...wd......wd......wd...天然氣調壓站建筑安全防火設計標準(圖文)://RiskMW2010-09-1509:18:17

HYPERLINK互聯網瀏覽：252發布評論(0)1引言北京市擁有全國最大的燃氣管網系統，天然氣在城市能源構造中所占的比例舉足輕重，是首都人民安全生產和和諧生活的重要保障。調壓站是燃氣管網主要構成因素之一，是調節和穩定燃氣管網壓力的重要市政設施，也是城市市政建設與開展的一個標志。調壓站屬于有爆炸不安全的甲類廠房，調壓站的合理設計關系著首都主要能源的供給，關系著首都生產的正常運行，關系著首都人民生活的質量。截至2007年，北京市現有調壓站613座。其中高壓14座，高中壓50座，中低壓549座。這些調壓站的建設和開展不但見證了首都燃氣事業從無到有，由萌芽起步到蓬勃壯大，也是調壓站設計隨著生產規模的擴大和技術革新而不斷完善的實際表達。燃氣調壓站(以下簡稱調壓站)設計中安全防火間距的設置、建筑構造選型和防火、防爆的構造節點的處理是衡量調壓站設計是否合理的主要方面，本文是筆者根據多年從事燃氣配套設施設計工作的親身體會，將主要從這3方面對地上調壓站的設計進展分析和探討，以供專家和同行指正。2北京市調壓站設計的開展歷程1958年～1987年，北京市人工煤氣時代。調壓站以中、低壓(管道設計壓力：0.2MPa1987年～1997年，北京市引進華北油田天然氣，即天然氣開展起步階段。次高壓B調壓站(管道設計壓力：0.4MPa1997年～2000年，北京市引進陜甘寧天然氣市內建設和擴建階段。這一階段的調壓站以次高壓A(管道設計壓力：0.8MPa2000年～2007年，隨著北京市對天然氣需求的快速增長，城市燃氣的開展進入新的開展時期。燃氣使用范圍日益擴大，供氣重點不再限于民用，而是轉向發電、采暖、空調、汽車燃料和工業。高壓調壓站(管道設計壓力：1.6MPa3調壓站的安全防火間距3.1防火間距的概念防火間距是防止著火建筑的輻射熱在一定時間內引燃相鄰建筑，且便于消防撲救的間隔距離。3.2調壓站設計所遵循的現行國家標準?建筑設計防火標準))(GB50016-2006)，以下簡稱?建規?;?城鎮燃氣設計標準?(GB50028-2006)，以下簡稱?燃規?;?高層民用建筑設計防火標準?(GB50045-95)，以下簡稱?高規?。3.3調壓站的生產類別和耐火等級天然氣的主要成分是甲烷，比空氣輕，是一種易燃易爆氣體。當空氣中含5%-15%濃度的天然氣時，遇火就會爆炸。根據?建規?表3.1.1生產的火災不安全分類及其條文說明5條，判定調壓站為甲類廠房。?建規?表3.3.1廠房的耐火等級、層數和防火分區的最大允許建筑面積，明確調壓站的耐火等級為二級。雖然?建規?的第3.3.5條規定：建筑面積小于300m2的獨立甲、乙類單層廠房，可采用三級耐火等級的建筑;但是?燃規?的第6.6.12條規定：地上調壓站的建筑物耐火等級不低于二級。因此，調壓站不管建筑面積大小，設計時都應按照耐火等級為二級考慮。3.4調壓站的安全防火間距設計安全防火間距確實定，主要是基于滿足火災撲救需要、防止火災向鄰近建筑蔓延擴大、節約用地的綜合考慮結果。由于調壓站具有易燃、易爆的特點，其建設與城市安全及土地利用密切相關。安全防火間距在調壓站總平面設計中至關重要，直接決定著調壓站及其周邊建筑和環境的安全，也關系到土地使用的合理性，調壓站總平面設計的原那么是：密切結合總規、分規、控規和詳規等各規劃階段成果的同時，還要考慮近期建設和遠期開展及改、擴建問題，力求近期緊湊，遠期滿足?！沧顚I的安全生產管理-風險世界網〕調壓站總平面的安全防火間距設計的依據為：①?建筑設計防火標準?(GB50016-2006)，表3.4.1。②?城鎮燃氣設計標準?(GB50028-2006)，表6.6.3。③?高層民用建筑設計防火標準?(GB50045-95)，表4.2.7。盡管?建規?條文說明1.0.5指出：對于建筑防火設計中涉及專業性強的行業的防火設計，除執行?建規?外，還應符合現行的國家行業標準。但是以上三個表格中的任一表格，在實際設計中都不能夠以一蓋全，單獨使用。其因有二，一是各標準的安全防火間距的編制依據不同，如：?燃規?中調壓站(含調壓柜)與其他建、構筑物水平凈距的規定，是參考了荷蘭天然氣調壓站建設經歷和規定;二是各標準的修訂補充和替換時間不一致。所以，在實際工作中需要設計人仔細斟酌，仔細領會標準的規定和要求。比照?建規?表3.4.1、?燃規?表6.6.3和?高規?表4.2.7，可以看出，有關調壓站距民用建筑的防火間距的規定，?建規?表3.4.1中的規定與?燃規?表6.6.3中的規定不一樣。?建規?表3.4.1中甲類廠房距民用建筑(一、二、三、四耐火等級)的安全防火間距為25m;?燃規?表6.6.3中是分別將不同調壓裝置入口燃氣壓力級制的地上調壓站距重要公共建筑、一類高層民用建筑和建筑物外墻面的防火間距做了規定。但是，?燃規?表6.6.3中地上調壓站距“建筑物外墻面〞的防火間距的一欄中并未明確“建筑物外墻面〞的建筑物的性質，建筑物指的是廠房建筑還是除重要公共建筑、一類高層民用建筑以外的民用建筑，在標準的條文說明中也沒有給出界定。另外，?高規?根據高層建筑的使用性質、火災不安全性、疏散和撲救難度等將高層建筑分為一類和二類，?燃規?表6.6.3中卻沒有表達地上調壓站距二類高層民用建筑的水平凈距。筆者認為，調壓站防火間距確實定應該具體問題具體分析。首先，應優先遵循?燃規?中的規定，當?燃規?不能滿足實際設計需要時，還應當參考和采納?建規?和?高規?中的有關規定?；谶@個原那么，各標準中的一些不明確之處?？梢酝ㄟ^以下方法解決：①?燃規?表6.6.3中調壓站(含調壓柜)與其他建筑物、構筑物水平凈距中“建筑物外墻面〞的建筑物可視為除重要公共建筑、一類高層民用建筑以外的民用建筑。二類高層民用建筑與調壓站的防火間距應與調壓站同“建筑物外墻面〞的防火間距一致;②近年隨著市場對天然氣需求的快速增長，北京市供氣重點不再限于民用，而是轉向發電、采暖、空調、汽車燃料和工業生產用氣，天然氣需求的快速增長，使建于供大型供熱廠和以天然氣為燃料的大型工業園區內調壓站的需求量同步增長。關于?建規?表3.4.1中甲類廠房距各類廠房的防火間距的規定應指建于大型工業廠區內(燃氣供熱廠、工業生產用戶的廠區等)的調壓站與廠區內各類生產廠房的防火間距。表1?建筑設計防火標準?(GB50016-2006)表3.4.1廠房之間及其與乙、丙、丁、戊類倉庫、民用建筑等之間的防火間距(m)表3.4.1表2?城鎮燃氣設計標準?(GB50028-2006)表6.6.3調壓站(含調壓柜)與其他建筑物、構筑物水平凈距(m)表66.3表3?高層民用建筑設計防火標準?(GB50045-95)表4.2.7廠房之間及其與乙、丙、丁、戊類倉庫、民用建筑等之間的防火間距(m)表4.2.74調壓站的建筑構造選型在工程建設全過程中，各階段工作對工程造價的影響程度不盡一樣，初步設計階段，影響工程造價的可能性為75%～95%;至技術設計完畢.影響工程造價的可能性為35%～75%;而至施工開場，通過技術組織措施節約工程造價的可能性只有5%～10%。顯而易見，控制工程造價的關鍵在工程做出投資決策后的設計階段。通過對調壓站功能和價值的分析，可以將技術問題與經濟問題嚴密地結合起來，到達滿足功能，降低成本的目的。建筑工程的一般概念性經濟指標說明，一般工業廠房的土建工程造價(不包括工藝設備投資)占總造價的81%～85%。因此，合理的建筑構造體系應該是使用廣、建造快、消耗少、勞動生產率高和建筑造價低。建筑材料的質量和選用，也直接影響建筑物的穩固性、實用性、耐久性和經濟性要求。調壓站設計的工程造價控制主要采取兩種方式。方式一：標準化設計，標準化設計的優點很多，如：設計周期短、節約設計費、工藝定型、材料配料統一、使施工準備工作提前和加快施工速度、有利于工程質量的保證。中壓調壓站的服務對象為住宅小區的民用用戶，北京市已建中壓調壓站549座，其規模、建筑構造形式屬于重復建造的建筑類型，自2003年開場。已經采用企業內部的標準化設計。方式二：結合實際工程，優選建筑構造形式，綜合比較各類建筑結果形式的優劣，確定最正確方案。同一調壓站設計時采用不同的建筑構造形式，可以有不同的造價。調壓站建筑形式因其入口燃氣壓力級制的不同、燃氣設備及流程的不同，對建筑面積大小、開間進深的要求各異，所采用的構造也就有所不同。調壓站的構造形式主要是以其承重構造所用的材料來劃分3種常用的構造形式：砌體構造、鋼筋混凝土框架(排架)構造和輕鋼構造。4.1砌體構造砌體構造的優點：①砌體是最小的標準化構件，對施工場地和施工技術要求低，可砌成各種形狀的墻體，材料來源方便，可就地取材。②具有很好的耐久性、化學穩定性和大氣穩定性。③可節省水泥、鋼材和木材，不需模板，工期短。④施工技術與施工設備簡單。⑤具有很好的隔音和保溫隔熱性能。⑥工程造價較低廉。砌體構造的缺點：①抗震性能較差。②由于砌體構造采用墻體承重，建筑內不允許自由分隔，而且無法實現大空間建筑。③現場勞動量大，施工質量不易保證。4.2鋼筋混凝土框架(排架)構造鋼筋混凝土框架(排架)構造優點：①抗震性能好、整體性強、經久耐用。②房間的開間、進深相對較大，室內空間分隔較自由。③建筑立面處理較靈活。④抗腐蝕、耐火能力強。鋼筋混凝土框架(排架)構造缺點：①構造自重大。②現澆鋼筋混凝土框架構造有支模、綁筋、澆筑和養護時間，施工工期較長。③現澆鋼筋混凝土梁跨度不能太大，一般超過12m跨的現澆梁造價不經濟，不適合采用現澆鋼筋混凝土構造。4.3輕鋼構造鋼構造是一種環保型綠色建筑，鋼構造建筑的優點主要有：大大節約施工時間，施工不受季節影響：減少建筑垃圾和環境污染，建筑材料可重復利用;抗震性能好;使用中易于改造、靈活方便;鋼構造近幾年來得到廣泛的運用，尤其在興旺國家占據非居住性建筑一半以上的市場。鋼材的“容重與強度比〞一般小于木材、混凝土和磚石，因此鋼構造比較輕，與鋼筋混凝土構造相比要輕30%～50%;另外鋼構造斷面小，與鋼筋混凝土構造相比可增加建筑有效面積8%左右。綜上所述，鋼構造以其良好性能，在造價、施工周期和環保價值等方面占有明顯優勢，特別是在天然氣應急工程中，能夠快速實現早投產，早受益。受到業主和施工單位的普遍贊譽，是今后高壓調壓站大力推廣的建筑構造形式。5調壓站的鋼構造防火我們知道，鋼材具有較好的耐熱性，其本身并不燃燒，但具有受熱強度降低極易造成建筑物倒塌等特性，因此鋼構造建筑一旦發生火災往往造成重大事故。當鋼構造應用在調壓站設計中時，應抑制防火方面的缺乏，必須進展防火處理，其目的就是將鋼構造的耐火極限提高到設計標準要求的標準，防止鋼構造在火災中迅速升溫發生形變塌落。鋼構造防火措施是多種多樣的，關鍵是要根據不同情況采取不同方法。?建規?中，對建筑物的耐火等級及相應建筑構件的燃燒性能和耐火極限作出了具體的規定。鋼構造防火措施有：用金屬網抹M5砂漿做保護層、用加氣混凝土做保護層、用C20混凝土做保護層、用普通粘土磚做保護層、用陶?；炷磷霰Ｗo層、用防火鋼構造防火涂料做保護層。歸納起來常用的防火措施主要有構造防火和噴涂防火涂料兩種類型。其中防火構造可分為外包混凝土材料、外包鋼絲網水泥砂漿、外噴防火涂料等幾種構造形式。外包混凝土防火，其施工方法和普通混凝土施工無任何區別，但應在混凝土內配置構造鋼筋以防止剝落。由于混凝土材料具有經濟性、耐久性、耐火性等優點，一向被用作鋼構造的防火材料。但由于存在施工周期長的缺點，不用于調壓站鋼構造建筑的防火施工。鋼絲網水泥沙漿防火施工，也是一種傳統的施工方法，當砂漿層較厚時容易在于后產生結硬，也不用于調壓站鋼構造建筑的防火施工。鋼構造噴涂防火涂料與其它構造形式相比，具有施工方便、不過多增加構造自重、技術先進等優點，是鋼構造調壓站首選的防火措施。目前的大多數鋼構造調壓站是采用輕型H型鋼(焊接或軋制;變截面或等截面)做成門式剛架，C型、Z型冷彎薄壁型鋼做檁條和墻梁，彩色鋼板夾芯板做屋面、墻面圍護構造，采用高強螺栓和密封材料組裝起來的預制裝配式鋼構造房屋體系。?建規?中廠房(倉庫)的耐火等級與耐火極限(表3.2.1)中規定調壓站的柱的耐火極限為2.50h;屋頂承重構件的耐火等級為1.Oh;非承重外墻的耐火極限為0.50h。調壓站設計時對各個構件所采取的防火措施是：門式鋼架、墻梁采用厚涂型鋼構造防火涂料40mm厚做保護層，耐火極限到達2.5h;屋頂鋼檁條采用厚涂型鋼構造防火涂料15mm厚做保護層，耐火極限到達1.Oh;非承重外墻和屋面板采用彩色鋼板巖面夾芯板，耐火極限到達0.5h。鋼構造噴涂防火涂料目前被廣泛應用，如果操作不當，會影響使用效果和消防安全。施工中應在鋼構造工程驗收完畢后進展，為了確保防火涂層和鋼構造外表有足夠的粘結力，在噴涂前應去除鋼構造外表的銹跡銹斑，必要時可再刷一層防銹底漆，用一定的壓力噴射以保證涂層粘結結實。6調壓站的防爆設計調壓站屬于有爆炸不安全的廠房，由于天然氣比空氣輕，容易積聚在調壓站站房的上部，當空氣中含5%～15%濃度的天然氣時，遇明火易引起爆炸，因此調壓站應設置足夠的泄壓面積，可以很大程度地減輕爆炸時對主體構造的損壞，免除因主體構造的破壞而造成的重大人員傷害和經濟損失。泄壓手段很多，泄壓設施可以是輕質屋蓋、輕質墻體和易于泄壓的門窗。調壓站設計時，一般除盡可能增大調壓站的門窗面積之和，還需要設置一定面積的輕質屋蓋，有利于快速泄壓。2006年12月1日前的調壓站泄壓面積計算及其構造要求遵循的是1987年版?建規?，2006年版?建規?中關于泄壓面積計算及其構造要求做了很大地改動。1987年版的?建規?第3.4.3條：泄壓面積與廠房體積的比值(m2/m3)宜采用O.05～O.22。對于體積超過1000m3的建筑，降低了比值數值，但不宜小于O.03。作為泄壓面積的輕質屋蓋和輕質墻體的每平方米重量不宜超過120kg。2006年版?建規?中有關泄壓面積規定為：泄壓設施可為輕質屋蓋、輕質墻體和易于泄壓的門窗，但優先采用輕型屋蓋且輕質屋蓋、輕質墻體的單位質量不宜超過60kg/m2，泄壓面積的計算公式為：A=10CV2/3,A-泄壓面積(m2)、V-廠房的容積(m3)、C-廠房容積為1000m3時的泄壓比，按表3.6.3取值為0.110;2006年版?建規?相對1987年版?建規?而言，有關泄壓面積計算方法和對輕質屋蓋、輕質墻體的單位質量規定的變化是改動大、要求高，也是對目前建筑面積較大。特別是高壓調壓站的建筑構造選型采用輕鋼構造的某種程度上的推動，因為輕鋼構造的外墻和屋頂都是輕質材料，是極好的泄壓設施。以下僅以砌體構造和現澆鋼筋混凝土構造的調壓站的泄壓屋蓋的建筑構造為例對兩標準的區別進展比較分析：6.1泄壓面積計算值比較某高壓調壓站站房體積V=2402.40m3。1987年版?建規?計算結果：按照比值為0.03計算，A=2402.4×0.03=72.07m22006年版?建規?計算結果：A=IOCV2/3=10×0.11×2402.402/3=197.31m2結果說明：2006年版?建規?對泄壓面積的要求是1987年版?建規?對泄壓面積要求的2.74倍。標準條款地變更趨于更加嚴格化，說明這是順應時代的要求，也是對技術水平提高的促進。高壓調壓站的設計所采用的建筑構造形式皆為輕鋼構造，從構造本身就實現了以輕質屋蓋、輕質墻體作為泄壓面積的防爆要求。6.2屋頂泄壓面積的建筑節點構造做法比較(1)執行1987年版?建規?的泄壓屋面構造做法(由上至下)：①防水層(SBS改性瀝青防水卷材與SBS改性瀝青防水涂料結合)40kg/m2②20厚水泥砂漿找平層40kg/m2③150厚硅酸聚苯顆粒保溫層37.5kg/m2④小波水泥石綿瓦⑤L75×6角鋼連接架泄壓屋面每平方米重量：117.5kg/m2<120kg/m2，剛剛滿足1987年版?建規?要求，但卻大大超過了2006年版?建規?中輕型屋蓋、輕質墻體的單位質量不宜超過60kg/m2的要求。(2)執行2006年版?建規?的泄壓屋面做法是局部屋蓋開孔洞，孔洞上蓋75mm厚彩色鋼板夾芯板。泄壓屋面每平方米重量：18.1kg/m2<60kg/m2，滿足現行標準要求。顯然，泄壓屋面的建筑構造做法的改進不僅符合現行標準要求，同時簡化了施工程序，大大縮短了施工工期。6.3防爆構造設計執行1987年版?建規?的泄壓屋面構造做法，見圖1。彩色鋼板夾芯板作為泄壓屋面的構造做法，見圖2。7其它措施7.1調壓站通風設計由于天然氣比空氣輕，容易積聚在調壓站的上部，為防止積聚在死角處的天然氣排不出去，導致天然氣到達爆炸濃度，調壓站應通風良好。調壓站的通風措施分為兩類：自然通風和強制通風。7.1.1自然通風自然通風時，調壓站內部和外部的空氣的交換是通過外墻窗下通風百頁(250mm×400mm)和屋蓋上的通風孔(300mm)來實現的，空氣交換原理是依賴于調壓站內、外空氣的密度不同。因為自然通風很大程度上依賴于天氣條件，所以，自然通風系統無法確保全年都有連續和足夠的換氣。因此自然通風不能作為一種可靠的解決方法，調壓站的通風還需要強制通風。7.1.2強制通風強制通風不僅能調整和控制換氣量，而且能夠很準確地根據調壓站的空間要求，通過計算，選用適當的通風設備。調壓站強制通風的手段是在窗上墻或山墻上3.0m左右的高度設置防爆軸流風機，每小時換氣次數為2次。7.2調壓站室內防火設計調壓站室內防火設計的目的是為了保障調壓站內部裝修的消防安全，防止和減少調壓站內部的火