火炸藥爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所防雷設(shè)計(jì)

生產(chǎn)貯存火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品的廠房及倉(cāng)庫(kù)屬火炸藥爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)。此類建筑一旦爆炸將造成巨大破壞還可能造成人身傷亡，因此在進(jìn)行此類建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針，預(yù)防事故發(fā)生，減少事故損失。由于火炸藥爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的特殊性，在對(duì)相關(guān)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要格外重視。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范，以具體火炸藥庫(kù)房為實(shí)例，對(duì)火炸藥爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。1

規(guī)范的選用

對(duì)于火炸藥危險(xiǎn)場(chǎng)所的設(shè)計(jì)，目前可參考的規(guī)范:GB50154－2009《地下及覆土火炸藥倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》;GB51009－2014《火炸藥生產(chǎn)廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》;《火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品工廠設(shè)計(jì)安全規(guī)范》兵總質(zhì)【1990】2號(hào);WJ2470－97《小量火藥、炸藥及其制品危險(xiǎn)性建筑設(shè)計(jì)安全規(guī)范》。上述規(guī)范的適用范圍不同，應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、用途及爆炸危險(xiǎn)品的種類、儲(chǔ)量，參考相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。2

確定防雷類別

根據(jù)生產(chǎn)分類及工作性質(zhì)確定爆炸危險(xiǎn)建筑適用于上述哪本規(guī)范。上述規(guī)范都對(duì)生產(chǎn)、貯存不同危險(xiǎn)物質(zhì)建筑的防雷類別有明確的規(guī)定。不同的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防雷設(shè)計(jì)要求略有不同，但總體來說火炸藥危險(xiǎn)場(chǎng)所的防雷類別和該建筑物的危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣類別有關(guān)，因此設(shè)計(jì)時(shí)要明確建筑物的危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣類別。3防雷設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范要求，爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的防雷類別根據(jù)不同使用性質(zhì)，分別采取一類、二類防雷措施。二類防雷按照常規(guī)做法，在屋面設(shè)置接閃網(wǎng)格即可，本文主要針對(duì)一類防雷進(jìn)行介紹。一類防雷主要是確定獨(dú)立接閃桿桿塔(或接閃線支柱)的位置、高度、數(shù)量及桿塔、基礎(chǔ)的選型。3.1桿塔與支柱位置的確定首先確定獨(dú)立接閃桿桿塔或架空接閃線(網(wǎng))的支柱至被保護(hù)建筑物之間的距離。根據(jù)GB50057－2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《雷規(guī)》)中獨(dú)立接閃桿和架空接閃線(網(wǎng))的支柱至被保護(hù)建筑物之間的距離(圖1)應(yīng)符合下列公式的要求，但不得小于3m。上述公式的計(jì)算結(jié)果是接閃桿塔與被保護(hù)建筑物的最小距離要求，接閃桿塔的位置不僅要滿足此要求，同時(shí)還要查看總圖，考慮建筑周邊道路及土圍堤的位置關(guān)系，如果不注意，桿塔基礎(chǔ)有可能設(shè)置在道路上。3.2采用接閃桿保護(hù)如果雙支接閃桿還不能滿足保護(hù)要求，那就要考慮采用接閃線塔進(jìn)行保護(hù)。為什么不采用更多的接閃桿進(jìn)行保護(hù)而采用接閃線塔進(jìn)行保護(hù)，在下文工程案例中會(huì)有說明。3.3采用接閃線保護(hù)可以看出此公式和單支接閃桿在hx高度的平面上保護(hù)半徑公式相同，可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為，接閃線就是在接閃線的方向上設(shè)置了無(wú)數(shù)支接閃桿。上述公式所得是接閃線最低點(diǎn)(垂點(diǎn))的高度，桿塔的高度還要加上接閃線的弧垂高度，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖15D501第104頁(yè)可以查到不同跨度的接閃線的最大弧垂，見表1。同時(shí)選擇接閃線時(shí)需要注意，按照標(biāo)準(zhǔn)圖集接閃線采用還Φ=7.8mm鍍鋅鋼絞線，但根據(jù)《雷規(guī)》，當(dāng)接閃器為熱鍍鋅鋼絞線時(shí)，最小截面為50mm2，換算為直徑Φ=7.98mm。因此建議設(shè)計(jì)者選擇不小于Φ=8mm的熱鍍鋅鋼絞線作為接閃線。3.4桿塔支座及基礎(chǔ)型式的確定接閃桿、架空接閃線塔的桿塔型式及基礎(chǔ)的型式要根據(jù)桿塔高度及工程所在地的風(fēng)壓、地基承載力進(jìn)行選擇。桿塔高度根據(jù)上文計(jì)算得出，風(fēng)壓及地基承載力這兩個(gè)參數(shù)一般結(jié)構(gòu)專業(yè)都會(huì)有，根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖15D501進(jìn)行選擇。4

工程案例現(xiàn)在以某火炸藥庫(kù)房為案例進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)介紹。本庫(kù)房為單層混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)為

48m，寬為12m，高為

7.5m。庫(kù)房貯存物品為各類彈藥，每個(gè)儲(chǔ)存間內(nèi)同時(shí)存放藥量最大為

50kg，建筑危險(xiǎn)等級(jí)為

Ax

級(jí)。本彈藥庫(kù)設(shè)計(jì)參考規(guī)范為中國(guó)兵器工業(yè)總公司部標(biāo)準(zhǔn)

WJ2470－97《小量火藥、炸藥及其制品危險(xiǎn)性建筑設(shè)計(jì)安全規(guī)范》。根據(jù)表

2.1

本彈藥庫(kù)危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣類別為

F1，防雷類別為一類防雷，因此需要設(shè)置獨(dú)立接閃桿或接閃線塔進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)規(guī)范要求及式(1)計(jì)算(根據(jù)規(guī)范要求，沖擊接地電阻按10Ω計(jì)算)，接閃桿或接閃線(網(wǎng))的桿塔可設(shè)置在距庫(kù)房四周外沿大于4.3m的位置。但根據(jù)總圖位置，庫(kù)房周圍有道路及灌溉渠，因此桿塔需避開道路及灌溉渠。本彈藥庫(kù)總圖見圖2。由于道路及灌溉渠內(nèi)側(cè)間距不能滿足規(guī)范要求，需將桿塔向兩側(cè)外移，設(shè)置在道路及灌溉渠外側(cè)。桿塔基礎(chǔ)位置距建筑位置見圖3。接閃桿(或線塔)基礎(chǔ)位置確定之后，就要計(jì)算接閃桿(或線塔)的高度，首先考慮用獨(dú)立接閃桿進(jìn)行保護(hù)，本建筑為第一類防雷建筑物，根據(jù)規(guī)范，滾球半徑hr=30m，建筑物高度hx=7.5m，根據(jù)接閃桿高度h＜30m時(shí)式(4)有解，當(dāng)h=30m，保護(hù)半徑rx有最大值為10.15m(當(dāng)h＞30m時(shí)公式無(wú)解，是因?yàn)榻娱W桿高于30m處，半徑30m的滾球無(wú)法與地面相切，不能對(duì)建筑進(jìn)行有效保護(hù)，因此高于30m的單獨(dú)接閃桿，根據(jù)規(guī)范要求，接閃桿應(yīng)按照滾球半徑(這里為30m)的高度作為接閃桿桿尖進(jìn)行保護(hù)計(jì)算)。即在7.5m的高度，單支接閃桿的最大保護(hù)范圍為10.15m，單支接閃桿的保護(hù)范圍見圖4。從圖5可以看出雙支30m高的接閃桿無(wú)論如何都無(wú)法對(duì)彈藥庫(kù)進(jìn)行完全保護(hù)，至少需要四支及以上接閃桿進(jìn)行保護(hù)(本文不再詳細(xì)計(jì)算)，所以對(duì)于本彈藥庫(kù)采用接閃線塔更為合理。接閃線塔一般沿建筑的長(zhǎng)度方向設(shè)置，這樣同樣高度的接閃線，對(duì)建筑物的保護(hù)范圍最大。接閃線塔位置和前文接閃桿桿塔位置一致。將本彈藥庫(kù)參數(shù)帶入式(5)(取hr=30m，bx=6m)，求解方程得出h=14.7m，即接閃線在14.7m的高度上可以將彈藥庫(kù)完全保護(hù)。接閃線剖面保護(hù)范圍見圖6陰影部分。14.7m是接閃線最低點(diǎn)的高度，本彈藥庫(kù)接閃線塔跨距為68m，查表1最大弧垂按3.2m考慮，因此接閃線桿塔的最低高度應(yīng)該為接閃線的最低點(diǎn)高度14.7m加上最大弧垂的高度3.2m，為17.9m，可以選擇20m高的接閃線支柱。根據(jù)圖1及規(guī)范要求，接閃線至屋面間距Sa2應(yīng)滿足下列公式根據(jù)以上公式計(jì)算，Sa2應(yīng)≥3.47m，根據(jù)上文計(jì)算選擇，接閃線最低點(diǎn)至屋面的實(shí)際間距Sa2=9.3m(接閃線最低點(diǎn)為20－3.2=16.8m，建筑屋面高度為7.5m)，因此接閃線至屋面間距Sa2滿足規(guī)范要求。最后確定桿塔及基礎(chǔ)型式，本工程地基承載力特征值為140kPa，基本風(fēng)壓為0.3kN/m，因?yàn)闂U塔總高度為20m，所以按標(biāo)準(zhǔn)圖15D501第99頁(yè)，接閃線桿塔選用GFW1－1型，基礎(chǔ)選用JA－4型。通過上述分析計(jì)算，最終本彈藥庫(kù)采用20m高接閃線塔進(jìn)行保護(hù)，桿塔設(shè)置在東西兩側(cè)，左側(cè)距彈藥庫(kù)10.5m，右側(cè)距彈藥庫(kù)9.5m。桿塔選用GFW1－1型，基礎(chǔ)選用JA－4型，接閃線采用φ=8mm的熱鍍鋅鋼絞線。5

結(jié)束語(yǔ)火炸藥危險(xiǎn)場(chǎng)所的防雷設(shè)計(jì)首先要明確適用規(guī)范，并確定爆炸危險(xiǎn)