结构， 使控制室的性能满足规范要求。爆炸所产生的影响是不确定的， 因此在控制室结构设计时， 不仅局限于例行的计算， 更应注重对整个控制室的结构体系设计。 在建设控制室时， 可以采取钢筋混凝土的结构进行矩形平面的设置， 单层最优， 多层控制室与一层控制室结构相比， 其安全性能相对不足。爆炸波是由于发生爆炸的现象， 在空中形成的一种冲击波和压力波。 这两种波存在不同的形式， 如图 1 所示。

2.3 设计方法

抗爆控制室的设计采取动力分析法， 该分析方法主要分为两类 ： 单自由度体系动力分析和等效静荷载分析方法。
2.4 设计原理
2.4.1 结构方面

控制室通常是采用防爆结构来进行设计的， 外防爆剪力墙与内框架柱分离， 以实现外防爆墙消散爆炸水平荷载、 内框架不受水平爆炸荷载（仅垂直荷载） 的目 的， 保证主体结构安全。
2.4.2 作用原理

若石油化工生产时发生了爆炸， 爆炸所产生的爆炸力会贯穿控制室墙面， 因此要利用屋面板， 将荷载传递给墙边，再传递给控制室的基础。 内部的框架只适合承担竖向的荷载。
2.5 变形方面

控制室在遭受爆炸时， 要求变形程度较小， 这就要求构件的延展性和弹塑性较好。
2.6 材料方面

选取好的材料， 承受的压力较强， 产生的形变较好。
3 设计的流程
3.1 前期准备

做好施工现场的勘测， 合理的运用建筑知识， 确定控制室的前墙和后墙等结构设计。

3.2 结构方面

在前期准备的基础之上， 根据实际情况利用建筑软件进行控制室的设计。 通常情况下， 重点关注外围剪力墙的承受能力， 需要对地震和爆炸有一定的抵抗能力。
3.3 计算过程

控制室结构设计本质是通过计算爆炸力来确定材料和结构， 通过对爆炸荷载的数据参数、 变形结果、 旋转角等进行详细的计算， 根据最终的计算结果对控制室设计方案进行优化，达到最优的结果。 设计完成后应对设计的结构进行初步验证，保证结构的稳定性。
3.4 施工图纸的绘制

在绘制图纸时， 需将尺寸、 材料强度、 考虑和未考虑爆炸情况的计算结果综合考虑， 墙面通常设计为防爆墙， 而配筋是影响构件材料的性能的重要因素之一， 图纸应准确表明，不可随意增大或者减小
4 工程实例

某抗爆控制室长为 48cm， 宽为 39cm， 高为13cm， 在这样的情况之下， 其内部还有一个支架， 支架的作用是支撑整个控制室， 将这个支架设为长23cm、 宽 34cm， 采取等效荷载法进行， 利用公式可计算爆炸荷载的大致范围， 选择出合适的构件， 设置前墙和后墙的厚度。 通常将墙板设计进行简化，上至屋面板， 后到抗爆墙基础， 简图如图 2所示。

主墙和侧墙的计算公式不同， 不可直接等同。 计算延比性时要多次重复计算， 减少由于人为失误而造成的误差。 一般情况下， 延比性若小于规范值， 说明墙板的厚度适中， 若大于范围值， 需进行改进， 重新计算， 使计算结果低于规范值，从而满足要求。 如图 3 所示， 纵轴是最大延性数值， 横轴是爆炸荷载值， 曲线表示延比性随着荷载值的变化而变化， 从图 3即可得出最终的结果。

5 结束语

综上所述， 对于石油化工企业而言， 设计抗爆控制室是相当重要的。 设计时要考虑到整体设计、 构建材料等。 本文针对工程进行分析， 不断地改进石油化工企业的防爆控制室的结构， 达到完美的结构， 增强抵御爆炸的能力。

来源：客道巴巴