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6.2 结构计算


6.2.1 除抗爆间室、抗爆屏院外,生产过程具有爆炸、燃烧危险的各级危险等级的厂房,其结构承载力计算,可不考虑爆炸事故荷载作用。
6.2.2 火炸药生产厂房如在抗震设防烈度7度及以上的地区时安全等级宜按二级;在抗震设防烈度7度以下地区,对特别重要的生产厂房安全等级宜按一级,其他厂房安全等级均可按二级。
6.2.3 火炸药生产厂房的抗震设计,当抗震设防烈度为6度及以上时,应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223中“标准设防类”(丙类)进行抗震设计。对有些特别重要的生产厂房,宜按“重点设防类(乙类)”进行抗震设计。
6.2.4 承受爆炸事故爆炸荷载作用或爆炸荷载与静荷载同时作用的抗爆间室和防护隔墙,应按抗爆间室有关规范设计计算;但当以静荷载为主时,尚应按静荷载单独作用计算。地震作用与爆炸荷载不应同时考虑。当考虑爆炸动荷载的偶然作用时,可只进行承载力计算,不进行结构变形、裂缝开展和地基变形的验算。
6.2.5 对爆炸荷载作用或爆炸荷载与静荷载同时作用下的结构构件进行承载力计算时,结构构件的重要性系数应取1.0,爆炸荷载的分项系数应取1.0,永久荷载和可变荷载的分项系数应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定。
6.2.6 在爆炸荷载和静荷载同时作用或爆炸荷载单独作用下,材料强度设计值可按下式计算确定:
fddf                         (6.2.6)
    式中:fd——爆炸荷载作用下材料强度设计值(N/mm²);
               f——静荷载作用下材料强度设计值(N/mm²);
              γd——爆炸荷载作用下材料强度综合调整系数,可按表6.2.6的规定采用。
表6.2.6 材料强度综合调整系数γd
    注:1 表中同一种材料的强度综合调整系数,可适用于受拉、受压、受剪和受扭等不同受力状态。
           2 对于采用蒸汽养护或掺入早强剂的混凝土,其强度综合调整系数应乘以0.85折减系数。
6.2.7 在爆炸荷载和静荷载同时作用或爆炸荷载单独作用下,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。
6.2.8 在爆炸荷载和静荷载同时作用或爆炸荷载单独作用下,各种材料的泊松比均可取静荷载作用时的数值。
6.2.9 钢筋混凝土抗爆间室的墙体和屋盖(轻质易碎屋盖除外)的计算,应符合下列规定:
    1 在设计药量Q≤50kg时,爆炸产生的空气冲击波的整体作用以其作用在墙(板)面上平均冲量表达按弹塑性理论进行计算,以满足具备整体抗爆能力的要求。当设计药量50kg<Q≤100kg时,尚应考虑爆炸引起的振动、位移、倾覆、飞散物及冲击波漏泄压力对周围人员、设备和建筑物的危害影响。
    2 设计药量爆炸产生冲击波和破片作用,尚应进行局部破坏验算,以满足不出现爆炸震塌、爆炸飞散和穿透破坏等局部破坏的要求。
    3 如抗爆间室采用轻质易碎屋盖时,轻质易碎屋盖本身满足一般静力计算要求即可。
    4 抗爆间室宜按弹性或弹塑性理论设计,并根据可能发生爆炸事故的频率,分别采用不同的设计延性比。
6.2.10 抗爆屏院的墙体可按本规范第6.2.9条第1款、第4款的原则计算。
6.2.11 对有腐蚀介质作用的钢筋混凝土承重结构进行承载力计算时,其内力设计值应乘以结构构件腐蚀介质作用系数γs。此时构件承载力应按下式计算:
γsγ0S≤R(·)        (6.2.11)
    式中:γs——结构构件腐蚀介质作用系数,γs=1.15;
               γ0——结构构件的重要性系数;
               S——内力组合设计值;
               R(·)——结构构件承载力设计值函数。
6.2.12 有腐蚀介质作用的钢筋混凝土结构主要构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值不应超过表6.2.12的规定值。
表6.2.12 裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值
6.2.13 有腐蚀介质作用的钢筋混凝土超静定结构构件的内力计算,不应考虑塑性内力重力分布。
条文说明
6.2.1 这类建筑物虽然存在有爆炸、燃烧危险的可能性,由于经济和技术上的原因,其结构设计均不考虑爆炸事故的爆炸荷载作用,拟以常规方法进行结构承载力计算。但是对这类建(构)筑物的结构设计应重视其可能遭受外部爆炸事故带来的不利影响和建筑物内部局部发生事故的局部破坏影响,这是此类建(构)筑物所独具的特点,有别于一般工业生产厂房。因此,对这类建(构)筑物的结构设计除了在结构选型和结构构造上采取加强结构整体稳定性措施外,在结构计算上尚应根据具体建(构)筑物的重要性和结构破坏后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重程度,确定其合理的结构安全等级,以保证这类建筑结构具有适当和合理的可靠度。
6.2.2 本条规定火炸药生产厂房如在抗震设防烈度7度及以上的地区时安全等级均可按二级考虑。主要是考虑到特别重要的生产厂房,在抗震设防类别中已按重点设防类考虑,其抗震性能及可靠度已有所提高。而在抗震设防烈度7度以下地区,对特别重要的生产厂房安全等级可按一级考虑,其他按二级考虑。主要是为了保证低地震烈度区及非地震区特别重要的危险性建筑具有适当和合理的可靠度。
6.2.3 本条原则规定了危险品生产厂房的抗震设防类别。根据国家规范、标准的分类原则,结合行业的特点提出划分原则。原则要求对具体建筑做实际分析研究,结合工厂的规模、重要性及其在地震破坏后功能失效对全局的影响大小等因素综合分析判定。
    规范规定了危险品建筑物之间的内部安全距离,保证建筑物一旦发生事故受到破坏时,一般不致产生严重次生灾害。因此,在建筑抗震设计中仅将部分特别重要的生产厂房抗震设防类别规定为重点设防类,从而将需要提高设防标准的建筑控制在较小范围内,以达到突出重点的目的。
    另外根据行业特点,危险品生产工序在钢筋混凝土抗爆间室内进行的危险品厂房,由于抗爆间室的设计标准能保障在发生事故后可不做修理或虽需修理但能迅速恢复使用,此类建筑不划入重要的生产厂房,抗震设防类别为标准设防类。
6.2.4、6.2.5 抗爆间室承受的爆炸荷载是事故性偶然荷载,因此地震作用与爆炸荷载不同时考虑,而且爆炸荷载的分项系数取1.0。抗爆间室的荷载计算及截面设计有更为详细的计算方法和要求,这部分内容详见现行国家标准《抗爆间室结构设计规范》GB50907的有关规定。
6.2.6 表6.2.6给出的材料强度综合系数是考虑了一般工业与民用建筑规范中材料分项系数、材料在快速加载作用下的动力强度提高系数和对抗爆结构可靠度分析后,参考现行国家标准《人民防空地下室设计规范》GB50038的有关规定确定的。对于设计药量小于或等于100kg的抗爆间室结构构件达到最大弹性变形时间小于50ms,因此采用现行国家标准《人民防空地下室规范》GB50038最大变形时间为50ms时对应的材料动力强度提高系数是可以的。由于混凝土强度提高系数中考虑了龄期效应的因素,其提高系数为1.2~1.3,故对不应考虑后期强度提高的混凝土蒸汽养护和掺入早强剂的混凝土应乘以折减系数。
    根据有关单位对钢筋、混凝土试验,材料或构件初始静应力即使高达屈服强度的65%~70%,也不影响动荷载作用下材料动力强度提高的比值。而抗爆间室构件初始静应力远小于屈服强度,因此在动荷载与静荷载同时作用下材料动力强度提高系数可取同一数值。
6.2.7、6.2.8 试验证明,在爆炸荷载和静荷载同时作用或爆炸荷载单独作用下,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;各种材料的泊松比均可取静荷载作用时的数值。
6.2.11 现行规范不采取单一的安全系数方法计算,而是采取分项系数的计算表达。因此提高有腐蚀影响的构件承载力,可以通过降低材料的强度设计值来达到,也可以通过提高设计内力来达到,但考虑到应用现行规范、手册方便起见,本规程中采取提高设计内力方法,其承载力设计表达式再增加一个腐蚀介质作用系数γs=1.15。
6.2.12 构件的横向裂缝宽度对耐久性有一定的影响,宽度过大将导致钢筋锈蚀。但从现场调查和暴露试验的资料表明,横向裂缝宽度与钢筋锈蚀的关系并不如人们想象的那么紧密。目前普遍认为,在裂缝宽度小于或等于0.2mm的情况下,对钢筋锈蚀影响不大。
    预应力混凝土构件中的配筋,处于高应力工作状态,而又大都采用高强钢材,对腐蚀比较敏感,如果混凝土裂缝过大预应力混凝土构件的腐蚀程度要比钢筋混凝土构件的严重,所以应从严控制。本规范根据现行国家标准,结合行业的特点,对预应力混凝土构件的裂缝控制等级定为二级。

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火炸药生产厂房设计规范 GB51009-2014
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