近年來(lái)，不斷發(fā)生工業(yè)建筑的爆炸倒塌事故，造成諸多生命財(cái)產(chǎn)損失。為減免工業(yè)建筑爆炸事故發(fā)生及爆炸事故造成的損失，現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工業(yè)廠(chǎng)房防爆設(shè)計(jì)有較多規(guī)定，比如合理規(guī)劃廠(chǎng)區(qū)總平面布置、教育規(guī)范工人操作及加強(qiáng)工人防護(hù)用品配置、規(guī)范有爆炸危險(xiǎn)車(chē)間倉(cāng)庫(kù)通風(fēng)換氣要求、留設(shè)足夠的泄壓面并設(shè)置防爆墻等。其中，合理設(shè)置有足夠強(qiáng)度的防爆墻是減輕工業(yè)建筑爆炸事故危害的重要方法。

防爆墻可以定義為耐爆炸壓力較強(qiáng)的墻體，即防爆墻設(shè)計(jì)所考慮的荷載作用是爆炸荷載。爆炸是指在極短時(shí)間內(nèi)，釋放出大量能量，產(chǎn)生高溫，并放出大量氣體，在周?chē)橘|(zhì)中造成高壓的化學(xué)反應(yīng)或狀態(tài)變化^[2]。爆炸荷載是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)特性荷載，防爆墻結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)荷載與準(zhǔn)靜態(tài)荷載作用下會(huì)表現(xiàn)出完全不同的響應(yīng)特征和破壞形式。這便于計(jì)算，爆炸動(dòng)荷載作用常簡(jiǎn)化為等效均布靜力荷載，現(xiàn)行規(guī)范依據(jù)有《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3160-2009^[4]附錄E及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5009-2012^[2]第10.2.2條。

工業(yè)建筑中爆炸類(lèi)型很多，例如氣體爆炸、粉塵爆炸、鍋爐爆炸等。爆炸對(duì)建筑物的破壞程度與爆炸類(lèi)型、爆炸能量大小、爆炸距離及周?chē)h(huán)境、建筑物本身的振動(dòng)特性等都有關(guān)，因而精確度量爆炸荷載的大小較為困難，防爆墻設(shè)計(jì)多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，采取合理的構(gòu)造措施，以滿(mǎn)足抗爆要求。

根據(jù)防爆墻所用材料的不同，工業(yè)建筑中常用防爆墻主要分為以下四類(lèi)：磚砌防爆墻、鋼筋混凝土防爆墻、鋼板防爆墻、成品防爆墻。由于工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)形式多樣，不同的建筑結(jié)構(gòu)形式選用的防爆墻類(lèi)型也有所不同。磚砌防爆墻多用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土防爆墻多用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；鋼板防爆墻及成品防爆墻多用于鋼框架結(jié)構(gòu)或改造結(jié)構(gòu)。

1、磚砌防爆墻

磚砌防爆墻防爆性能較差，一般只用于爆炸物質(zhì)較少的廠(chǎng)房和倉(cāng)庫(kù)。由于防爆墻不能作為承重墻，磚砌防爆墻多為框架或排架結(jié)構(gòu)的填充圍護(hù)墻，同時(shí)又是在正常使用情況下的隔墻，結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足抗震構(gòu)造及防爆要求。一般情況下，磚砌防爆墻在墻體構(gòu)造上應(yīng)適當(dāng)強(qiáng)于抗震填充墻要求。

磚砌防爆墻墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)造一般要求：

（1）材料：磚型號(hào)應(yīng)選用各材質(zhì)類(lèi)型實(shí)心磚，且***好選用當(dāng)?shù)刭|(zhì)量密度較大材質(zhì)磚，如混凝土實(shí)心磚、頁(yè)巖煤矸石實(shí)心磚等。實(shí)心磚強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于M10，砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于MU7.5。

（2）磚墻厚度不應(yīng)小于370mm。當(dāng)為240mm時(shí)，兩側(cè)抹灰應(yīng)適當(dāng)加厚，且抹灰層內(nèi)附加鋼絲網(wǎng)。

（3）構(gòu)造鋼筋：沿墻垂直高度每0.5m不應(yīng)少于2Φ8拉筋，且應(yīng)沿墻水平通長(zhǎng)貫通。鋼筋混凝土柱上設(shè)置水平拉筋位置應(yīng)預(yù)埋不小于2Φ10鋼筋，水平拉筋兩端與預(yù)埋鋼筋焊接，焊接長(zhǎng)度不小于5d或鍍鋅鐵絲綁扎。在保證質(zhì)量的情況下，磚砌防爆墻墻體內(nèi)水平拉筋也可采用植筋方式與混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件相連。

（4）磚墻構(gòu)造柱設(shè)置：墻長(zhǎng)大于4m時(shí)，應(yīng)在墻體中部設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，且構(gòu)造柱頂應(yīng)與框架梁板底植筋或預(yù)埋鋼筋相連；墻高超過(guò)4m時(shí)，應(yīng)在墻體半高設(shè)置與構(gòu)造柱、框架柱相連接且沿墻全長(zhǎng)貫通的鋼筋混凝土水平系梁。

（5）工程實(shí)例：山東某科技有限公司50kt/a環(huán)氧樹(shù)脂項(xiàng)目主裝置為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其二層3軸線(xiàn)按工藝要求需設(shè)置防爆墻，經(jīng)過(guò)與業(yè)主溝通，選用磚砌防爆墻，做法如下圖：

圖1 水平鋼筋及構(gòu)造柱

圖2 水平系梁

2、鋼筋混凝土防爆墻

鋼筋混凝土防爆墻與主體結(jié)構(gòu)連接性能好，且防爆性能較磚砌防爆墻優(yōu)越，使用比較普遍。鋼筋混凝土防爆墻設(shè)計(jì)可參照規(guī)范中剪力墻鋼筋構(gòu)造要求，周邊鋼筋伸入框架梁柱內(nèi)的錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足基本錨固長(zhǎng)度要求。計(jì)算墻面配筋時(shí)按四邊固定于框架梁柱進(jìn)行模型簡(jiǎn)化，根據(jù)墻板長(zhǎng)寬比按單向板或雙向板進(jìn)行受力配筋計(jì)算。鋼筋混凝土防爆墻同磚砌防爆墻一樣，也應(yīng)在構(gòu)造上進(jìn)行加強(qiáng)處理。

另?yè)?jù)研究，對(duì)于鋼筋混凝土防爆墻增加墻體厚度、減小防爆墻高跨比、提高縱向配筋率對(duì)提高其抗爆能力***為重要^[3]。

鋼筋混凝土防爆墻墻體構(gòu)造一般要求：

（1）材料：混凝土型號(hào)不應(yīng)小于C30^[4]，為施工方便，當(dāng)防爆墻周邊梁柱混凝土型號(hào)不小于C30時(shí)，可采用與其相連梁柱相同型號(hào)混凝土。鋼筋優(yōu)先選用HRB400級(jí)或HRB335級(jí)，不應(yīng)采用冷加工鋼筋。

（2）厚度：不宜小于200 mm，可根據(jù)預(yù)估爆炸力大小或經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)增加。

（3）鋼筋：墻體橫向和豎向分布鋼筋，每層每向鋼筋配筋率均不應(yīng)小于0.25%^[1]。鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm，間距不應(yīng)大于200mm，且雙排布置，雙排分布鋼筋間應(yīng)設(shè)置不小于Φ8拉筋，拉筋隔一拉一。

（4）混凝土墻上盡量避免開(kāi)洞，當(dāng)開(kāi)洞時(shí)洞周增加構(gòu)造暗柱進(jìn)行加強(qiáng)，且洞口處應(yīng)采用滿(mǎn)足抗爆要求的材料封堵。

（5）工程實(shí)例：某化工有限公司46kt/a過(guò)氧化物及化學(xué)試劑項(xiàng)目其它過(guò)氧化物車(chē)間一為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部根據(jù)工藝生產(chǎn)要求設(shè)置防爆區(qū)，鋼筋混凝土防爆墻厚250mm，C30混凝土，典型做法如下圖：

圖3 防爆墻平面布置圖

圖4 防爆墻配筋圖

3、成品防爆墻與鋼板防爆墻

鋼板防爆墻和成品防爆墻造價(jià)相對(duì)較高，但防爆性能較好，施工方便，且單位面積質(zhì)量較輕，常用于鋼框架工業(yè)廠(chǎng)房或廠(chǎng)房改造中需設(shè)置防爆墻的部位。

例如江蘇某化學(xué)股份有限公司泵房改造及BPO防爆間項(xiàng)目新增鋼板防爆墻，采用雙面6mm厚鋼板，1.5m間距10#槽鋼龍骨；上海某有限公司無(wú)機(jī)保溫板材項(xiàng)目制漆車(chē)間鋼結(jié)構(gòu)控制室外墻采用成品防爆墻。兩者均按工程特點(diǎn)選用防爆墻類(lèi)型，滿(mǎn)足工程需要。

鋼板防爆墻和成品防爆墻設(shè)計(jì)施工有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即防爆墻與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接節(jié)點(diǎn)及防爆墻本身構(gòu)造。

（1）連接節(jié)點(diǎn)：

鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房中應(yīng)預(yù)先在鋼梁、柱上預(yù)留連接件，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)普通螺栓或高強(qiáng)螺栓對(duì)防爆墻進(jìn)行固定安裝，盡量避免現(xiàn)場(chǎng)焊接固定；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房中常通過(guò)設(shè)置預(yù)埋件或后植埋件連接固定防爆墻。

（2）構(gòu)造：

成品防爆墻：一般用兩層特制防爆板，主龍骨為間距不大于1.2m槽鋼，次龍骨為不大于1.2m角鋼，抗爆板用自攻螺絲固定在龍骨上，兩層抗爆板間填巖棉防火。成品抗爆墻可根據(jù)工程具體特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)定做，以滿(mǎn)足對(duì)抗沖擊波***大壓力和時(shí)限的要求。

圖5 成品防爆墻構(gòu)造示意圖

鋼板防爆墻：一般用兩層不小于6mm厚鋼板，槽鋼龍骨間距不大于1.5m。設(shè)計(jì)中根據(jù)爆炸力大小可在兩層鋼板間填充混凝土或砂增強(qiáng)防爆性能，或填巖棉增加防火性能。

4、總結(jié)

四種防爆墻各有其實(shí)用情況，設(shè)計(jì)選用過(guò)程中可根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行選型。對(duì)比四種防爆墻各自特點(diǎn)，成品防爆墻同比質(zhì)量較輕，施工方便，節(jié)約工期，工廠(chǎng)化生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率，環(huán)保節(jié)能，是防爆墻發(fā)展趨勢(shì)。隨著科技的發(fā)展，成品防爆板成本會(huì)越來(lái)越低，且工廠(chǎng)化生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率，相信會(huì)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

另外，一般工業(yè)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)構(gòu)形式以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)居多，很少用到剪力墻結(jié)構(gòu)等，而鋼筋混凝土防爆墻從構(gòu)造上來(lái)講與普通剪力墻相差無(wú)異，甚至?xí)谂浣钌蠌?qiáng)于一般剪力墻。當(dāng)建立計(jì)算模型時(shí)忽視混凝土防爆墻，結(jié)構(gòu)主體計(jì)算模型會(huì)與實(shí)際受力情況有較大差別，故在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)忽視這個(gè)問(wèn)題。而相對(duì)于鋼筋混凝土防爆墻來(lái)講，其余幾種防爆墻對(duì)主體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型影響則較小。