張建軍 侯斯婕 高 飛 馬素鵬 張 盟

(1.中國(guó)兵器工業(yè)規(guī)劃研究院,北京 100053; 2.北京興國(guó)環(huán)球認(rèn)證有限公司,北京 100013; 3.中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100053)

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改造的抗爆間室藥量核算程序化設(shè)計(jì)

張建軍1侯斯婕1高 飛1馬素鵬2張 盟3

(1.中國(guó)兵器工業(yè)規(guī)劃研究院,北京 100053; 2.北京興國(guó)環(huán)球認(rèn)證有限公司,北京 100013; 3.中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100053)

結(jié)合我國(guó)爆炸行業(yè)生產(chǎn)線抗爆間室的現(xiàn)狀，比較分析了涉及抗爆間室的各項(xiàng)參數(shù)，并依據(jù)抗爆間室的材料特性及設(shè)計(jì)理論，從墻厚、鋼筋、藥量等方面，對(duì)某現(xiàn)存的抗爆間室進(jìn)行改造利用，以保證民爆企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。

抗爆間室，藥量，墻厚，鋼筋

總結(jié)民爆行業(yè)出現(xiàn)的幾起重大爆炸事故教訓(xùn)，需加強(qiáng)民爆企業(yè)安全生產(chǎn)管理，防止藥品殉爆，減少破壞面日益重要。而民爆行業(yè)特點(diǎn)為原料、半成品和成品大多是易燃、易爆品。為了不殉爆，并能排除故障后迅速組織生產(chǎn)。在新增或改造的民爆項(xiàng)目中，對(duì)抗爆建筑物均提出了明確的抗爆設(shè)計(jì)規(guī)定和要求。在易燃易爆部位需要采取防護(hù)措施，設(shè)置發(fā)生爆炸事故時(shí)能承受設(shè)計(jì)藥量爆炸空氣沖擊波和碎片的局部作用而不發(fā)生震塌、飛散和穿透的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它廣泛用于生產(chǎn)或貯存民爆行業(yè)危險(xiǎn)品的建筑物，承受爆炸破壞產(chǎn)生能量，保護(hù)人員財(cái)產(chǎn)?？贡g室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通?？筛鶕?jù)間室內(nèi)生產(chǎn)或貯存的危險(xiǎn)品性質(zhì)、恢復(fù)生產(chǎn)的要求，按能承受一次或多次爆炸荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及工業(yè)自動(dòng)化的要求，《抗爆間室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》重新修訂，改為規(guī)范，需要對(duì)原有抗爆間室進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，重新核定設(shè)計(jì)藥量，現(xiàn)有理論及程序沒(méi)有考慮到雙層鋼筋的有利作用，在抗爆間室的改造設(shè)計(jì)時(shí)也沒(méi)有考慮到墻厚的影響，迫切需要以現(xiàn)有抗爆間室現(xiàn)狀為前提進(jìn)行優(yōu)化，以此為依據(jù)對(duì)抗爆間室的藥量?jī)?yōu)化進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。通過(guò)開發(fā)出軟件，只要輸入前處理的幾個(gè)前提條件，很方便的就能得出結(jié)果，計(jì)算結(jié)果也能打印出計(jì)算書。因此利用VB程序編程，急需開發(fā)關(guān)于“改造的抗爆間室藥量?jī)?yōu)化程序”相關(guān)程序，需要依據(jù)抗爆間室的類型、抗爆間室的設(shè)防等級(jí)等參數(shù)計(jì)算沖擊波的作用。

1 改造的抗爆間室結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)

抗爆間室內(nèi)的爆炸為化學(xué)爆炸。其化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)為產(chǎn)生大量能量，短期釋放，產(chǎn)生壓力波?？贡g室和抗爆裝甲門的受力特點(diǎn)為[1-3]：

1)抗爆間室內(nèi)炸藥爆炸頻率高；2)抗爆間室承受墻面及頂板的約束使沖擊波產(chǎn)生反復(fù)反射，從而增大了墻面的沖量；3)改造的抗爆間室為已完成建筑物，需結(jié)合現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估，利用評(píng)估結(jié)果核算鋼筋；4)改造的抗爆間室為已完成建筑物，其中已建建筑物的墻厚已定，需利用墻厚及核算鋼筋對(duì)藥量?jī)?yōu)化。

2 改造的抗爆間室的計(jì)算及程序化設(shè)計(jì)分析

抗爆間室計(jì)算，需要依據(jù)抗爆間室的類型、抗爆間室的設(shè)防等級(jí)等參數(shù)計(jì)算沖量?？贡g室墻面及頂板的約束使沖擊波產(chǎn)生反復(fù)反射，從而增大了墻面的沖量。改造的抗爆間室其特點(diǎn)為已建建筑物，墻厚及鋼筋已定，需要對(duì)炸藥藥量進(jìn)行假定，通過(guò)抗爆間室的計(jì)算公式，計(jì)算鋼筋，并和已知鋼筋比較。如果不滿足工藝要求，可以利用已建建筑物的墻厚對(duì)抗爆間室內(nèi)的藥量進(jìn)行優(yōu)化[4]。

抗爆間室的計(jì)算需要先計(jì)算平均沖量，炸藥爆炸空氣沖擊波作用在抗爆間室上的平均沖量，可按下列公式計(jì)算[5]：

(1)

U=kα·Ra

(2)

其中，i為墻(板)面上平均沖量，N·s/mm2；k為系數(shù)，根據(jù)所計(jì)算墻(板)面的相鄰面數(shù)量和爆心位置確定；Q為設(shè)計(jì)藥量,kg；η為考慮抗爆間室內(nèi)爆炸沖擊波多次反射使能量集聚的能效系數(shù)，根據(jù)抗爆間室的幾何尺寸、相鄰面數(shù)量、有無(wú)相對(duì)面以及爆心位置后確定；U為角度和距離因子；kα為角度和距離的影響系數(shù)；Ra為爆心與計(jì)算墻(板)面的垂直距離，m；L為計(jì)算墻(板)面的長(zhǎng)度，m；H為計(jì)算墻(板)面高(寬)度，m。

通過(guò)以上公式可知抗爆間室的計(jì)算需以計(jì)算平均沖量為前提，然后通過(guò)計(jì)算墻(板)撓曲型自振圓頻率等參數(shù)計(jì)算出需配鋼筋量。將此鋼筋量與檢測(cè)評(píng)估的配筋比較。通過(guò)比較結(jié)果判斷是否還需要利用墻體厚度對(duì)藥量進(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)結(jié)合相關(guān)計(jì)算公式利用程序開發(fā)出相關(guān)軟件，只要輸入前處理的幾個(gè)前提條件，很方便的就能得出結(jié)果。因?yàn)橄嚓P(guān)公式比較多，此計(jì)算軟件能極大的提高工作效率。

3 計(jì)算結(jié)果及分析

通過(guò)VB編程計(jì)算改造項(xiàng)目中抗爆間室的藥量，其中程序計(jì)算過(guò)程為在前處理中通過(guò)VB程序輸入設(shè)計(jì)藥量(TNT當(dāng)量)、設(shè)防等級(jí)、藥心位置等技術(shù)參數(shù)，已編制的VB程序自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)得出初始計(jì)算結(jié)果并與已有鋼筋量比較，反復(fù)復(fù)核，從中計(jì)算出最優(yōu)的設(shè)計(jì)藥量。

以河北某化工廠的導(dǎo)爆管雷管制造工房為例，工程地上1層,建筑物總長(zhǎng)63 m，總寬15.4 m，建筑高度8.6 m；建筑結(jié)構(gòu)類型:框架結(jié)構(gòu)，部分工序?yàn)槲ｋU(xiǎn)工序，設(shè)計(jì)抗爆間室?？贡g室為現(xiàn)澆鋼筋混凝土抗爆結(jié)構(gòu)，設(shè)防等級(jí)為三級(jí)。墻體及屋蓋鋼筋混凝土厚度均為300 mm，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，抗爆間室外為無(wú)蓋抗爆屏院?？贡g室中墻設(shè)置抗爆裝甲門。設(shè)計(jì)要求:1)抗爆結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30;2)抗爆間室的墻厚為450;3)抗爆間室的鋼筋用量為Φ18@200，設(shè)防等級(jí)均為三級(jí)。通過(guò)輸入設(shè)防等級(jí)、爆心位置等計(jì)算參數(shù)，很方便的得出計(jì)算結(jié)果為最優(yōu)化設(shè)計(jì)藥量為TNT當(dāng)量3 kg。

4 結(jié)語(yǔ)

1)抗爆間室通過(guò)計(jì)算平均沖量計(jì)算等效靜載。2)抗爆間室的藥量可以通過(guò)墻厚進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。3)利用VB編程能較快捷的計(jì)算抗爆間室的設(shè)計(jì)藥量。

[1] GB 50089—2007，民用爆破器材工程設(shè)計(jì)安全規(guī)范[S].

[2] 程國(guó)防,張建軍，王春芝.抗爆間室的抗爆設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2012，38(19)：39-40.

[3] 王澤溥,鄭志良.爆炸及其防護(hù)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2008.

[4] 郭萬(wàn)東,張建軍，張 盟，等.抗內(nèi)爆炸間的墻身經(jīng)濟(jì)性分析[J].山西建筑，2014，40(23)：51-52.

[5] GB 50907—2013，抗爆間室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Programmable design of dosage calculation of transformed blast resistant chamber

Zhang Jianjun1Hou Sijie1Gao Fei1Ma Supeng2Zhang Meng3

(1.ChinaAcademyofOrdnanceIndustryPlanning,Beijing100053,China; 2.BeijingXingguoEnvironmentProtectionAuthenticationCo.,Ltd,Beijing100013,China； 3.ChineseWuzhouEngineeringGroupCo.,Ltd,Beijing100053,China)

Combining with blast resistant chamber status of domestic blasting industry production line, the paper comparatively analyzes blast resistant chamber parameters. According to material features and design concept of blast resistant chamber, starting from aspects of wall thickness, steel and dosage, it carries out transformation and utilization for current existing blast resistant chambers, with a view to guarantee normal production equipment of civil blast enterprises.

blast resistant chamber, dosage, wall thicknesses, steel

1009-6825(2016)28-0047-02

2016-07-22

張建軍(1978- )，男，高級(jí)工程師； 侯斯婕(1983- )，女，工程師； 高 飛(1983- )，男，工程師；

TU352.13

A

馬素鵬(1975- )，女，工程師； 張 盟(1981- )，男，高級(jí)工程師