[PDF] GB 50779-2012 - 中国标准 英文版
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| GB 50779-2012 | RFQ | 点击询价 | <=8 | 石油化工控制室抗爆设计规范(不含条文说明) |
| 基本信息 | |
|---|---|
| 标准编号 | GB 50779-2012 (GB50779-2012) |
| 中文名称 | 石油化工控制室抗爆设计规范(附条文说明) |
| 英文名称 | Code for design of blast resistant control building in petrochemical industry |
| 行业 | 国家标准 |
| 中标分类 | P72 |
| 国际标准分类 | 71.010 |
| 字数估计 | 59,581 |
| 引用标准 | GB 50010; GB 50011; GB 50016; GB 50019; GB 50160; GB 8624 |
| 标准依据 | 住房和城乡建设部公告第1408号 |
| 发布机构 | 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 |
| 范围 | 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。 |
GB 50779-2012: 石油化工控制室抗爆设计规范(不含条文说明)
GB 50779-2012 英文名称: Code for design of blast resistant control building in petrochemical industry
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
Ecd_——混凝土动弹性模量；
Es——钢筋弹性模量；
fdc——混凝土的动力强度设计值；
fdu——钢筋的动力强度极限值；
fdy——钢筋的动力强度设计值；
fu——钢筋强度极限值；
fyk——钢筋强度标准值；
f′ck——混凝土抗压强度标准值；
fy——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；
Ft——作用在构件上的力(时间的函数)；
P——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——环境标准大气压；
Pb——作用在后墙上的有效冲击波超压；
Pr——峰值反射压力；
Ps——停滞压力；
Pso——爆炸冲击波峰值入射超压；
qo——峰值动压；
Qd——与冲击波压力和作用时间等效的静力荷载；
Ru——结构构件在给定截面及配筋时提供的极限抗力；
SGK——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；
γG——永久荷载分项系数；
γQi——可变荷载分项系数；
γB——爆炸荷载分项系数。
2.2.3 几何参数
As——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；
Ia——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——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；
Xm——结构构件弹塑性变位；
Xy——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；
Ce——等效峰值压力系数；
Iw——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；
Cd——拖曳力系数；
γdif——材料的动力荷载提高系数；
Lw——冲击波波长；
L0——构件跨度；
Me——等效质量；
m——构件质量；
γsif——材料的强度提高系数；
Td——等效为三角形荷载的冲击荷载作用时间；
TN——质点振动周期；
ta——冲击波到达后墙时间；
tc——反射压持续时间；
td——正压作用时间；
te——前墙正压等效作用时间；
tr——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——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；
Ψci——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。
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。
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护门，其耐火完整性不应小于1.0h。
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)×2400mm(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；
4)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 建筑结构
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》GB 8624-2006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》GB 8624-2006规定的C级。
4.3.3 吊顶构造应符合下列要求：
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1.0mm，布置间距不应大于1.2m，表面应镀锌。
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1kg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。
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HRB 400级热轧钢筋，也可选用符合抗震性能指标的HRB 335级热轧钢筋；箍筋宜选用符合抗震性能指标的HRB 335、HRB 400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1.25。
2 钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。
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 冲击波峰值入射超压最大值可取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：
波速
式中：U——波速(m/s)；
Pso——爆炸冲击波峰值入射超压(kPa)。
2 峰值动压可按下式计算：
峰值动压
式中：qo——峰值动压(kPa)；
Patm——环境标准大气压(kPa)。
3 冲击波的波长可按下式计算：
冲击波的波长
式中：Lw——冲击波波长(m)；
td——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。
图5.4.1 封闭矩形建筑物上的爆炸荷载
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：
峰值反射压力
式中：Pr——峰值反射压力(kPa)。
2 停滞压力可按下式计算：
停滞压力
式中：Ps——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+1.0，侧墙及屋面、后墙取-0.4。
3 前墙正压等效作用时间可按下列公式计算：
前墙正压等效作用时间
式中：Iw——正压冲量；
S——停滞压力点至建筑物边缘的最小距离，取H或B/2中的较小值(m)；
te——前墙正压等效作用时间(s)；
tc——反射压持续时间(s)。
5.4.3 作用在侧墙上以及平屋顶建筑物(屋面坡度小于10°)屋面上的有效冲击波超压及其升压时间，可按下列公式计算：
作用在侧墙上以及平屋顶建筑物(屋面坡度小于10°)屋面上的有效冲击波超压及其升压时间
式中：Pa——作用在侧墙及屋面上的有效冲击波超压(kPa)；
Ce——等效峰值压力系数，按Lw/L1值查图5.4.3；
图5.4.3 等效峰只压力系数的确定
tr——侧墙及屋面有效冲击波超压升压时间(s)；
L1——冲击波前进方向结构构件的长度。侧墙计算时，取单位墙宽；屋面计算时，可根据荷载作用方向及需分析的构件，分别取屋面板的跨度或单位板宽、屋面梁的跨度等；后墙计算时，取建筑物高度H(m)。
5.4.4 作用在后墙上的有效冲击波超压及其作用时间，可按下列公式计算：
作用在后墙上的有效冲击波超压及其作用时间，
式中：Pb——作用在后墙上的有效冲击波超压(kPa)；
ta——冲击波到达后墙时间(s)；
D——冲击波前进方向建筑物宽度(m)；
trb——后墙上有效冲击波超压升压时间(s)。
5.4.5 当采用单自由度体系等效静荷载分析方法时，构件等效静荷载的计算应符合本规范附录A的规定。
5.5 荷载效应组合
5.5.1 无爆炸荷载参与时，对于承载力极限状态以及正常使用极限状态，结构构件的荷载效应组合应按国家现行有关荷载组合标准的规定进行计算。有爆炸荷载参与时，风、雪荷载、地震作用不应参与组合。
5.5.2 在有爆炸荷载参与时，对于承载力极限状态，结构构件各种荷载效应组合应按下式计算：
结构构件各种荷载效应组合
式中：R——结构构件抗力的设计值；
γG——永久荷载分项系数，取1.0；
γB——爆炸荷载分项系数，取1.0；
γQi——可变荷载分项系数，取1.0；
SGK——按永久荷载标准值GK计算的荷载效应；
SBK——爆炸荷载效应；
SQik——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应；
Ψci——可变荷载Qi的组合值系数，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定采用，可不计及屋面活荷载。
5.5.3 在有爆炸荷载参与时，对于正常使用极限状态，结构构件各种荷载效应组合应按下式计算：
结构构件各种荷载效应组合
式中：C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值。
5.6 结构动力计算
5.6.1 结构的动力分析宜对整体结构按时程分析法进行。条件不具备时，对于矩形建筑物，构件可按作用的爆炸荷载进行动力分析。当按等效静荷载法进行结构动力分析时，对屋面板、外墙等结构构件，宜分别按单独的等效单自由度体系进行动力分析。
5.6.2 钢筋混凝土结构构件，宜按弹塑性工作阶段设计。对于受弯构件，其抗剪承载力应高于抗弯承载力20％。
5.6.3 在爆炸荷载作用下，结构构件的延性比可按下列公式确定：
结构构件的延性比
式中：μ——结构构件的延性比；
Xm——结构构件弹塑性变位(mm)；
Xy——结构构件弹性极限变位(mm)；
[μ]——结构构件的允许延性比，按表5.6.3采用。
表5.6.3 结构构件的允许延性比
5.6.4 在爆炸荷载作用下，结构构件的弹塑性转角可按下列公式确定：
结构构件的弹塑性转角
式中：θ——结构构件的弹塑性转角(见图5.6.4)；
△——跨中变形(mm)；
L0——构件跨度(mm)；
[θ]——结构构件的弹塑性转角允许值，按表5.6.4采用。
表5.6.4 钢筋混凝土结构构件的弹塑性转交允许值
5.6.5 采用单自由度体系进行构件的动力分析时，其等效质量的运动方程可按下列公式表达：
其等效质量的运动方程
式中：KLm——传递系数；
Km——质量传递系数，计算方法按本规范附录B采用；
KL——荷载或刚度传递系数，计算方法按本规范附录B采用；
m——构件质量(kg)；
a——质点运动加速度(m/s2)；
k——构件刚度，计算方法按本规范附录A采用；
y——质点位移(m)；
F1——作用在构件上的力(时间的函数)(N)。
5.6.6 采用单自由度体系进行构件的弹塑性动力分析时，其等效质量和振动周期可按下列公式计算：
等效质量和振动周期
式中：Me——等效质量(kg)；
TN——质点振动周期(s)。
5.6.7 构件截面平均惯性矩应按下列公式计算：
构件截面平均惯性矩应
式中： Ia——构件截面平均惯性矩(mm4)；
Ig——混凝土构件对形心轴的毛截面惯性矩，不计钢筋影响(mm4)；
Icr——混凝土开裂截面惯性矩(mm4)；
b——构件截面宽度(mm)；
d——构件截面有效高度(mm)；
As——构件配筋面积(mm2)；
Es——钢筋弹性模量(N/mm2)；
Ecd——混凝土动弹性模量，可取静荷载作用时的1.2倍(N/mm2)。
5.7 构件设计
5.7.1 构件的承载力可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定进行计算，其中材料强度设计值应用材料的动力强度代替。
5.7.2 材料的动力强度应按下列公式计算：
材料的动力强度
式中：fdu——钢筋的动力强度极限值(N/mm2)；
γsif——材料的强度提高系数，按表5.7.2取值；
γdif——材料的动力荷载提高系数，按表5.7.2取值；
fdy——钢筋的动力强度设计值(N/mm2)；
fdc——混凝土的动力强度设计值，(N/mm2)；
fu——钢筋强度极限值(N/mm2)；
fyk——钢筋强度标准值(N/mm2；
f′ck——混凝土抗压强度标准值(N/mm2)。
5.7.3 在爆炸荷载作用下，钢材的弹性模量及钢材和混凝土材料的泊松比，可不计入动荷载的影响。
5.7.4 对不直接承受或者传递爆炸荷载的结构构件，可不计入结构振动引起的动力作用。
5.8 结构构造
5.8.1 剪力墙两端和抗爆门门框墙应设暗柱加强，且应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011有关边缘构件的规定。
5.8.2 屋面板及外墙应双面配筋，单面竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25％，并不应大于1.5％。屋面板的最小厚度不应小于125mm，墙体的最小厚度不应小于250mm。
5.8.3 剪力墙及框架构造应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。
5.8.4 钢筋宜采用搭接接头。
5.8.5 当地坪作为外墙的支座时，宜设刚性地坪。刚性地坪的最小厚度不应小于150mm，并应双面配筋。
5.9 基础设计
5.9.1 在无爆炸荷载参与时，基础设计可按国家现行有关基础设计标准的规定要求进行计算。
5.9.2 在有爆炸荷载参与时，基础设计应进行地基承载力验算、基础抗倾覆及抗滑移验算。
5.9.3 设计时，应采用外墙爆炸荷载、屋顶爆炸荷载、恒荷载、活荷载同时组合的动力反应最大值。
5.9.4 当采用天然地基时，基础设计应符合下列要求：
1 进行地基土承载力验算时，爆炸荷载作用情况下地基土的允许承载力可取其特征值的2倍。
2 验算基础抗倾覆时，基础抗不平衡侧向动力荷载的倾覆安全系数应取1.2，不计入活荷载的影响。
3 抗滑移验算时，抗滑移安全系数应取1.05。当计入基础的被动土压力增加抗滑能力时，基础的被动土压力应取不平衡荷载的1.5倍，不平衡荷载应取总动水平荷载减去摩擦阻力。
5.9.5 当采用桩基础时，基础设计应符合下列要求：
1 桩基础在爆炸荷载作用下的允许垂直承载力，可取其垂直承载力极限值。
2 桩基础在爆炸荷载作用下的水平允许承载力，可取其水平极限承载力。计入基础的被动土压力与桩共同抵抗爆炸水平力时，桩基的最终水平承载力及作用在基础墙及基础上的被动抗力组合后，不应小于所有所需水平抗力的1.5倍。
5.9.6 基础埋深不宜小于1.5m。设计时可计入刚性地坪对基础的嵌固作用(图5.9.6)。
图5.9.6 墙体与基础、室内地面层板连接
5.9.7 独立基础宜设系梁。
6通风与空调设计
6.1 一般规定
6.1.1 抗爆控制室的重要房间、一般房间的空调系统宜分开设置。
6.1.2 重要房间的通风空调系统的供电可靠性应与生产装置一致。
6.1.3 通风空调设备宜与建筑物的火灾报警系统联锁，火灾发生时应自动关闭防火阀及空调系统的电源。
6.1.4 新风及回风应过滤，并应设化学过滤器。新风过滤器宜采用C3级粗效过滤器和Z2级中效过滤器，回风应采用C3级粗效过滤器。
6.1.5 运行空调机与备用空调机之间，宜设置故障自动切换、定时自动切换。
6.1.6 重要房间的空调设备的启停及故障报警信号应引至集散控制系统(DCS)。
6.1.7 抗爆控制室的排烟系统设计，应符合下列规定：
1 对于总层数为一层，两个相邻疏散外门的间距大于或等于40m的内走道，应设置机械排烟系统。
2 对于总层数为二层的抗爆控制室，且两个相邻疏散外门的间距......