控制室抗爆設(shè)計(jì)

1、控制室的抗爆設(shè)計(jì)-簡(jiǎn)化動(dòng)力分析的方法20101提綱提綱：關(guān)于爆炸為什么要抗爆鋼筋混凝土構(gòu)件在爆炸作用下的性能抗爆建筑物的設(shè)計(jì)2關(guān)于爆炸-概念爆炸通過(guò)氣體在受限制的空間里突然膨脹而釋放機(jī)械能、化學(xué)能或核能。按照產(chǎn)生爆炸的物質(zhì)分類，我們可以將石油化工裝置中可能發(fā)生的爆炸與TNT爆炸區(qū)別開(kāi)來(lái)。常規(guī)炸彈炸藥包、手榴彈等爆炸就是TNT爆炸；核彈爆炸也相當(dāng)于TNT爆炸，只不過(guò)其釋放的能量非常巨大。TNT爆炸的特點(diǎn)是相對(duì)于爆炸影響的范圍講，爆炸源相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)。3關(guān)于爆炸-概念石油化工裝置中可能發(fā)生的爆炸不同于一般的TNT爆炸，可分為蒸汽云爆炸（Vapor Cloud Explode，簡(jiǎn)稱VCE）、壓力容器爆

2、炸、濃縮相物質(zhì)爆炸以及粉塵爆炸。這幾種爆炸在相關(guān)的資料中都有介紹。雖然石油化工裝置中可能發(fā)生的爆炸存在多種形式，但石化工業(yè)內(nèi)還是主要考慮蒸汽云爆炸。有資料表明，1972年至2000年近30年間，世界上烴類企業(yè)各種災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)情況，從統(tǒng)計(jì)的角度可以驗(yàn)證上面的論述，盡管這些都是特大災(zāi)害而沒(méi)有統(tǒng)計(jì)全面。4關(guān)于爆炸-對(duì)人體的傷害人體直接暴露于爆炸超壓可能受到的損害1bar=100kPa來(lái)源：Loss Prevention in the Process Industries, Frank P Lees, Vol. 2, 2nd Edition5關(guān)于爆炸-對(duì)設(shè)施的危害爆炸超壓造成的破壞影響壓力 (bar)破

3、壞程度0.001討厭的噪音 (137 dB)，低頻 (10-15 Hz)0.002偶爾震破受壓的大玻璃窗戶0.003高噪音 (143 dB)，聲音震破玻璃0.007震破受壓的小窗戶0.01典型玻璃破碎的壓力0.021“安全距離”（有0.95 的可能性，超過(guò)這個(gè)值就不會(huì)造成嚴(yán)重的破壞）發(fā)射物限度對(duì)房屋的天花板造成一些破壞，10% 的窗戶玻璃破碎0.028有限的較小結(jié)構(gòu)損壞0.034-0.069大小窗戶通常會(huì)被粉碎0.048對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)造成較小的破壞0.069房屋部分毀壞，無(wú)法居住0.069-0.138波紋狀的石棉被粉碎破壞了波紋狀的鋼或鋁板的牢固, 它們跟著被彎曲破壞了標(biāo)準(zhǔn)住宅木板的牢固, 導(dǎo)致

4、木板被吹掉0.09造成建設(shè)物架的鋼結(jié)構(gòu)輕微地扭曲0.138房屋墻和屋頂部分坍塌0.138-0.207沒(méi)有加固的混凝土或空心磚的墻壁被粉碎6關(guān)于爆炸-對(duì)設(shè)施的危害0.159嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損壞的最低限度0.172磚砌的房屋受到50% 的破壞0.207工廠廠房里的大型機(jī)器 (3000 lb) 遭到少許的損壞鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)物被扭曲并脫離地基0.207-0.276無(wú)結(jié)構(gòu)的鋼板建筑物被破壞儲(chǔ)油罐破裂0.276輕工業(yè)廠房的復(fù)合鋼結(jié)構(gòu)破裂0.345木桿被折斷在建筑物里的大型水壓機(jī) (40,000 lb) 輕微損壞0.345-0.483房屋幾乎完全被毀壞0.483裝貨的貨車箱傾覆0.483-0.552沒(méi)有被加固、8-1

5、2厚的磚塊因扭曲/彎曲而失效0.621裝貨的貨車車箱完全被毀壞0.689房屋可能完全損壞大型機(jī)床 (7000 lb) 被移動(dòng)并遭嚴(yán)重?fù)p壞特大機(jī)床 (12,000 lb) 幸免20.68彈坑邊的極限7關(guān)于爆炸-對(duì)部分煉油設(shè)施的危害壓力 (bar)破壞程度0.17加熱爐結(jié)構(gòu)移動(dòng)、管線破裂0.20再生器電線切斷0.24裂化反應(yīng)器電線切斷；管架框架變形0.34加熱爐翻倒破壞0.37再生器框架變形0.41管架框架倒塌、管線破裂0.51再生器倒0.82裂化反應(yīng)器倒爆炸超壓對(duì)受到?jīng)_擊的部分煉油設(shè)施的影響（Stepgens 1970年） 8關(guān)于爆炸-爆炸相似率爆炸相似率1爆炸沖擊波參數(shù)可以用爆炸相似率，（也叫

6、“Hopkinson規(guī)律”）來(lái)求得。假定特定的爆炸產(chǎn)生的沖擊波通過(guò)空氣按照沖擊波的形式傳遞，可以計(jì)算得出某一確定的沖擊波壓力值會(huì)在距爆炸源某一距離處產(chǎn)生，而且與能量的立方根成正比。大能量以及核爆已經(jīng)驗(yàn)證了這樣的相似率。因此，爆炸沖擊波參數(shù)可以利用現(xiàn)有的武器爆炸試驗(yàn)數(shù)據(jù)（通常是1千噸或者1萬(wàn)噸TNT當(dāng)量）按照相似率求得。 9關(guān)于爆炸-爆炸荷載通常人們用TNT當(dāng)量來(lái)描述一個(gè)特定爆炸的大小。從工業(yè)應(yīng)用來(lái)看，很多材料可以引起爆炸。每種爆炸物或者爆炸物組合有其自身的燃燒率。對(duì)于蒸汽云，其沖擊波特性同樣依賴于可燃?xì)猓扇細(xì)馀c空氣混合）混合物以及蒸汽云團(tuán)可燃?xì)獾臐舛取Ｍㄟ^(guò)測(cè)量特定爆炸的沖擊波性質(zhì)，確定多少T

7、NT數(shù)量可以產(chǎn)生同樣的沖擊波，這就是TNT當(dāng)量。雖然有很多其他爆炸物存在，但由于有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以應(yīng)用，因此TNT當(dāng)量仍然被用作一個(gè)普遍的爆炸參數(shù)。現(xiàn)在的趨勢(shì)是，TNT當(dāng)量應(yīng)用在減少。通過(guò)蒸汽云計(jì)算機(jī)模型研究以及對(duì)真實(shí)爆炸的觀測(cè)表明，采用TNT當(dāng)量得出的結(jié)果，在距離爆炸源較近時(shí)超壓偏大，而距離較遠(yuǎn)時(shí)超壓偏小。10關(guān)于爆炸-爆炸荷載11關(guān)于爆炸-爆炸荷載無(wú)約束的蒸氣云爆炸經(jīng)常被使用作為抗爆設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。其他的爆炸形式，如沸騰膨脹液體蒸汽爆炸以及設(shè)備爆炸均有可能發(fā)生。許多種爆炸的基本特性是相似的。沖擊波的大小和持續(xù)時(shí)間隨距離、爆炸能量以及爆炸形式的變化而變化。一般沖擊波的特性描述和高能量爆炸特性計(jì)算

8、見(jiàn)TM5-1300 第二章或者ASCE手冊(cè)的第四章。三個(gè)重要概念如下： 超壓：沖擊波通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的超過(guò)大氣壓的空氣壓力 反射壓：沖擊波在傳播方向上遇到障礙物時(shí)反射的超壓增量。正壓作用時(shí)間：超壓（或反射壓）作用在建筑物上的時(shí)間。作用時(shí)間越長(zhǎng)，建筑物反應(yīng)越大。12關(guān)于爆炸-爆炸荷載13關(guān)于爆炸-爆炸荷載設(shè)計(jì)爆炸的沖擊波超壓以及作用時(shí)間通常由他人確定。這個(gè)過(guò)程包括化學(xué)工程原理、工藝危害分析和工業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。業(yè)主的標(biāo)準(zhǔn)有時(shí)也確定一個(gè)沖擊波荷載。業(yè)主的抗爆標(biāo)準(zhǔn)不同，但是很多業(yè)主的爆炸荷載是根據(jù)裝置包含的工藝方案以及平面布置研究確定的。業(yè)主完成的現(xiàn)場(chǎng)布置分析，外部咨詢商，或者設(shè)計(jì)單位工藝安全組可以確定合理的沖

9、擊波超壓。業(yè)主的保險(xiǎn)提供者也要被咨詢。計(jì)算機(jī)模型程序也可以達(dá)到這個(gè)目的。合理的工藝和平面布置決定輸入數(shù)據(jù)。理想地，工藝P&IDs和平面布置應(yīng)該是比較先進(jìn)的。14關(guān)于爆炸-爆炸荷載爆炸危險(xiǎn)性分析給定；ASCE ManualSH 行標(biāo)；GB 國(guó)標(biāo)焦點(diǎn)：方便實(shí)用的單一值給出隨距離變化的參數(shù)；（蒸氣云的特點(diǎn)決定）如果沒(méi)有其他方法確定爆炸荷載，可以應(yīng)用已經(jīng)確定的荷載標(biāo)準(zhǔn)。下面兩組荷載，從CIA 和 SG-22而來(lái)，可以用作近似確定蒸汽云爆炸的最后方法。b. 峰值超壓3 psi (21kPa)，作用時(shí)間100ms;a. 峰值超壓10 psi (69kPa)，作用時(shí)間20ms;不管采用何種方法確定設(shè)計(jì)爆炸荷

10、載，在詳細(xì)設(shè)計(jì)前者寫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)都應(yīng)該得到業(yè)主的確認(rèn)。15為什么要抗爆國(guó)外：要不要抗爆設(shè)計(jì)通常情況下是由業(yè)主在項(xiàng)目組的協(xié)助下決定的，有以下幾種原因。職業(yè)安全健康管理局: OSHA 安全章程不具體地提及抗爆設(shè)計(jì)。OSHA 要求, 雇主必須提供一個(gè)安全工作場(chǎng)所。OSHA從以前爆炸經(jīng)驗(yàn)調(diào)查表明, 抗爆措施應(yīng)該被考慮 人員安全：雖然安全總是主要關(guān)注的事情，保護(hù)范圍也許是問(wèn)題。明顯地, 一個(gè)開(kāi)敞的工藝裝置為人不提供任何保護(hù)，而且在緊急狀態(tài)情形下人員還必須撤離?？刂剖覄t是另外一種情況：建筑物內(nèi)總是有人，并且操作人員還要當(dāng)班處理裝置的突發(fā)事件。 16為什么要抗爆通常的爆炸水平來(lái)看, 沖擊波不足以直接地對(duì)生命造成

11、威脅。雖然有例外, 多數(shù)嚴(yán)重的傷害由爆炸引起殘骸造成。經(jīng)驗(yàn)表明, 常規(guī)的建筑設(shè)計(jì)由于建筑物倒塌的殘骸阻擋了有限的逃生路線，從而增加了人員傷害的危險(xiǎn)。正像“中間風(fēng)險(xiǎn)” 的最小原則，建筑物不能對(duì)剛好在外面的人員造成另外的傷害。為達(dá)到這個(gè)最低要求，建筑物在外部爆炸的作用下應(yīng)保持不倒塌?？刂圃O(shè)備：程序控制設(shè)備是昂貴的, 可能需要久時(shí)間替換?？刂剖曳?wù)多個(gè)裝置單元要求對(duì)控制設(shè)備進(jìn)行保護(hù)保證爆炸后恢復(fù)裝置操作。17為什么要抗爆緊急停工：一次事故后的正確停工步驟實(shí)施后可以有效預(yù)防二次火災(zāi)或爆炸。有時(shí)業(yè)主需要保持某種操作而進(jìn)行另外的保護(hù)。這種額外的保護(hù)通常要求對(duì)控制設(shè)備控制的設(shè)施進(jìn)行保護(hù)。國(guó)內(nèi)國(guó)際接軌：眾多國(guó)

12、外投資石化項(xiàng)目的實(shí)踐石油化工控制室和自動(dòng)分析器室設(shè)計(jì)規(guī)范-正在修訂中石油企業(yè)規(guī)定（2005年）化工行業(yè)：設(shè)計(jì)規(guī)定爆炸危險(xiǎn)性評(píng)估等HSE問(wèn)題。18鋼筋混凝土構(gòu)件的抗爆性能鋼筋混凝土構(gòu)件的工作過(guò)程鋼筋混凝土構(gòu)件的工作過(guò)程：構(gòu)件初始加載時(shí)，抗力隨撓度理想的線性增加，直到達(dá)到鋼筋屈服為止；隨著構(gòu)件繼續(xù)撓曲，全部鋼筋屈服，抗力不再隨撓度的增加而增大，而是保持常數(shù)；在屈服階段內(nèi)，在撓度相當(dāng)于2o支座轉(zhuǎn)角時(shí)，受壓混凝土被壓碎；對(duì)于無(wú)抗剪鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土壓碎即導(dǎo)致構(gòu)件破壞；對(duì)于有抗剪鋼筋（單肢箍筋或拉筋）的鋼筋混凝土構(gòu)件，抗剪鋼筋適當(dāng)拉住抗彎鋼筋，混凝土壓碎導(dǎo)致承載能力稍許降低，因?yàn)閴毫Ρ粋鬟f到受

13、壓鋼筋上；19鋼筋混凝土構(gòu)件的抗爆性能隨著構(gòu)件進(jìn)一步撓曲，鋼筋進(jìn)入硬化階段，抗力隨著變形的增加而增加；單肢箍筋在鋼筋進(jìn)入應(yīng)變硬化階段后的短時(shí)間內(nèi)能約束產(chǎn)生受壓鋼筋，支座轉(zhuǎn)角為4o時(shí)，構(gòu)件喪失其結(jié)構(gòu)完整性而破壞；而拉筋通過(guò)其桁架作用在整個(gè)應(yīng)變硬化階段都能約束鋼筋，直到支座轉(zhuǎn)角為12o左右鋼筋被拉壞為止；混凝土或混凝土與抗剪鋼筋聯(lián)合，必須提供足夠的抗剪能力，這樣才能發(fā)揮構(gòu)件的抗彎能力，如果抗彎能力超過(guò)構(gòu)件的抗剪能力，則在彎曲響應(yīng)期間的任一時(shí)刻都可能發(fā)生突然的剪切破壞。 20鋼筋混凝土構(gòu)件的抗爆性能（配置單肢箍筋的構(gòu)件）（配置拉筋的構(gòu)件）21抗爆建筑物設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)形式通常，石化裝置內(nèi)的抗爆建筑物主要就

14、是控制室，一般為箱形剪力墻結(jié)構(gòu)。直接曝露在沖擊波下的外表面全部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以抵抗爆炸物的沖擊。由于外墻在側(cè)向荷載下可能喪失支撐力，因此由獨(dú)立的鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)框架來(lái)支撐屋頂。鋼結(jié)構(gòu)壓型板作為澆筑混凝土的模板。采用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建同時(shí)也降低了現(xiàn)場(chǎng)安裝的費(fèi)用。近年來(lái)，當(dāng)中度風(fēng)險(xiǎn)水平的低沖擊波情況下，采用鋼結(jié)構(gòu)。這些鋼結(jié)構(gòu)建筑同普通的預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)房屋一樣可能有冷軋或熱軋型鋼制成。根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)影響、勞動(dòng)力和原材料供應(yīng)情況，抗爆建筑物還可以采用其他結(jié)構(gòu)形式。 22抗爆建筑物設(shè)計(jì)-材料脆性材料：磚或者無(wú)筋混凝土塊不能用于抵抗爆炸荷載。這些材料比適合用于外墻或者內(nèi)墻。因?yàn)槠鰤K之間抗拉強(qiáng)度低，材料的墜落可能危

15、及室內(nèi)人員 半柔性材料：通常的結(jié)構(gòu)構(gòu)件如，配筋混凝土砌體、翼緣無(wú)連結(jié)的鋼結(jié)構(gòu)托梁以及壓型鋼板上澆筑混凝土的組合樓板，其延性非常有限。配筋混凝土砌體的延性受鋼筋布置以及砂漿抗剪承載力的限制，翼緣無(wú)連結(jié)的鋼結(jié)構(gòu)托梁受焊接質(zhì)量、特定截面缺陷以及支撐構(gòu)件的微小限制。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件只能應(yīng)用于超壓在2 psi 以下的情況。 柔性材料：因?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成適應(yīng)大的塑性變形，因此一般被推薦在抗爆建筑物使用。壓型鋼板同樣可以抵抗沖擊荷載，但在防止爆炸殘骸穿入方面能力較小。23抗爆建筑物設(shè)計(jì)-分析方法 抗爆動(dòng)力分析同其他動(dòng)力分析的目的一樣，是要確定變形。其變形的計(jì)算包含延性比或/和支座轉(zhuǎn)角的計(jì)算。延

16、性比是構(gòu)件整體變形的體現(xiàn)。在荷載-變形曲線上，有些點(diǎn)會(huì)發(fā)生構(gòu)件破壞。這些破壞點(diǎn)可以通過(guò)測(cè)量變形得到，但由于構(gòu)件幾何尺寸不同，破壞的標(biāo)準(zhǔn)通常用與屈服變形的比值來(lái)確定。延性比由動(dòng)力分析結(jié)果確定。容許延性比與構(gòu)件型式和容許破壞水平有關(guān)。容許值同時(shí)包括破壞安全系數(shù)。它是構(gòu)件塑性轉(zhuǎn)角的度量。對(duì)于簡(jiǎn)支或者固端梁來(lái)講，支座轉(zhuǎn)角其實(shí)也是中間塑性鉸的轉(zhuǎn)角。絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)變形標(biāo)準(zhǔn)（延性比）的補(bǔ)充。支座轉(zhuǎn)角可由動(dòng)力分析結(jié)果確定。容許支座轉(zhuǎn)角與材料種類和容許破壞水平有關(guān)。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)有時(shí)采用大的容許轉(zhuǎn)角值，但這是鋼筋布置必須十分嚴(yán)格 24抗爆建筑物設(shè)計(jì)-分析方法塑性反應(yīng)：抗爆設(shè)計(jì)時(shí)常常讓動(dòng)力反應(yīng)超過(guò)材料的屈服極

17、限進(jìn)入塑性狀態(tài)。這樣做有幾個(gè)原因：首先，爆炸荷載是非常偶然的荷載，出現(xiàn)適度的塑性變形是允許的，構(gòu)件破壞水平一般同塑性發(fā)展水平相關(guān)；其次，在完全彈性的條件下，材料是有富余的；第三，結(jié)構(gòu)的塑性反應(yīng)吸收能量，減少了對(duì)支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載傳遞。 耦合：耦合因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜很少在石油化工抗爆設(shè)計(jì)中使用。采用簡(jiǎn)化了的分析方法，可以不考慮構(gòu)件之間的耦合作用（相互作用）。這是兩個(gè)或多個(gè)相互關(guān)聯(lián)有著不同振動(dòng)周期的構(gòu)件的合理假定。在有些極端情況下（比如彎矩框架）耦合不能忽略這時(shí)要用到有限元分析方法。 單根構(gòu)件上的多個(gè)集中質(zhì)量或者均布質(zhì)量的耦合作用可以采用等效單自由度系數(shù)來(lái)處理。 25抗爆建筑物設(shè)計(jì)-分析方法等效靜力分析

18、，有時(shí)也叫等效風(fēng)載分析，除下面描述的情況外，在抗爆分析中不推薦采用 最簡(jiǎn)單的（等效靜力）分析方法是得到一個(gè)同復(fù)雜的動(dòng)力分析產(chǎn)生相似結(jié)果的靜力荷載。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以沿用常規(guī)的靜力設(shè)計(jì)程序。從概念上看，這同抗震設(shè)計(jì)時(shí)采用底部剪力法計(jì)算等效靜力荷載相類似。由于爆炸荷載的多樣性，又允許變形，對(duì)于結(jié)構(gòu)框架的抗爆分析，沒(méi)有這樣的公式可算 對(duì)于像行政辦公樓這樣的建筑，距離爆炸源很遠(yuǎn)，可以采用 這種方法設(shè)計(jì)。在很遠(yuǎn)的距離下，沖擊波超壓會(huì)變得非常小，而且正壓作用時(shí)間變得非常長(zhǎng)。這時(shí)就可采用兩倍的沖擊波超壓的等效靜力荷載進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的彈性狀態(tài)設(shè)計(jì)。這種方法適用于超壓與風(fēng)載大小接近時(shí) 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)通常采用等效靜力分析

19、的方法 26抗爆建筑物設(shè)計(jì)-分析方法動(dòng)力分析是石化抗爆設(shè)計(jì)常用的方法。簡(jiǎn)化動(dòng)力分析在計(jì)算動(dòng)力特性的基礎(chǔ)上采用圖表或者公式確定構(gòu)件最大變形。這些圖表或者公式是基于假定的荷載-時(shí)間曲線得出的。荷載-時(shí)間曲線的結(jié)果可以見(jiàn)Biggs, ASCE Manual 42, 和 TM5-1300。如果要精確結(jié)果，圖表或者公式必須從真實(shí)的荷載-時(shí)間曲線而得。 輸入荷載和輸出結(jié)果的范圍存在局限性。圖表可能使用于56種荷載-時(shí)間曲線。不同的荷載假定甚至可以得出錯(cuò)誤的結(jié)果。同時(shí)，由于只能得出最大變形，這種方法不能得出時(shí)間-反力曲線從而用于支撐構(gòu)件的計(jì)算。圖表同時(shí)不能得出反彈的信息，尤其是當(dāng)構(gòu)件正向、反向承載力不同時(shí)

20、27抗爆建筑物設(shè)計(jì)-分析方法數(shù)字積分法這種方法適用于任何荷載-時(shí)間曲線，但使用起來(lái)不是很容易。這種方法包含了時(shí)間方向公式的積分運(yùn)算。絕大多數(shù)動(dòng)力分析的教科書中包括Biggs（第一章）都有這種方法的描述。由于這種方法比較繁瑣，附錄07提供了計(jì)算表以簡(jiǎn)化計(jì)算（基于“加速度外推法”） 數(shù)字積分法采用與簡(jiǎn)化方法相同的等效單自由度系數(shù)和耦合假定。它可以得出支撐構(gòu)件隨時(shí)間變化的反力。如果想得到也可以得出附加增量。這些增量可能包括靜力荷載影響、阻尼、剪切變形、耦合以及更加復(fù)雜的應(yīng)力-應(yīng)變函數(shù)。通過(guò)表格計(jì)算結(jié)果可以得出構(gòu)件的預(yù)期（動(dòng)力）反應(yīng)。 與簡(jiǎn)化方法的唯一不同就是需要選擇一個(gè)時(shí)間增量。增量太小將增加得到期

21、望峰值變形的額外循環(huán)，增量太大將導(dǎo)致不精確結(jié)果。除非荷載-時(shí)間曲線要求更小的時(shí)間間隔，一般時(shí)間增量取振動(dòng)周期的十分之一就足夠了 為確定峰值正負(fù)變形，數(shù)字積分表要做到足夠長(zhǎng)。通常峰值變形發(fā)生在反應(yīng)的第一次循環(huán)。阻尼，還有荷載的減小將減弱后續(xù)循環(huán)的反應(yīng)。對(duì)于支撐構(gòu)件，動(dòng)力荷載可以引起更加復(fù)雜的響應(yīng)，因此應(yīng)當(dāng)更加注意控制變形的獲 28抗爆建筑物設(shè)計(jì)-分析方法有限元分析方法：對(duì)于抗爆設(shè)計(jì)，有限元分析方法是最適合并且最復(fù)雜的一種方法。它的最大的改進(jìn)就是考慮了所有的耦合作用。非線性動(dòng)力分析需要專門的分析軟件。為了提高精度而花很大精力去輸入所有的數(shù)據(jù)顯得不值得 控制室設(shè)計(jì)不采用有限元分析的方法 29抗爆建筑

22、物設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則承載力提高系數(shù)：實(shí)際上，結(jié)構(gòu)材料典型的平均屈服強(qiáng)度比給定的最小值高。因?yàn)榭贡O(shè)計(jì)中包含結(jié)構(gòu)變形計(jì)算，而且常常進(jìn)入塑性區(qū)域，因此材料的實(shí)際強(qiáng)度十分重要。材料動(dòng)力強(qiáng)度：瞬時(shí)荷載可導(dǎo)致多數(shù)材料發(fā)揮更高的強(qiáng)度?；炷痢摵屯寥酪膊焕?。因?yàn)榭贡治鲆噲D得到相對(duì)準(zhǔn)確的變形量，因此必須考慮材料強(qiáng)度的提高?；炷翗?gòu)件的承載力可采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ACI 318計(jì)算其承載力，但不采用其抗力系數(shù)（即： = 1.0）；規(guī)范采用強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力：因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料由于加工硬化表現(xiàn)出屈服后強(qiáng)度有所增加，因此應(yīng)當(dāng)采用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的峰值響應(yīng)時(shí)的設(shè)計(jì)應(yīng)力。30抗爆建筑物設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則容許變形標(biāo)準(zhǔn)：鋼筋混凝土在不同響

23、應(yīng)水平時(shí)有容許變形標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)也要考慮業(yè)主的要求 低響應(yīng)：建筑物局部/部件損壞。稍加修理滿足建筑物的整體性要求，建筑物可以使用。維修總費(fèi)用中等 中度響應(yīng)：建筑物普遍/部件損壞。不進(jìn)行修理建筑物不能使用。維修總費(fèi)用巨大 高響應(yīng)：建筑物/部件喪失結(jié)構(gòu)整體性，因?yàn)榄h(huán)境因素（風(fēng)、雪、雨）可能倒塌。維修總費(fèi)用接近重建。 31抗爆建筑物設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證延性的措施 為了最大發(fā)揮結(jié)構(gòu)效能，混凝土和鋼結(jié)構(gòu)梁應(yīng)當(dāng)受彎控制。為達(dá)到防止脆性受剪破壞，一般受剪承載力應(yīng)該大于受彎承載力的1.2倍。 其他混凝土構(gòu)件的延性措施見(jiàn)抗震規(guī)范要求 由于抗彎承載力對(duì)抗剪承載力的影響，不得隨意提高鋼筋等級(jí)或者增大鋼筋面積。按構(gòu)造

24、配筋時(shí)，不得額外超過(guò)最小配筋量的三分之一。 盡量采用高強(qiáng)混凝土（fc= 4,000 psi以上）。因?yàn)榭辜舫休d力主要基于混凝土強(qiáng)度而抗彎承載力主要靠鋼筋強(qiáng)度，因此高強(qiáng)混凝土更容易滿足延性要求 32抗爆建筑物設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則混凝土外墻有兩種荷載工況。首先，面對(duì)潛在爆炸的外墻承受反射超壓，其計(jì)算反應(yīng)必須在前述的抗力和變形要求；另外，側(cè)墻同時(shí)承受超壓的平面外作用和由屋頂傳遞的平面內(nèi)剪力組合作用 傳遞到屋頂和基礎(chǔ)的外部沖擊波壓力是平面外荷載。抵抗平面外荷載的抗力采用單向受力梁公式計(jì)算?；诖耍瑝捙c跨度比至少應(yīng)大于2：1，否則按照雙向支撐板考慮 側(cè)墻的平面內(nèi)剪切荷載是前墻動(dòng)力反應(yīng)通過(guò)屋頂傳遞的并通過(guò)側(cè)墻

25、傳遞至基礎(chǔ)。平面內(nèi)荷載應(yīng)當(dāng)通過(guò)（屋頂）隔板的反應(yīng)確定。 計(jì)算構(gòu)件等效單自由度的剛度時(shí)，采用混凝土的開(kāi)裂慣性矩與不開(kāi)裂慣性矩的平均值 為了防止爆炸碎片刺入建筑物，同時(shí)為了滿足雙層配筋的需要，外墻厚度應(yīng)不小于8英寸。外墻應(yīng)內(nèi)外對(duì)稱配筋以保證兩個(gè)方向承載力相當(dāng)。墻的配筋必須完全錨固于連接構(gòu)件內(nèi) 后墻分析在設(shè)計(jì)上不起控制作用，只用來(lái)計(jì)算荷載到屋頂隔板上 反射超壓作用的外墻設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量接近容許延性和轉(zhuǎn)角的限值，以便減少對(duì)支撐構(gòu)件的荷載傳遞。 33抗爆建筑物設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則屋面板：承受作用在板平面上的沖擊波超壓以及由墻傳來(lái)的平面內(nèi)反力。 沖擊波外壓（平面外荷載）傳遞至屋頂框架。平面外荷載的內(nèi)力計(jì)算采用單向板

26、計(jì)算。基于此，板寬與板跨度比至少應(yīng)大于2：1，否則按照雙向支撐板考慮 頂板的平面內(nèi)剪切荷載是前墻和后墻動(dòng)力反應(yīng)，通過(guò)屋頂傳遞到側(cè)墻。針對(duì)這些荷載，板的有效質(zhì)量還應(yīng)計(jì)入20%的墻體附加質(zhì)量。計(jì)算時(shí)按深梁計(jì)算 計(jì)算單自由度體系剛度時(shí)，采用同外墻相同的近似慣性矩公式計(jì)算。同時(shí)要考慮平面外荷載引起的板開(kāi)裂的影響 為了防止爆炸碎片刺入建筑物，頂板厚度應(yīng)不小于6英寸。計(jì)算正向反應(yīng)是要適當(dāng)考慮活荷載的影響，但在反向反應(yīng)計(jì)算時(shí)要扣除活荷載。頂板的配筋必須完全錨固于外墻內(nèi)。為防止頂板與支撐梁分離，要設(shè)置機(jī)械連接。這些連接設(shè)計(jì)時(shí)要按反彈承載力計(jì)算 34抗爆建筑物設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則屋頂框架承受屋面板傳來(lái)的動(dòng)力反應(yīng)，同時(shí)又傳遞到柱?？蚣軜?gòu)件的有效質(zhì)量要考慮20%頂板的質(zhì)量附加。計(jì)算正向反應(yīng)是要適當(dāng)考慮活荷載的影響，但在反向反應(yīng)計(jì)算時(shí)要扣除活荷載 確定頂框架構(gòu)件承載力時(shí)應(yīng)考慮頂板的連接。一般情況下，采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，要與頂板的連接時(shí)采用剪力釘連接，從而使構(gòu)件與頂板形成組合構(gòu)件。這種組合作用在不考慮剪力強(qiáng)度時(shí)，增加了構(gòu)件的抗彎能力，因此忽略組合作用是偏于不安全的。同樣，固端連接相對(duì)于受剪承載力抗彎承