GB50907-2013 抗爆间室结构设计规范.pdf
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具有外壳的装药爆炸或装药在设备内爆炸时,爆炸破片冲击 墙(板),从墙(板)穿出的破坏现象。
2. 1. 9 延性比
机电标准规范范本2.1.11轻质易碎屋盖
ductility ratio
light fragile roo
由轻质易碎材料构成,当建筑物内部发生爆炸事故时,不仅具 泄压效能,且破碎成小块,减轻对外部影响的屋盖。
3.0.1抗爆间室(泄爆面除外)在设计药量爆炸荷载作用下,不应 产生爆炸飞散、爆炸震塌破坏和爆炸破片的穿透破坏。
3.0.1抗爆间室(泄爆面除外
.0.2抗爆间室设计应符合下列规定:
1设计药量不大于100kg,且一面或多面墙(或屋盖)应为易 碎性泄爆面。 2 抗爆间室泄爆面外应设置Ⅱ形和T形的抗爆屏院。 3 墙(板)的长边与短边之比不宜大于2。 4 墙(板)的厚度不应大于墙(板)长度及高度的1/6。 5墙(板)尺寸、爆心距墙(板)距离与设计药量应同时满足下 列公式要求:
4.0 Ra ≥ 0. 45 Q: LH 16 ≥ ≥ 1. 75 Q%
6墙(板)尺寸、爆心距墙(板)距离与设计药量无法满足本条 第5款的要求时,钢筋混凝土墙(板)应配置连续波浪形斜拉系筋, 并应在两个边墙(板)的条形基础间设拉梁或在地面下设置整块底 板等措施,且应同时满足下列公式的要求:
Ra 0.15 LH 16≥ ≥ 1. 75 Q
7当30kg
应共同采取保护周围人员、设备和建筑物安全的措施。 3.0.3设计药量Q>100kg的抗爆间室应独立设置,且一面或多 面墙(或屋盖)应为易碎性泄爆面,并应符合本规范第3.0.2条第 2~8款的要求。
3.0.4抗爆间室内设计药量的确定应符合下列规定
1对于TNT炸药,设计药量应为抗爆间室内能同时爆炸的 药量。 2对于非TNT炸药的其他种类爆炸品,设计药量应由工艺 专业结合危险品性能及状态等确定。
3.0.5抗爆间室设防等级应符合下列规
1在生产过程中,发生满设计药量的爆炸事故频繁的抗爆间 室,应为一级设防。 2在生产过程中,发生满设计药量的爆炸事故较少的抗爆间 室,应为二级设防。 3在生产过程中,发生爆炸事可能性极少的抗爆间室,应为 三级设防。 4同一抗爆间室的不同墙(板)可根据其不同的使用要求划 分为不同的设防等级。 5抗爆屏院的设防等级应与抗爆间室一致。 6各类抗爆间室设防等级可按本规范附录A确定。 3.0.6抗爆间室与抗爆屏院充许延性比和设计延性比应按表 3. 0. 6 采用
表3.0.6抗爆间室与抗爆屏院允许延性比和设计延性比
3.0.7厂房内抗爆间室屋盖选型应符合下列规定:
3.0.7厂房内抗爆间室屋盖选型应符合下列规定: 1抗爆间室屋盖宜采用现浇钢筋混凝土屋盖。 2设计药量Q<5kg时,宜采用现浇钢筋混凝土屋盖,当已 采取消除其对周围危害影响的措施或与之相连的厂房及其他抗爆 间室均为现浇钢筋混凝土屋盖时,也可采用轻质易碎屋盖。 3设计药量Q>5kg时,应采用现浇钢筋混凝土屋盖。 3.0.8抗爆屏院应符合下列规定: 1抗爆屏院宜采用现浇钢筋混凝土结构。 2当设计药量Q<1kg时,可采用厚度为370mm、强度等级 不低于MU10的烧结普通砖与M7.5砂浆砌筑的II或I形抗爆 屏院,且进深不应小于3m。 3当设计药量1kg
3.0.9抗爆间室与主体厂房之间的关系应符合下列规定: 1抗爆间室与主体厂房间宜设缝,缝宽不应小于100mm。 2设计药量Q<20kg的现浇钢筋混凝土屋盖的抗爆间室及 轻质易碎屋盖的抗爆间室,主体厂房结构跨度不大于7.5m时, 抗爆间室与主体厂房之间可不设缝。主体厂房的结构可采用铰接 的方式支承于抗爆间室的墙上。 3设计药量Q20kg的现浇钢筋混凝土屋盖抗爆间室,抗 爆间室与主体厂房之间应设置防震缝,并应与主体厂房结构脱开。 4主体厂房结构的支承点,应设置在抗爆间室墙(板)有相邻 墙(板)支承的交接处或其靠近部位
4材料4.0.1抗爆间室钢筋混凝土结构构件不应采用冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋。4.0.2抗爆间室钢筋混凝土结构钢筋宜采用延性、韧性和焊接性能较好的HRB400级和HRB500级的热轧钢筋。4.0.3抗爆间室钢筋混凝土结构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;钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。4.0.4抗爆间室钢筋混凝土结构混凝土强度等级不宜小于C30,且不应小于C25。4.0.5在动荷载和静荷载同时作用或动荷载单独作用下,材料强度设计值可按下式计算确定:fa = Yaf(4.0.5)式中:fa一一动荷载作用下材料强度设计值(N/mm):f一一静荷载作用下材料强度设计值(N/mm);Ya—动荷载作用下材料强度综合调整系数,可按表 4.0.5的规定采用。表4.0.5材料强度综合调整系数材料种类综合调整系数 YdHPB300级1. 40HRB335级1. 35热轧钢筋HRB400级1. 20HRB500级1. 15:8:
注:表中同一种材科 不同受力状态; 2对于采用蒸汽养护或掺人早强剂的混凝土,其强度综合调整系数应乘以 0.9折减系数。 4.0.6在动荷载和静荷载同时作用或动荷载单独作用下,混凝土 的弹性模量可取静荷载作用时的1.2倍;钢材的弹性模量可取静 荷载作用时的数值。
的弹性模量可取静荷载作用时的1.2倍;钢材的弹性模量可取静 荷载作用时的数值,
料的泊松比均可取静荷载作用时的数值。
5爆炸对结构的整体作用计算和局部破坏验
5.1.1空气冲击波对抗爆间室墙(板)整体作用的平均冲量,可按 下列公式计算:
LH U = k. · R.
式中:k一一系数,根据所计算墙(板)面的相邻面(相邻的墙、板或 地面)数量N和爆心位置,按本规范附录D计算; U一一角度和距离因子; k。一角度和距离的影响系数,根据计算墙(板)面的尺寸及 爆心位置,按本规范附录D计算。
式中:k一一系数,根据所计算墙(板)面的相邻面(相邻的墙、板或 地面)数量N和爆心位置,按本规范附录D计算; U一角度和距离因子; k。一角度和距离的影响系数,根据计算墙(板)面的尺寸及 爆心位置,按本规范附录D计算。 5.1.2 ≤0.45时,按本规范第5.1.1条计算出的平均冲量 Q 值应乘以冲量值修正系数。冲量值修正系数的取值应符合下列 要求: R 1 =0.45时,冲量值修正系数应取1.0; Q R 2 =0.15时,冲量值修正系数应取1.6; Q R 3 当0.45> Q 确定。
5.1.3抗爆间室泄出的空气冲击波对抗爆屏院墙(板)面
中墙(板)面平均冲量i可按下式计算:
2边墙(板)面平均冲量i可按下列公式计算:
武中:。 能效系数,按本规范附录B计算; Rd 等效爆心与抗爆屏院中墙(板)的垂直距离(m); R 等效爆心与抗爆屏院中墙(板)面代表均布冲量点的 距离(m); R一 等效爆心与抗爆屏院边墙(板)面中心P的距离(m); Lx 抗爆间室泄爆墙(板)面的宽度(m); Hx 抗爆间室泄爆墙(板)面的高度(m); S 抗爆屏院的进深(m)
2爆炸对结构的局部破坏验
5.2.1抗爆间室应满足抗爆炸震塌要求,爆心与所计算的墙(板) 面的垂直距离应满足下式要求:
面的垂直距离应满足下式要求:
式中:h一计算墙(板)厚度(n
5.2.2当爆心与所计算的墙(板)面的垂直距离不满足本规范第 5.2.1条的要求时,应按下列公式进行背爆面的抗爆炸震塌破坏 厚度计算:
式中:r 介质材料的爆炸震塌破坏半径(m); K,介质材料的爆炸震塌屈服系数,按表5.2.2规定取 用; h一墙(板)迎爆面抗爆炸震塌覆盖防护层的第i层厚度 (m); 算为钢筋混凝土的抗爆炸震塌材料折算系数,钢板采 用βz=10,土层采用βz=0.9,其他材料可按表5.2.2 介质材料的爆炸震塌屈服系数对比取值。
介质材料的爆炸思塌屈服系数K
3抗爆间室应满足抗爆炸飞散的要求。爆心与所计算的墙 面的垂直距离应满足下式要求:
R. ≥ 0. 2Q
洗牙 5.2.3条的要求时,应按下列公式进行迎爆面抗爆炸飞散破坏的 防护层厚度计算:
式中:h 墙(板)迎爆面抗爆炸飞散盖防护层的第讠层厚度 (m); 折算为钢筋混凝土的抗爆炸飞散材料系数,钢板采用 β=10,其他材料可按表5.2.4的介质材料的爆炸飞 散屈服系数对比取值;
K,一介质材料的爆炸飞散屈服系数,按表5.2.4规定取用。
表5.2.4介质材料的燃炸飞散屈服系数
5.2.5产生爆炸震塌和爆炸飞散破环的TNT有效装药量Qo,应 符合下列规定: 1当装药为球形或各边长度差异不超过20%的长方体形状 时,应取其全部药量; 2当装药为长列圆柱形和长列方柱形,且长列边垂直于墙 (板)面时L图5.2.5(a)」,有效装药量可按下列公式确定: 1) 当 1>≥2. 25d 时,
2)当l<2.25d时:
3当装药为长列圆柱形和长列方柱形,且长列边平行于墙 (板)面时L图5.2.5(b)」,有效装药量可按下列规定确定: 1)当l<3.5d时,取其全部药量; 2)当1≥3. 5d时
式中:l一一长列圆(方)柱形的长度(cm); d一一圆柱形的直径(cm); 圆柱形的半径(cm),计算方柱断面时应换算成等量的
圆柱断面; k TNT 当量系数。
图5.2.5装药与墙面的位置关系
5.2.6具有外壳的装药爆炸或装药在设备内爆炸时,
5具有外壳的装药爆炸或装药在设备内爆炸时,墙(板)抗破 穿透破坏厚度应按下列公式确定:
h。= 0.5 K.E E = Pu? 2
式中:h。 局部穿透破坏的厚度(cm); K 介质材料的穿透屈服系数,钢筋混凝土采用2~3,砖 石采用10,钢板采用0.01; E一 破片的动能; 破片的质量(kg); 破片到达墙(板)表面的着速(m/s)
6.0.1抗爆间室和抗爆屏院的内力计算,可按瞬时冲量作用 效单自由度体系的弹塑性阶段动力分析方法,各墙(板)面可 进行计算,
6.0.2抗爆间室墙(板)支承条件的确定应符合下列规
2墙(板)与墙(板)的交接边,相邻两墙(板)的厚度之比为 0.6~1.7时,可互为部分固定支承;当相邻两墙(板)的厚度之比 小于0.6或大于1.7时,计算薄墙(板)时该边可为固定支承,计算 厚墙(板)时该边可为简支支承。 3墙与基础交接边,可为部分固定支承。 4轻质易碎屋盖的檐口梁可为边墙的角点支承。 5靠近墙(板)与墙(板)的交接边开门洞,当门洞高度不大于 1/2墙高时,相邻两墙(板)可互为简支支承,当门洞高度大于1/2 墙高时,相邻两墙(板)可互为具有上下两角点支承的自由边。 6.0.3抗爆屏院墙(板)支承条件的确定应符合下列规定: 1抗爆屏院墙不做条形基础时,其上下边应为自由边。 2当设置深度大于1/3墙高的条形基础时,墙与基础莲接边 可为部分固定支承;当设置深度小于0.8m的条形基础时,墙与基 础连接边可为自由边:当设置深度为0.8m及小于1/3墙高的条 形基础时,墙(板)与基础连接边可为简支支承。 3抗爆屏院墙与抗爆间室边墙连接边可为简支支承。 4抗爆屏院墙(板)与墙(板)的交接边,当相邻两墙(板)厚度 之比为0.6~1.7时,可互为部分固定支承;当相邻两墙(板)厚度 之比小于0.6或大于1.7,计算薄墙(板)时该边可为固定支承,计
1抗爆屏院墙不做条形基础时,其上下边应为自由边。 2当设置深度大于1/3墙高的条形基础时,墙与基础莲接边 可为部分固定支承;当设置深度小于0.8m的条形基础时,墙与基 础连接边可为自由边:当设置深度为0.8m及小于1/3墙高的条 形基础时,墙(板)与基础连接边可为简支支承。 3抗爆屏院墙与抗爆间室边墙连接边可为简支支承。 4抗爆屏院墙(板)与墙(板)的交接边,当相邻两墙(板)厚度 之比为0.6~1.7时,可互为部分固定支承;当相邻两墙(板)厚度 之比小于0.6或大于1.7,计算薄墙(板)时该边可为固定支承,计
算厚墙(板)时该边可为简支支承
6.0.4墙(板)挠曲型自振圆频率可按下列公式计算: 1 双向墙(板):
[1 双向墙(板):
式中:n 频率折减系数; 墙(板)简支支承和固定支承边的长度总和(m); lo 墙(板)全部支承边(不包括自由边)长度的总和(m): 1 墙(板)向的跨度,按本规范附录C选取(m): h 墙(板)的厚度(m); m 墙(板)的单位面积质量(kg·s/m); Y 钢筋混凝土墙(板)容重(kg/m3): D 墙(板)的相对刚度(m/s)。 m
n2 B [?m yEah3 B= 12
式中:n 频率折减系数,当一端为部分固定支承时取0.88,当 两端为部分固定支承时取0.75,其他情况取1.0; 抗弯刚度; m 墙(板)的单位长度质量(kg:s/m);
6.0.5墙(板)弯矩可按下列
Mx=KxM M, = αMx M = βMx M, = pMy M = 1. 0 X 10°=Ciwl3
M。 = K.M M=KM M = 1. 0 X 10°Ci/2
双向墙(板)应按下列公式计算: 1)四边支承和三边支承墙(板)
2)带角点支承的两邻边支承墙(板)应按下列公式计算:
式中:M。一一基础梁在静荷载作用下的弯矩(N·m); q一 作用于基础梁上的静荷载(包括槛墙、轻型窗等) (N/m); l一基础梁计算长度,取梁净跨度乘以1.05的系数(m)。 6.0.8当在两边墙条形基础间按本规范第8.0.14条设置基础拉 梁时,泄爆面墙下的基础梁的拉力应为边墙底边单位长度反力乘 以梁的间距的1/2。
(N/m); l一一基础梁计算长度,取梁净跨度乘以1.05的系数(m)。 6.0.8当在两边墙条形基础间按本规范第8.0.14条设置基础拉 梁时,泄爆面墙下的基础梁的拉力应为边墙底边单位长度反力乘 以梁的间距的1/2。 6.0.9设置在两边墙条形基础顶部的基础拉梁仅考虑承受边墙 反力作用产生的拉力时,基础拉梁的拉力可按边墙底边单位长度 的反力的较大值乘以拉梁的间距取值。 6.0.10设置在条形基础顶面的底板,应采用与抗爆间室墙(板) 相同方法设计。当场地地基承载力特征值大于300kPa时,底板 计算时可不考虑爆炸荷载产生的受弯作用。
的反力的较大值乘以拉梁的间距取值。 6.0.10设置在条形基础顶面的底板,应采用与抗爆间室墙(板) 相同方法设计。当场地地基承载力特征值大于300kPa时,底板 计算时可不考虑爆炸荷载产生的受弯作用。
7.0.1抗爆间室墙(板)截面设计计算可按单筋截面计算,并应采 用对称双筋截面配筋。按双筋截面进行受弯截面验算时,计算受 压钢筋面积不宜大于受拉钢筋面积的70%
7.0.2对于单独设置的抗爆间室,应按墙(板)所受的弯矩和支承
对于两个及以上连排抗爆间室,顶板及中墙应按受弯构件计 算;边墙应按墙所受弯矩和支承邻墙(板)的支座拉力共同作用,分 别计算受弯和受拉钢筋量。 轻质易碎屋盖抗爆间室檐口梁,可按中心受拉构件计算。 基础梁和基础拉梁按静荷受弯和动荷受拉同时作用,应分别 计算所需钢筋量,并应按计算钢筋量之和配置。 墙面多于两面且基础理置深度不小于墙高1/3的抗爆间室, 其基础截面计算可不考虑爆炸荷载引起的弯矩,可仅按静载作用 的中心受压计算。 7.0.3当抗爆屏院不设置条形基础或条形基础埋置深度小于 0.8m时,墙计算时可不考虑基础对墙的支承作用;抗爆屏院墙 (板)计算时应同时计算受弯和受拉作用。 7.0.4抗爆屏院墙(板)交接处的边柱、梁,可不考虑爆炸荷载作
7.0.4抗爆屏院墙(板)交接处的边柱、梁,可不考虑爆炸荷载作
墙(板)估算厚度可按下式计算:
h = 1. 3 × 105 KonQCi
8.0.1抗爆间室的墙(板)应采用现浇钢筋混凝土墙(板),当设计 药量不小于1kg时,墙(板)厚不应小于250mm。当设计药量小于1kg 时,墙(板)厚不应小于200mm。抗爆屏院墙(板)厚不应小于120mm。 8.0.2抗爆间室结构构件受力钢筋的混凝土保护层厚度应符合 下列要求: 1抗爆间室结构构件受力钢筋混凝土保护层厚度不应小于 钢筋的公称直径。 2抗爆间室结构构件受力钢筋的混凝土保护层最小厚度c 应符合表 8. 0. 2 的规定
镀锌板标准表8.0.2混凝士保护层最小厚度c(mm)
注:1混凝土强度等级不大于C25时,表中数值应增加5mm; 2基础中钢筋的保护层厚度不应小于40mm,当无垫层时
2基础中钢筋的保护层厚度不应小于40mm,当无垫层时不应小于70mm
8.0.3抗爆间室钢筋混凝土结构构件,其纵向受力钢筋的锚固和 连接接头应符合下列要求: 1纵向受拉钢筋的锚固长度Lak应按下式计算:
lak = 1. 15l.
式中:l一受拉钢筋的锚固长度,应按现行国家标准《混凝土结 构设计规范》GB50010的有关规定采用(mm)。 2抗爆间室结构构件纵向受力钢筋的连接宜采用机械连接 和焊接。
3当采用绑扎搭接接头时,纵向受拉钢筋搭接接头的搭接长 度L应按下式计算消防标准规范范本,且不应小于300mm:
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