有鑒於國內爆炸事件頻傳，造成人員傷亡及企業設備重大損失，國家安監總局（當時尚未更名為國家應急管理部）於2017年發布了《化工和危險化學品生產經營單位重大生產判定標準(試行)》。其中第十三條規定控製室或機櫃間麵向具有火災，爆炸危險性裝置一側不滿足國家標準關於防火防爆的要求。

本文就此規定來研究現行的國家標準關於防火防爆要求並參考國內外的規範中在控製室及機櫃間或其他類似建築物當麵向爆炸隱患時，設置幾種可行的防火抗爆牆，以有效降低爆炸隱患帶來人員傷亡及設備的重大損失。

在化工行業中，如何降低爆炸的隱患一直是國內專注的話題。首先國家應急管理部規定第十三條主要的目的在要求生產企業在控製室及機櫃間等重要設施能起到防火防爆的要求，在火災爆炸事故中，能有效保護控製室作業人員的生命，並對控製室及機櫃間的控製係統保持正常運作的功能。

其中所涉及到國家現行的標準規範主要包括《石油化工企業設計防火標準》（GB50160-2008）和《建築設計防火規範》（GB50016-2014）。

針對具有火災爆炸危險性的化工和危險化學品企業控製室及機櫃間應滿足以下要求：

（1）其麵向具有火災，爆炸危險性裝置一側的安全防護距離應符合《石油化工企業設計防火標準》（GB50160-2008）表4.2.12等標準規範條款提出的防火間距要求【注2】，且控製室，機櫃間的建築，結構滿足《石油化工控製室設計規範》（SH/T3006-2012）第4.4.1條等提出的抗爆強度要求；

（2）麵向具有火災，爆炸危險性裝置一側的外牆應為無門窗洞口耐火極限不低於3小時的不燃燒材料實體牆。

根據對上述規範的解讀，在執行上如何確認抗爆強度？現行的建築規範除了《石油化工企業設計防火標準》及《建築設計防火規範》外，還有哪些灰色地帶需要國外及國內規範進一步完善防火防爆設計？針對爆炸衝擊波是如何規定及取值？如何進行爆炸分析？需要哪些信息來確認爆炸衝擊波的數據？爆炸衝擊波作用在不同防火間距的建築物本身的受力情況如何？如何選擇滿足現場條件情況的防火抗爆牆的解決方案？

本文將一一將散落在各處的國內外規範整理並提供相應的分析計算及可行性的解決方案論述，供政府部門，設計院，專家庫和相關企業參考並望指正。

在引用國內外規範及量化數據前，91桃色APP污下载先從爆燃還是爆炸的差異說起。從NFPA 68爆炸泄壓指南的 3.3.4 和 3.3.6對爆燃（Deflagration)及爆炸（Detonation)的定義。爆燃（Deflagrations)是可燃的區域爆炸速度小於聲速的傳播；爆炸（Detonation)是可燃的區域爆炸速度大於聲速的傳播。

首先在針對爆炸的速度上，NFPA 68已經將爆炸的特性進行了劃分。目前針對化工行業危險品的爆炸都是屬於爆燃（Deflagrations)的範圍。

對於爆炸（Detonation)的範圍多數為軍工企業的炸藥爆竹雷管，其爆炸速度是超越聲速，因此不在本文探討的範圍內。

為了文章描述的方便性，本文仍統稱爆炸（Explosion)來描述，以方便讀者在理解上的方便。但爆炸傳播速度上及範圍有其不同的定義。

國內的化工爆炸的傳播速度基本上都是屬於NFPA 68爆炸泄壓指南中小於聲速的爆燃範圍，其中種類包括蒸氣雲爆炸（VCE），壓力容器爆（Pressure Vessel），凝聚相爆炸（液態或固態）及粉塵爆炸（Dust)，但NFPA 68的爆炸泄壓指南隻是針對室內的爆炸進行分析計算及提供防護做法。相對於《石油化工工廠布置設計規範》（GB50984-2014）中，對於爆炸危險源的定義僅局限在蒸汽雲爆炸的設備。關於粉塵爆炸及壓力容器的國標規範則是參考《粉塵爆炸安全規程》（GB15577-2018）以及《粉塵爆炸泄壓指南》（GB/T15605-2008）（類似於NFPA 68爆炸泄壓指南），主要是針對存在粉塵爆炸危險場所及設備的泄壓及爆炸的解決措施。

還有其他針對除塵器（GB/T17919-2008），鬥提機及噴塗設備在木材加工，飼料加工（GB19081-2008），粉末靜電工藝（GB15607-2008）等行業的防爆規範，本文不一一列舉。然而這些國標規範隻針對麵對來自建築物內的爆炸危險源。

對於麵對外來的爆炸的建築物如何進行爆炸量化分析，國外比較常用的規範是石化廠房防爆設計（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities ），而此內容也大量被借鑒於《石油化工控製室抗爆設計規範》（GB50779-2012）之中。例如，如何確認爆炸衝擊波的參數規定。

根據《石油化工控製室抗爆設計規範》（GB50779-2012）5.2.1的規定，“控製室抗爆設計采用的峰值入射超壓及相應的正壓作用時間，應根據石油化工裝置性質以及平麵布置等因素進行安全分析綜合評估確定；當未進行評估時，也可按下列規定確定，並應在設計文件中說明：1 衝擊波峰值入射超壓最大值可取21kPa，正壓作用時間可為100ms;也可衝擊波峰值入射超壓最大值取69kPa,正壓作用時間取20ms。”【注6】如果91桃色APP污下载參考國外規範石化廠房防爆設計（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities, P.21-22 “Commonly used criteria includes SG-22 (withdrawn), and CIA 9being revised). Both documents specify at least two blast overpressures for buildings spaced 100 feet(30 meters) from a vapor cloud explosion hazard as follows: a. High pressure, short duration, triangular shock loading: Side-on overpressure of 10 psi (69kPa) with a duration of 20 milliseconds. b. Low pressure, long duration triangular loading: Side-on overpressure of 3 psi(21kPa) with a duration of 100 milliseconds.” 不難發現其引用的來源於此。

但問題是目前國內安全評估機構沒有能力也沒有相應的國標及第三方合法認可軟件來進行安全分析綜合評估。如果隻用《石油化工控製室抗爆設計規範》（GB50779-2012）的指定參數來進行設計，91桃色APP污下载發現其國外的數據是建築物在距離蒸氣雲爆炸30米（備注：國標規範並沒有提到與爆炸的防火距離的條件）的情況來進行爆炸衝擊波的取值，如果將來真的發生爆炸，如何保證控製室的人身安全及設備的正常運營？可惜的是當GB50779-2012的規範進行重新修訂發出的征求意見稿時，91桃色APP污下载發現規範征求意見稿還是沒有交代如何進行爆炸安全性評估。可參考《石油化工建築物抗爆設計標準（征求意見稿）》（GB/T50779-201X）3.0.1抗爆建築物的抗爆要求，爆炸衝擊波超壓應通過爆炸安全性評估確定。【注7】所以國內規範參編單位在了解並引用國外類似規範下，如何解決爆炸安全性評估？這也成為後續在量化爆炸衝擊波時無法明確的難解之謎。

在分析爆炸危險源之前，首先必須確認築物距離爆炸危險源的防火間距是否滿足要求，不論是新建或者改建項目防火間距是在設計時必須考慮的重要因素。

防火間距的要求可以從《石油化工企業設計防火標準》（GB50160-2008）表5.2.1設備、建築物平麵布置的防火間距中確認控製室或機櫃間在可燃氣體或者液體的設備根據不同的容積下，應至少滿足15米的防火間距要求。【注8】從《石油化工工廠布置設計規範》（GB50984-2014）的條文解釋中續表5【注9】已經將爆炸危險源的設備舉例列舉出來。可以針對表內提到的設備判定為爆炸危險源來進行後續的爆炸分析。

就先前提到國標規範的理解及要求後，針對爆炸分析計算的步驟主要分成三個部分。第一個部分是爆炸衝擊波的量化取值。第二部分是爆炸衝擊波作用在建築物本身的量化取值。第三個部分是防火抗爆牆的量化取值。

3.1爆炸衝擊波的量化取值

首先針對爆炸衝擊波的量化取值，如先前所述，在國內項目上由於缺少安全評估的相關規定及具有能力量化的評估機構來提供爆炸衝擊波的具體數據，往往退而求其次選擇采用《石油化工控製室抗爆設計規範》（GB50779-2012）的21kPa,100ms來作為設計數據。

 圖1. 爆炸衝擊波曲線圖

如果91桃色APP污下载參考石化廠房防爆設計（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities的介紹，目前主要有三種方法。第一種是TNT當量法；第二種是Baker的Strehlow曲線法；第三種是TNO多能法。

第一種方法針對蒸氣雲提供了不正確的結果，其他兩個方法中的曲線提供了火焰的速度或者爆炸的威力。這些曲線用來選擇實際超壓的數據。

另外針對國外常見的爆炸模擬軟件有DNV的EXIM，ANSYS的LS-DYNA，Gexcon的FLACS等對於爆炸模擬分析軟件的可靠性，目前國家沒有標準來進行確認。

另外爆炸模擬分析軟件在分析時必須提供的信息，往往客戶無法提供相關的信息例如泄爆的位置，爆炸的反應機製，環境氣體等數據，以至於爆炸模擬分析軟件無法進行精確計算。究竟與實際發生的情況是否有落差，目前不得而知。

因此，如果當石油化工建築物抗爆設計標準征求意見稿通過審核並實施，取消原石油化工控製室抗爆設計標準中的爆炸荷載值，明確了爆炸衝擊波超壓應由評估確定。在目前安全評估機構的技術能力上，將很難實施。這個灰色地帶還需進行填補，方能提供合理的爆炸衝擊波的量化，以及後續針對既有建築物或者新建建築物受力值的參考。

3.2爆炸衝擊波作用在建築物本身的量化取值

建築物受力於爆炸衝擊波量化分析基本上按照《石油化工控製室抗爆設計規範》（GB50779-2012）第5.3節爆炸的衝擊波參數中提供的計算公式進行計算分析。

當爆炸危險性裝置或物質發生爆炸時產生爆炸衝擊波將分別作用在麵向危險源建築物的前牆、側牆屋麵、後牆，產生的爆炸衝擊波超壓也會有所不同。

前牆（迎爆麵）第一時間接受爆炸衝擊波持續時間最長且產生反射所以爆炸衝擊波峰值超壓最大。側牆及屋麵因為平行於爆炸衝擊波前進方向且不產生反射所以承受的爆炸衝擊波超壓最小。由於爆炸衝擊波在前進過程中會出現反作用力及爆炸衝擊波過後會形成負壓作用在後牆，所以後牆承受爆炸衝擊波超壓會大於側牆屋麵小於前牆。

爆炸衝擊波作用在建築物時所產生的衝擊波超壓形式，見下圖：

圖2.爆炸衝擊波對建築的受力情況圖

3.3防火抗爆牆的量化取值

計算出前牆、側牆屋麵、後牆所承受的爆炸衝擊波超壓後，結合原建築物整體結構進行爆炸荷載驗算。

按應急管理部的第十三條要求的做法是在控製室或機櫃間麵向具有火災、爆炸危險裝置一側為不燃3小時防火牆。如果不考慮應急管理部的規定，發生爆炸時，控製室或機櫃間在非麵向爆炸隱患的其他區域如側牆，後牆及屋麵都可能受到爆炸衝擊波的影響。

所以針對改建項目91桃色APP污下载一般隻考慮外牆滿足防火時效3小時並滿足抗爆強度。如果原有建築物整體結構無法滿足爆炸衝擊波，則由專業廠家提供防火抗爆牆來滿足應急管理部的最低要求。

如果按石油化工建築物抗爆設計標準（GB/T50779征求意見稿）的規定，當受力情況小於6.9kPa時，建築物的屋麵、側牆及後牆的結構隻需按3.0.8的要求來設計，不需要進行結構加固。根據兵器五院試驗，入射超壓不大於6.9kPa時僅門窗（框、玻璃）破壞，而牆體屋麵板均可承受6.9kPa入射超壓作用，但還是有待編製單位進一步提出解釋。

值得一提的是，就目前的國標《石油化工控製室抗爆設計規範》（GB 50779-2012）未對鋼結構構件的允許變形表進行規定。因此在遇到鋼結構建築物是否能滿足爆炸衝擊波的要求，沒有國標可以進行判定。

所幸的是此次《石油化工建築物抗爆設計標準》（GB/T50779-201X）表6.1.5（見下表）【注11】鋼結構構件的允許變形表已經選擇了石化廠房防爆設計（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities ）Table5.B.1.B（見下表） 及Table 5.B.2（見下表）: 關於Medium Response Limits for Steel Components的鋼結構構件允許變形表【注12】，來補足原有GB50779-2012規範的不足。空氣衝擊波超壓作用於鋼結構時，由於鋼結構具有較大的延性，所以框架柱、框架梁支撐的延性比都可以比2~3更大一些，尤其是承受偶然性爆炸的鋼結構更應如此。

表1.GB/T50779-201X表6.1.5

表2.Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities Table 5.B.1.B

表3.Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities Table 5.B.2

針對新建的廠房，在設計時基本上都已經考慮好防火間距及建築的防爆設計。但針對舊有廠房的控製室及機櫃間，由於時間久遠，許多信息都已遺漏，甚至儲存的危險品數量及品名涉及到客戶的商業機密，很難針對原有建築物進行結構計算完整的分析。

另外防火間距不滿足要求，需要整體拆遷所付出的成本可能是企業不願承擔的。另一方麵，當原有外牆無法滿足結構的要求時，一般可以在原有建築結構上進行加固，或者采取獨立式的防火抗爆牆來滿足應急管理部的要求。

關於建築物的結構加固可以參考《混凝土結構加固設計規範》（GB50367-2013）。其中加固的方法包括了增加截麵加固，體外預應力加固，外包型鋼加固，粘貼鋼板加固，粘接纖維複合材加固，預應力碳纖維複合板加固等等。

在完成爆炸分析計算後，由專業廠家來提供解決的方案。一般有五種應用方式。在設計規格要求上，91桃色APP污下载一般采用按目前的規範，防火抗爆牆需經過防火時效3小時CNAS認證檢測及1000kPa的TNT爆炸測試。

4.1內嵌式防火抗爆牆

內嵌式的做法主要是緊貼原有外牆，在室內側進行一道獨立的防火抗爆牆。其防火抗爆牆連接原有建築結構部件如結構柱及梁。這種做法的好處在安裝上比較便利，不需要太多登高作業。

但是對於原有外牆的障礙物必須移位，例如電纜管件或者消火栓箱或者與原有吊頂的衝突部份。

另外針對采光及通風的部分也要另外考慮是否增加照明及將通風係統移位到非麵向爆炸隱患處。

可參考下列概念設計節點做法。

圖3.內嵌式防火抗爆牆概念設計圖

4.2外掛式防火抗爆牆

與內嵌式做法雷同，也是緊貼原有外牆，在室外進行一道獨立的防火抗爆牆。其防火抗爆牆連接原有建築結構部件。但必須考慮建築沉降問題。如有麵向爆炸一側需保留進出口時，可采用三小時防火抗爆門鬥及甲級防火抗爆門的方式來解決。

不管是內嵌式或者是外掛式的防火抗爆牆，都是依附在原有建築物的結構上。因此必須提供結構計算證明能滿足爆炸衝擊波受力在建築物的計算，或者經過結構加固計算後，方能確認此方案可行。可參考下列概念設計節點做法。

圖4.外掛式防火抗爆牆概念設計圖

4.3獨立式防火抗爆牆

獨立式的防火抗爆牆和上述兩種內嵌式及外掛式的差別當原有建築物無法滿足爆炸衝擊波的受力情況時，采取的一個有效方案。

但此種做法除了需證明獨立式的防火抗爆牆本身結構能滿足鋼結構構件允許變形量之外，關於基礎設計的地基連接的抗彎矩及地基承載力計算後，防火抗爆牆基礎不至於傾覆。

從經濟上來說，此種方案較上述兩種方案較昂貴，並且施工難度較高，周期較長。另外涉及到地下管道及排水問題，需在設計時考慮好，以避免發生地下管道挖斷情況。

可參考下列概念設計節點做法。當爆炸衝擊波入射超壓較大時，可采用鋼筋混凝土框架式防火抗爆牆。

圖5.獨立式防火抗爆牆概念設計圖

4.4 噴塗式防火抗爆牆

噴塗式的防火抗爆牆在國外比較常見。主要是透過聚脲防爆塗料噴塗在原有件組牆體，透過拉伸強度及撕裂強度來抵擋爆炸衝擊波。目前經我司（上海騰喜建築工程有限公司）在CNAS認證的爆炸測試，可以滿足1000kPa的爆炸衝擊波。安裝時采用噴塗方式進行噴塗於室內外牆表麵。擁有防腐防爆的效果。對於原有建築物結構柱及梁起到結構加固的效果。另外在建築物非麵向爆炸隱患的屋麵上方或者側牆及後牆，均可采用同樣做法。

作為獨立的防火抗爆牆也可以利用滿足《建築設計防火規範》GB50016-2014的防火時效的加氣混凝土砌塊牆噴塗防爆塗料，也能起到一定的抗爆及防火效果。在預算上較為經濟，且安裝周期短。可參考下列概念設計節點做法。

圖6.噴塗式防火抗爆牆概念設計圖

4.5 移動式防火抗爆屋

此種做法主要是當控製室及機櫃間在防火間距無法滿足國標要求下，一種可供選擇的做法。

移動式防火抗爆屋的做法在國外也是比較常見的做法，一般可作為化學品儲存間，人員避難所或者控製室機櫃間使用。

具體做法可以參考14J938《抗爆、下载桃色视频窗及屋蓋、牆體建築構造》，牆體建築構造F1的做法。【注14】另外移動式防火抗爆屋的節點做法也正在模塊化鋼結構房屋國標圖集研編中，可參考下列概念設計節點做法。

圖7.移動式防火抗爆屋概念設計圖

針對本文提出的內容不難知道，如何合理設計出有效解決方案涉及到國際及國內標準規範及相應的結構計算存在相當大的難度。除了借鑒國外相關行業規則及經驗外，對於企業本身新建及改建的項目也往往造成業主預算執行的難度。

麵臨政府部門的要求，企業如何選擇合理的解決方案，除了滿足政府部門的要求外，對於本身安全的管控如何進一步提升，選擇專業的設計及承包單位來降低爆炸產生的風險，是每個化工危險品生產企業值得深思並研究的課題。

本文拋磚引玉將目前的國標和市場現況提供給相關行業專家了解，希望在未來國標製定的道路上盡快完善，以利化工企業及設計院參考，讓國內爆炸事故的損害降到最低。