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1、化工裝置新建控制室布置和建造 (SG-22)I、目的近年來,化工裝置一些控制室被爆炸嚴(yán)重?fù)p壞,并且造成人員傷亡。在新建控制室的 設(shè)計(jì)、布置和建造時(shí)最大限度地減少蒸汽云爆炸或反應(yīng)爆炸沖擊物沖擊帶來的損害, 正是編 制本指南的目的。U、控制室設(shè)計(jì)概念為避免因火災(zāi)破壞,大多工藝裝置控制室都與主要工藝設(shè)備有足夠的距離。裝置區(qū)域 的防火設(shè)計(jì)和給排水設(shè)計(jì), 可以預(yù)防控制室遇火災(zāi)而嚴(yán)重破壞。 近年來, 一些控制室被破壞, 并不是被火災(zāi)破壞, 而是被可燃?xì)怏w泄露到空氣中被引爆的爆炸沖擊波損壞或者是被反應(yīng)沖 擊物的沖擊致壞, 這些事件雖然在這些裝置里發(fā)生的比例很低, 但事件的嚴(yán)重性使人考慮在 新建類似裝置時(shí)考慮
2、控制室的特殊保護(hù)。目前還沒有一個(gè)被普遍接受的方法來預(yù)計(jì)蒸汽云爆炸的危害圍,甚至還不可預(yù)計(jì)蒸汽 云爆炸的概率。因此,按照我們現(xiàn)有的知識(shí),解決控制室爆炸問題的途徑有:首先,要確認(rèn) 裝置中的哪些區(qū)域可以泄露可燃?xì)怏w; 其次就是采取措施防止泄漏。 這些主要措施是對(duì)已發(fā) 生過泄漏的裝置對(duì)操作工提前提出予警, 以減少泄漏量, 還有就是對(duì)控制室實(shí)施抗爆炸保護(hù)。本規(guī)程要識(shí)別三種潛在爆炸類型,從而按照不同類型進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)。這些條文適合 于蒸汽云爆炸,亦同樣適用于 Runaway Reaction 引起的爆炸。川、蒸汽云A 蒸汽云爆炸的定義蒸汽云爆炸的發(fā)生,首先要有可燃物的泄漏的充分時(shí)間和泄漏速度,這是可燃物與
3、空 氣形成爆炸混合物的重要條件,其次還要存在點(diǎn)火源(與空氣混合) 。幾種情況缺一不可, 有時(shí)候可燃物質(zhì)在高于自然溫度時(shí)被點(diǎn)火,而且迅速燃燒,而并沒有形成爆炸。B. 蒸汽云爆炸因素下面一些因素決定一個(gè)蒸汽云爆炸的規(guī)模,可能幾率和嚴(yán)重性:1點(diǎn)火時(shí)的可燃物數(shù)量;2. 包含的其他可燃物;蒸汽云的湍流度它影響著蒸汽云中可燃介質(zhì)圍的混合物總量。3. 可燃物的濃度(degrea furbule nee)4火焰速度5障礙物阻止蒸汽云自膨脹,從而加火焰速度; 6點(diǎn)火源位置;7燃燒模式:燃燒或者爆炸。對(duì)一個(gè)潛在危險(xiǎn),關(guān)鍵因素是可燃物的數(shù)量和點(diǎn)火時(shí)間。點(diǎn)火的可能性隨著蒸汽云規(guī)模的增加(點(diǎn)火源隨著蒸汽云擴(kuò)而增多) ,
4、而爆炸的可能性 也隨著(不像火災(zāi)那樣) 蒸汽云規(guī)模增大, 可燃圍可燃物數(shù)量跟著增加, 從而爆炸幾率增大。一般估計(jì),有 10%形成的蒸汽云,被點(diǎn)火爆炸。這個(gè)機(jī)率(指點(diǎn)火爆炸)很低,數(shù)據(jù) 不是十分可靠。 一些觀察者認(rèn)為蒸汽云中可燃?xì)怏w的最低含量是一個(gè)爆炸最值得考慮的一個(gè) 因素。舉個(gè)例子, Marshall ( 4)重新整理了 Strehlow( 7)提供的數(shù)據(jù)說明,蒸汽云中含有 15t 以下可燃物可以造成火災(zāi),而超過 30t 可以引起爆炸。雖然這些數(shù)據(jù)是有限的,但還是已經(jīng) 用 10t 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來區(qū)分下面的分類 B 和分類 C ?;谝陨弦蛩?,可燃物釋放量是裝置設(shè)計(jì)者和操作者直接可以控制的。工藝裝置
5、可以 用潛在的蒸汽云危險(xiǎn)性來區(qū)分, 這些危險(xiǎn)主要包括一定物理狀態(tài) (溫度和壓力等) 的大量可 燃物,可以以蒸汽形式或者以液體揮發(fā)到空氣中的形式泄漏到空氣中。在這些裝置中,設(shè)計(jì)者需要考慮限制潛在危險(xiǎn)物質(zhì)的最少量(裝置控制正常)限制容 器的連接數(shù)量(尤其是液位以下部分) ,提供安全減壓和設(shè)備(施) ,設(shè)計(jì)至罐火炬及其他出 口的減量措施(步驟) ,遙控獨(dú)立操作閥門亦應(yīng)考慮多數(shù)量。裝置(操作) 人員的高標(biāo)準(zhǔn)的操作、 維護(hù)和設(shè)備檢查是保證工藝流程及機(jī)械設(shè)計(jì)良好的 保證??墒?,如果采取這些措施后,仍然存在潛在的可燃?xì)怏w泄露并造成爆炸,控制室的設(shè) 計(jì)就要有適宜的(抵抗爆炸的)特點(diǎn),對(duì)其中的人員和設(shè)備實(shí)施足夠
6、的保護(hù)。在平面布置上,控制點(diǎn)要布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向(可燃物泄露)是一個(gè)比較常見的 措施。W、裝置分類按照本指南,化工裝置可分為三種類型,類型 A 小型或者設(shè)有爆炸危險(xiǎn)裝置 裝置包含:?吸熱反應(yīng)或者輕微放熱反應(yīng),而且?材料是不可燃材料,閃點(diǎn)在 54C( 130 T )以上,而且高于最大凈操作溫度8C( 15T)以上。(一個(gè)流程中)類型 B 小型爆炸危險(xiǎn)裝置 裝置包含: ?易于控制的化學(xué)放熱反應(yīng),比如酯化、胺化裝置通過減少氨和硫的用量,加上適當(dāng)?shù)?控制措施及泄壓保護(hù)措施防止反應(yīng)失去控制,還有?存在可燃?xì)怏w和液體,但設(shè)備的布置、隔離閥隔離總量以及溫度壓力下使得可燃?xì)怏w 五分鐘泄露量不會(huì)超過 10
7、噸。類型 C 有爆炸危害性的裝置裝置包含: ?不易控制的高放熱反應(yīng),比如硝化、氧化、鹵化、加氫、烴化以及聚合反應(yīng)?;蛘??裝置中材料(使用) NFPA 中活性系數(shù) 2 或者更高?;蛘??五分種釋放可燃?xì)怏w或液體,總量超過10 噸。以上類型不包含裝置設(shè)施爆炸, 這種爆炸不在本指南圍, 這些裝置的建造、 布置、 保護(hù) 和防護(hù)可參見國防部(手冊(cè)) 。V、影響布置的因素新建控制室的布置不是決定于單一一種因素。通常,單一因素比較容易識(shí)別,但是多 種因素影響的平衡將決定選擇 (新建控制室) 的布置這些因素包括: 可能危險(xiǎn)、 暴露物、 將來發(fā)展、環(huán)境影響和間距(控制室與裝置之間的) ??赡艿奈kU(xiǎn)1控制室布置
8、考慮臨近裝置操作的危險(xiǎn),以及可能發(fā)生事故造成的危害。這些典型危險(xiǎn)包括:爆炸? ?在一些存在爆炸可能的常見反應(yīng)器(周圍) ,高壓或放熱裝置,設(shè)置適當(dāng)障礙物減少暴 露于這些爆炸危險(xiǎn)中。?可燃?xì)怏w泄漏的可能伴隨點(diǎn)火機(jī)率引起爆炸或大的火災(zāi)。?爆炸殘骸拋出的可能危害。2火災(zāi)潛在火災(zāi)的大小和持續(xù)時(shí)間,可燃、易燃液體隨地面流向控制室的可能性。3嚴(yán)重健康危害設(shè)備附近存在有毒物質(zhì),如果泄漏對(duì)控制室人員造成集中傷害。4長期健康考慮雇員長時(shí)間暴露于裝置有輕微有害材料的環(huán)境下。暴露物考慮生產(chǎn)裝置的危險(xiǎn)性以后,也要適當(dāng)考慮控制室本身:1聯(lián)合控制室如果一個(gè)控制室控制多個(gè)裝置,一個(gè)裝置發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)不能對(duì)其他裝置失去控制也不能
9、 影響其他裝置的安全停車,這點(diǎn)是十分重要的。2人員 裝置必須的操作人員必須待在控制室。他們應(yīng)該接受過相應(yīng)裝置可能危害處理方面的 培訓(xùn)。控制室的布置要考慮這些人員的安全和可用設(shè)施重要性, 以盡量減少生產(chǎn)裝置發(fā)生事 故的影響。3關(guān)鍵設(shè)備 要考慮對(duì)計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)和其他類似設(shè)備(關(guān)鍵設(shè)備或者長周期運(yùn)行設(shè)備)進(jìn)行保 護(hù),降低設(shè)備損壞的可能。C. 將來發(fā)展通常包含生產(chǎn)設(shè)施及控制室設(shè)施,考慮將來發(fā)展的可能性,對(duì)于擴(kuò)可能性,控制室建 造位置要適合將來發(fā)展需要。 (而不是先占據(jù)一塊場(chǎng)地)D. 環(huán)境和其他因素1風(fēng)向應(yīng)該考慮風(fēng)向因素,它直接影響著釋放可燃?xì)怏w和有毒有害氣體的流動(dòng)方向;考慮風(fēng) 向的另外一個(gè)因素是空調(diào)
10、和凈化風(fēng)入口位置的選擇。2地形和排水 有比空氣重的氣體釋放時(shí)要考慮地形因素。如果有這種可能,控制室布置不宜在生產(chǎn) 裝置的下面。如果存在液體物質(zhì)泄漏,排水設(shè)計(jì)需要阻止可燃液體向控制室方向流動(dòng)。3平面布置要求平面布置要考慮地上地下電纜、儀表電線及管線的走向。E侗距在考慮上述因素的基礎(chǔ)上,要考慮控制室同生產(chǎn)裝置的距離。沒有單一因素確定一個(gè) 固定距離,但從現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出一個(gè)典型距離或者布置要點(diǎn)將是非常有用的。類型 A 小型或者沒有爆炸危險(xiǎn)的裝置 ?如果生產(chǎn)設(shè)施及其具體情況下,很少或不可能發(fā)生前述或其他類型危險(xiǎn),那么控制室 可以臨近生產(chǎn)設(shè)施布置。類型 B 小型爆炸危險(xiǎn)裝置 ?這種類型裝置的控制室應(yīng)距離含
11、有可燃材料設(shè)備或放熱反應(yīng)器至少15 米(50 英尺)符合 APIRD500A 第三版, 1968.4 月( 1973年重新認(rèn)定) 。關(guān)于“煉廠電氣區(qū)域劃分推薦標(biāo)準(zhǔn)”以及 NFPA497 1975中“化工裝置電氣安裝一類危險(xiǎn)布置”類型C爆炸危險(xiǎn)裝置?這種裝置的控制室應(yīng)距離含有可燃材料設(shè)備或放熱反應(yīng)器至少30米(100英尺)。(離開含有可燃材料設(shè)備) 的最小距離一一控制室不被生產(chǎn)裝置爆炸影響,是60米(200英尺)。如果這樣布置,類型C裝置可按第四節(jié) B中的類型B建造。因?yàn)榧词闺x開60米,空中爆炸 仍可能使結(jié)構(gòu)損壞,擊碎玻璃窗等。切、裝置分類、建設(shè)指南1. 類型A小型或沒有爆炸危險(xiǎn)的裝置控制室1.
12、1符合當(dāng)?shù)亟ㄖ?guī)(見表 1.2)1.2必須是不可燃燒1.3支撐屋頂?shù)膲w應(yīng)避免采用脆性材料(如果存在爆炸危險(xiǎn))2. 類型B類型A的補(bǔ)充要求小型爆炸危險(xiǎn)的單套裝置控制室2.1 材料承重構(gòu)件及外部構(gòu)件應(yīng)采用柔性材料如鋼筋砼、配筋砌體或金屬夾心板結(jié)構(gòu)。木材等其他輔助燃燒的材料不應(yīng)使用。窗、門及透光材料滿足如下要求:a. 窗框及格柵應(yīng)為金屬材料b. 門及門框(墻上的)以及部的防火門應(yīng)為金屬材料c. 部、外部使用的(門、窗及門窗的部件)玻璃應(yīng)為“安全玻璃”,指標(biāo)見ANSI97.1,最小厚度為6伽剛化玻璃或者覆以(玻璃側(cè))最小厚度0.38伽的金屬網(wǎng)片。表1標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)ICBO 官方建筑國際會(huì)議UBC 統(tǒng)筑規(guī)及
13、當(dāng)?shù)匾?guī)ANSI 規(guī)CI國家電力規(guī) INFDA 70Z970.1 建筑用安全透光材料 表2標(biāo)準(zhǔn)及出版物ASHRAE 美暖、制冷及空調(diào)協(xié)會(huì)指南及數(shù)據(jù)書原理手冊(cè)ANSI標(biāo)準(zhǔn)A525 鋅涂層(或鍍鋅)鋼板墊浸鋅工藝一般要求B209 鋁合金板E84建筑材料表面燃燒性能2.2 設(shè)計(jì)屋頂及其垂直支撐構(gòu)件連接應(yīng)有足夠延性。所有控制室應(yīng)至少在兩端外墻上有兩個(gè)出口,外門均應(yīng)外開,而且至少有一個(gè)門是應(yīng) 急出口。建筑物一般宜為單層。如果超過一層,上層應(yīng)至少有兩種出口形式,其中一個(gè)應(yīng)該是 開敞防火通道或者封閉防火樓梯間。2.2.4 窗 一般情況下,距離處理可燃液體、氣體設(shè)備60米以,建議不設(shè)玻璃窗。如果設(shè)
14、窗應(yīng)符合以下規(guī)定:墻與設(shè)備距離(釋放源在建筑物外)小于30米(100英尺) 3060米(100200英尺)玻璃G1、G3窗戶區(qū)域A1窗框設(shè)計(jì)F1面向設(shè)備(墻上)玻璃G1、G3窗框設(shè)計(jì)F1其他墻上玻璃G1、G2窗戶區(qū)域A2、A3窗框設(shè)計(jì)F1圖例:玻璃:G1 6伽(1/4')完全剛化玻璃G26伽(1/4')覆0.38 mm金屬網(wǎng)片玻璃G36伽(1/4')覆1.5 m金屬網(wǎng)片玻璃玻璃面積(窗戶大?。┫拗礎(chǔ)1 0.18 m2( 2ft2)門,0.46 m2( 5ft2)每邊墻A2 0.46 m2( 5ft2) 每窗A3 5%每邊墻面積 窗框及格柵設(shè)計(jì):F1對(duì)窗戶、窗框、格柵及錨
15、固設(shè)計(jì)應(yīng)滿足靜荷載7.2Kpa (150psf)作用方向夕卜2.2.5 樓層地下構(gòu)造每個(gè)房間的最終地坪標(biāo)高應(yīng)比相鄰場(chǎng)地標(biāo)高高200 mm 為防止可燃?xì)怏w、液體侵入,距離處理可燃液體設(shè)備 60 米以區(qū)域不應(yīng)布置開敞的溝 及坑槽。地下室可以建設(shè)但不應(yīng)對(duì)外設(shè)開敞通道。涵洞、通道(為動(dòng)力電纜及儀表纜)應(yīng)有 良好密封(為防止“串氣” )措施,而且不應(yīng)該有發(fā)火花設(shè)備。2.2.6 屋頂鋼筋砼頂及金屬頂鋪一般滿鋪瀝青油氈層。2.2.7 排水控制室一般不設(shè)地面排水收集系統(tǒng)。如果需要,通向污水管線時(shí)要設(shè)一個(gè)存水彎。2.3 采暖、通風(fēng)、空調(diào)2.3.1 所有封閉房間必須每小時(shí)四次(至少)通風(fēng)換氣。2.3
16、.2 新鮮風(fēng)進(jìn)口應(yīng)布置在可以得到干凈空氣的位置。 而且在進(jìn)口位置最好設(shè)置爆炸分析探 測(cè)裝置以警報(bào) 25% (或小于)爆炸濃度氣體。2.3.3 當(dāng)需要壓力通風(fēng)時(shí)(對(duì)電氣分類區(qū)域或者有毒氣體)壓力要維持至0.02Kpa( 0.1 英寸水壓),見 NFPA496。2.4 其他2.4.1 除蒸汽、 儀表風(fēng)、 水、新鮮空氣的管線可以從安全位置進(jìn)入外, 控制室不允許其他液 體和氣體進(jìn)入。2.4.2 所有管線、電纜及線管(動(dòng)力、信號(hào)、控制)進(jìn)入建筑物都應(yīng)密封(在進(jìn)口處)。2.4.3 可燃材料樣品試驗(yàn)室及電配間是控制室的一部分時(shí),它應(yīng)有直接通向室外的通道,而 且不能通向控制室。2.4.4 沖擊物:針對(duì)爆炸的固
17、有特性或者建筑物的具體形式,或者兩者均有,要考慮爆炸飛 來的殘骸的(或叫“沖擊物” )的影響。沖擊物保護(hù)一般采用鋼筋砼,其他一些結(jié)構(gòu)一般容 易被損壞(沖擊物刺入) 。一個(gè)典型沖擊計(jì)算例題見附錄三3 類型C類型A、B的補(bǔ)充要求有爆炸危險(xiǎn)性單個(gè)裝置控制室或者多個(gè)裝置(B、 C 類)的控制室。類型 C 的控制室從經(jīng)濟(jì)上以及從設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便出發(fā),宜設(shè)計(jì)成單層,雙層建筑物技術(shù)上是 可行的(有時(shí)在空間上有限制需要布置) 。類型 C 的建筑包含辦公室及門衛(wèi)室時(shí),應(yīng)限制這 些人員直接進(jìn)入裝置日常操作室, 因?yàn)樗麄兤綍r(shí)在辦公室, 這些房間就應(yīng)該包含在抗爆結(jié)構(gòu)。 如果實(shí)驗(yàn)室包含在抗爆控制室, 它不應(yīng)有部連通門。 結(jié)構(gòu)設(shè)
18、計(jì)就要防止實(shí)驗(yàn)室爆炸而影響控制室其他部分;實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有一個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)室宜距離工藝區(qū)60米以外。按照本指南的目的,抗爆建筑物被定義成足以抵抗外部裝置爆炸所產(chǎn)生的沖擊波超壓為69Kpa,作用時(shí)間為20ms。這大概相當(dāng)于一個(gè)球體在自由空氣中爆炸(1美國噸TNT在30米(100ft)處)所產(chǎn)生的沖擊波超壓。為抵抗這種爆炸,結(jié)構(gòu)中度損壞而不倒塌是可以接受的。 在這種情況下,人員可保證安全,控制室設(shè)施保證具有可操作性。對(duì)于蒸汽云爆炸,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不用69Kpa、作用時(shí)間20ms爆炸沖擊波,而采用沖擊波超壓為20 Kpa( 2.9Psi)、持續(xù)時(shí)間為100ms。它近似相當(dāng)于直徑 60m,高4米包含6%
19、乙烷 的氣體爆炸,距中心距離 75米處產(chǎn)生的沖擊波超壓。在一定圍,在特定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自然頻率下,沖擊波超壓和作用時(shí)間之間有一個(gè)平衡交 換。抵抗高動(dòng)壓和短作用時(shí)間的結(jié)構(gòu)構(gòu)件同樣要具備抵抗低沖擊波壓力和長作用時(shí)間的能 力,反之亦然。如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自然頻率超出設(shè)計(jì)圍,這就不正確了。(比如,高自振頻率的構(gòu)件在長時(shí)低壓的沖擊波作用下比(相對(duì))短時(shí)沖擊波作用下力要?。┏菍?duì)平時(shí)設(shè)計(jì)沒有考慮到的關(guān)鍵區(qū)域(地方)提出特殊措施,按照靜力荷載設(shè)計(jì)的建筑物沒有同樣造價(jià)的、 按照動(dòng)力荷載設(shè)計(jì)的建筑物更符合抗爆實(shí)際情況。3.1抗爆補(bǔ)充要求匯總下表3列出了要用到的出版物表3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)ACI美國混凝土協(xié)會(huì)ACI318建筑鋼筋砼規(guī)
20、AISC美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作、安裝ASCE美國土木工程師協(xié)會(huì)NO.42核武器影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)美國政府出版物TM5-1300抵抗爆炸影響結(jié)構(gòu)TR4837 HE爆炸影響的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2建筑類型類型C建筑宜建成a單層整體鋼筋砼箱形建筑,帶剪力垟。b.鋼筋砼或鋼結(jié)構(gòu)框架,鋼筋砼或其他柔性材料墻體,如果采用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼或配筋砌 體材料在類型 C的建筑中,結(jié)構(gòu)構(gòu)件在房屋倒塌之前,吸收能量的能力要超過抵抗的爆炸 設(shè)計(jì)荷載的2倍。不應(yīng)使用脆性材料,也不應(yīng)采用非延性節(jié)點(diǎn)連接。3.3荷載爆炸沖擊波壓力及作用時(shí)間箱形建筑物上作用以下荷載,它決定于爆炸的形式。可以采用下面荷載a每墻承受凈反射壓 172Kp
21、a(25Psi)作用時(shí)間20ms。(反射壓的解釋見本書資料2中第7節(jié))b頂板和梁設(shè)計(jì)荷載:沖擊波超過69Kpa,作用時(shí)間20ms的偶然爆炸;c主框架應(yīng)設(shè)計(jì)成:抵抗任何一面墻上沖擊壓(同本節(jié)a)和下面有關(guān)屋面的荷載;凈壓屋頂荷載框架跨度m(ft)施加均布?jí)毫Pa(Psi)作用時(shí)間ms3( 10)69( 10)206( 20)38( 5.5)3512 (40)30( 4.4)5518( 60)26( 3.8)60如果框架跨度在上表數(shù)值圍,可以線性插入。也可以采用:a沖擊波超壓20Kpa,正壓持續(xù)時(shí)間 100ms,每面墻抗沖擊波反射壓30Kpa件4Psi)。正壓持續(xù)時(shí)間100ms。b屋頂?shù)挚箾_擊波
22、超壓 20Kpa ( 2.9PSi)和正壓持續(xù)時(shí)間 100ms。c當(dāng)側(cè)墻承擔(dān)正墻傳遞水平剪力時(shí)(見本節(jié)a)也應(yīng)同時(shí)承受本節(jié) b中的同屋頂相同的沖擊波超壓。注:所有沖擊波壓力隨時(shí)間(假定)線性遞減。沖擊波壓力和持續(xù)時(shí)間的有效靜荷載。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動(dòng)力反應(yīng)隨著構(gòu)件本身振動(dòng)周期的變化而不同一一周期越長,其動(dòng)力反力就越大。(因此推薦大跨度)在沖擊荷載作用方向上要求構(gòu)件的動(dòng)承載力,其計(jì)算步驟在ASCE NO.42手冊(cè)中有概括性的描述,但也可以使用其他等效的計(jì)算方法進(jìn)行(考慮動(dòng)力反應(yīng))。一般可按下式進(jìn)行計(jì)算(見 )P2 m( 0.7)其中:R:構(gòu)件要求的動(dòng)力承載能力,表述為等效靜力荷載(沖擊波壓力和作用時(shí)間)
23、 的單位kpa(psi)P:構(gòu)件沖擊荷載Kpa(psi)A:能量吸收系數(shù)。m 最大位移(復(fù)位)系數(shù)Xm/XyT:持續(xù)時(shí)間系數(shù)T = to/TXm:允許最大動(dòng)力變位.mm.inXy:屈服時(shí)的實(shí)際(有效)變位 .mm.inTo:沖擊荷載持續(xù)時(shí)間 msT:結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾本自振周期.ms3.322 最大允許動(dòng)變位見下表 變形限值結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形系數(shù) Xm/Xy= m配剪磚砌體:1.0鋼筋砼:中心受壓< 1.0受彎3.0受剪1.5鋼結(jié)構(gòu)梁和框架5.0冷扎圍護(hù)(封閉斷面)3.0框架梁用來限制柱(變位)以抵抗側(cè)向荷載,因此在垂直荷載作用下,其變形系 數(shù)應(yīng)為1.0,框架的側(cè)移、高度比率不應(yīng)高于0.04。3.3
24、.2.3 (構(gòu)件)的反彈承載力(與沖擊荷載方向相反的)應(yīng)按 ASCE NO.42中的方法或其 它等效方法確定。反彈承載力不能低于75%的無阻尼反彈,及25%的動(dòng)承載力(方法計(jì)算的),兩者取大值。荷載組合 (構(gòu)件)需要的動(dòng)承載力R應(yīng)按下式同其他荷載進(jìn)行組合U=D+L+R其中U:構(gòu)件要求的總動(dòng)承載力D :靜荷載,或者靜載引起的力(彎矩、反力)L :活荷載,或者活載引起的力(彎矩、反力)反彈承載力只應(yīng)與靜載組合沖擊承載力不與地震及風(fēng)荷載組合3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)簡(jiǎn)單明快,避免布置凹角、軸線偏移及門廊、前庭等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力ACI ,任何結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動(dòng)承載力應(yīng)該按照結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計(jì)(AISC
25、規(guī))和極限承載力方法(鋼筋砼結(jié)構(gòu))確定。除了:a材料的動(dòng)力強(qiáng)度按下表采用;b強(qiáng)度折減系數(shù)可以提高 10%;鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋的動(dòng)力強(qiáng)度(用最小屈服強(qiáng)度相比)鋼結(jié)構(gòu) fy < 415Mpa (60Ksi)中心受拉受彎fay 中心受壓鋼結(jié)構(gòu) fy > 415Mpa*中心受拉受彎中心受壓受剪1.2fy2Fa*但w fdy0.6fy1.1fy1.8Fa* 但w fdy0.55fy砼的動(dòng)力強(qiáng)度Mpa or Psi(同28天標(biāo)準(zhǔn)圓柱體強(qiáng)度相比廣*中心或彎曲受壓f 'c1.25f '直剪Vd0.20 f '斜截面受Vdc-0.187 . f'C (2.25 f'
26、c )粘結(jié)Ud0.15 f'c中心受拉0.622. f'c (7.5. f'c )承壓(f bc)0.85 f'c注:* Fa是允許壓應(yīng)力(按照AISC第一部分);*此類鋼材選用要征得業(yè)主工程師認(rèn)可;*任何情況下f'c不應(yīng)小于20Mpa。3.4.2 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求鋼筋砼結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列要求a屋頂板及外墻應(yīng)雙層配筋。b框架及剪力墻設(shè)計(jì)應(yīng)符合ACI318附錄A的抗震設(shè)計(jì)要求(本次修改除外)。342.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下要求a所有構(gòu)件應(yīng)通過設(shè)置加勁及支撐以避免在完全塑性鉸形成之前喪失穩(wěn)定性。b構(gòu)件間的連接承載力應(yīng)不小于構(gòu)件的承載力無配筋磚砌體及素砼結(jié)構(gòu)、無粘結(jié)后
27、法予應(yīng)力結(jié)構(gòu)或者其他脆性材料結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用。3.5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3.51 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)推薦采用以下同時(shí)組合的動(dòng)力反應(yīng)最大值(進(jìn)行計(jì)算):a 反射壓;b 屋頂荷載;c 靜、活荷載; 動(dòng)力反應(yīng)的最大值可以理解為不考慮時(shí)間效應(yīng)的靜荷載作用下的結(jié)構(gòu)總抗力( U ),在 任何情況下基礎(chǔ)的承載力都不能小于結(jié)構(gòu)構(gòu)件所支承的極限靜荷載。3.5.2 沖擊荷載情況下 土壤的允許壓力可取其極限值的80。土壤極限承載力是基于土壤試驗(yàn)結(jié)果并考慮在沖擊荷載作用下允許的總的和不均勻變形 (沉 降)。3.5.3 基礎(chǔ)抗不平衡側(cè)向動(dòng)力荷載的傾覆安全系數(shù)取 1.2,不考慮活荷載的影響。3.5.4 需要考慮基礎(chǔ)的被動(dòng)土壓力增加抗滑能力時(shí),基礎(chǔ)的被動(dòng)土壓力應(yīng)該是不平衡荷載的1.5 倍。所謂不平衡荷載系指總動(dòng)水平荷載減去摩擦阻力。3.5.5 柱基礎(chǔ)在沖擊荷載作用下的允許垂直承載力可取其極限承載力的 0.8 倍。3.5.6 如果考慮樁來抵抗沖擊荷載下的水平位移,基礎(chǔ)的被動(dòng)土壓力應(yīng)該計(jì)入。3.5.7 單獨(dú)基礎(chǔ)應(yīng)該用連梁連在一起。3.6 門和洞口3.6.1 至少設(shè)置兩個(gè)出口, 建筑物對(duì)應(yīng)的兩端設(shè)置 1 個(gè)或更多 (出口)
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