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中央控制室建筑设计要点

2021/07/12 阅读:

摘要]以实际工程为例,从设计和施工的角度进行分析,探索中央控制室平面及空间布局的合理性。中央控制室人员集中、设备昂贵,本着以人为本的原则,首先从抗爆和防毒角度考虑其安全性,应满足总图防护距离及单体抗爆设计。其次,应满足使用功能,操作室作为中央控制室的核心,应满足该房间视线、设备悬挂、声音质量要求。抗爆控制室防排烟系统和空调系统风管数量多,需考虑设备用房与操作室的相对位置关系,避免大量风管穿墙,影响防火。

关键词]中央控制室;抗爆;防毒

为使控制室能安全、可靠、有效地发挥作用,并保证人员的安全,中央控制室的设计很重要。本文将以新疆石河子市某化工厂区内中央控制室为案例项目,现就在设计和施工中遇到的建筑方面的问题进行分析。项目单体周围情况如下:西侧和南侧为厂区预留用地,北侧78m处为氨制冷站(高毒气体泄漏源,未构成重大危险源),东侧为厂区围墙。单层抗爆建筑,长约43m,宽约27m,建筑面积1150m2,高8.6m。主要由3部分组成:(1)生产操作用房:操作室、机柜间、工程师站、消防控制室;(2)辅助设备用房:UPS电源室、空调机房、排烟机房、补风机房、空调控制室;(3)辅助生产用房:备用间、交接班室、更衣室。建筑内固定操作岗位约30个,属于人员集中场所。具体布置如图1所示。该中央控制室内固定操作岗位约30个,属于人员集中场所(固定操作岗位上的人员工作时间为40h/d以上的场所)。根据GB50984—2014《石油化工工厂布置设计规范》相关条款:本单体在有防护措施(即建筑物为抗爆结构)的前提下,与北侧高度气体泄漏源(未构成重大危险源)——氨制冷站至少要有60m的防护距离。因此本控制室应设计为抗爆控制室。

1抗爆设计

安全出口设置:考虑到厂区内其他装置发生爆炸时安全出口有可能被爆炸产生的碎片阻塞,影响人员疏散,为了提高人员疏散的可靠性,本单体东侧、西侧和南侧均设置1个安全出口。人流、物流通道外门的内侧,均设置隔离前室。有效地保持室内的正压(防爆措施)环境;同时,当外门在爆炸荷载的作用下损坏时,成为第2道防护体系。结构设计:该建筑采用“现浇钢筋混凝土框架+钢筋混凝土剪力墙抗爆结构”。屋顶采用现浇钢筋混凝土板,将水平爆炸荷载传递至剪力墙,剪力墙将爆炸荷载传递至基础。为防止和减轻厂区内装置爆炸后可能产生的次生破坏,本建筑未设置雨篷、挑檐等附属结构。控制室面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙,需在该墙体上开洞时,应经过抗爆验算。女儿墙属于悬臂构造,本项目采用钢筋混凝土女儿墙与屋面一起浇筑,并根据爆炸力的特性对其进行专门的验算,以确保在爆炸力作用下不至于破坏或产生碎块飞溅伤人。本项目将电缆进线洞口布置在室内地面以下的外墙上,防止厂区内其他装置爆炸产生的超压通过电缆槽盒进入室内。对基础墙体洞口应采取封堵措施,并应满足抗爆要求。本控制室操作室内、外地面高差为600mm,其中活动地板下地面与室外地面的高差为300mm。空气调节设备机房室内、外高差不应小于600mm。建筑门窗:本单体未设置外窗,室内疏散通道两侧的玻璃隔墙应采用精密冷弯钢框,配置双层钢化玻璃。控制室外门、隔离前室内门均选用抗爆防护门,满足人员或设备进出的要求,其耐火完整性均不低于1.00h。外门计算荷载与所在建筑墙面计算冲击波超压相同,为21kPa,隔离前室内门计算冲击波超压为外门计算冲击波超压的50%。该建筑南侧入口为人员通道,在计算荷载的作用下,该门应处于弹性状态,并可正常开启;门扇向外开启,设置自动闭门器,配置逃生门锁及抗爆门镜;门框与门扇之间密封;隔离前室内、外门应具备不同时开启联锁功能。东侧为设备通道,在计算荷载的作用下,该门处于弹塑性状态;门扇应向外开启,且不镶嵌玻璃窗;配置抗爆门锁。

2建筑层高与空间布置

该项目的主要使用功能空间为操作室,该房间的布置至关重要。该房间内主要布置操作台,且在侧墙上悬挂视频终端大屏幕。下面将从视线、层高、吸声3个角度分析该房间的平面及空间布置。操作人员坐在操作台前面操作,且能时刻观察视频终端大屏幕的情况,为满足该功能要求,该房间内不可设立柱以免影响视线。操作室层高由防静电地板高度、主控制室房间净高、吊顶内设备高度3部分组成。防静电地板高度为0.3m,主要布置由室外接至操作台下面的仪表电缆。相关规范规定:控制室应设置吊顶,其距地面的净高度不宜小于3m。视频终端大屏幕一般下边距防静电地板1.4m,上面和吊顶之间留足够的安装空间。在设计初期阶段业主确定大屏幕尺寸,操作室的设计净高为3.300m,施工图将要出图时,业主确定屏幕:大屏幕高度2.8m,需房间净高4.3m。后期通过压缩吊顶内风管高度、增加风管宽度及施工时尽量压缩施工空间,提高吊顶高度,增加操作间净高,满足挂大屏幕的要求。本项目操作间长21m,宽13m,尺寸适中。有的操作间尺寸很大,且操作人员很多,容易产生回声,内装修应设置吸声墙体和吸声吊顶。

3建筑的防排烟及空调系统对建筑空间的影响

该建筑设有防排烟系统、防排烟补风系统、空调系统。GB50779—2012《石油化工控制室抗爆设计规范》规定:抗爆控制室的重要房间、一般房间的空调系统宜分开设置。抗爆控制室重要房间的空调系统要求恒温恒湿,采用全空气空调系统。一般房间的空调系统虽然为舒适性空调,但由于房间无外窗,空气无法通过外窗缝隙对流;如采用风机盘管、VRV等系统,由于循环风量较小,房间的通风死角多。采用全空气系统,在新风量不变的情况下,可明显提高舒适度,因此本项目一般房间也采用全空气系统。该建筑子项有7套通风系统:排烟风管;补风风管;重要房间送风风管;重要房间回风风管;一般房间进风风管;一般房间回风风管;排风风管。以上风管截面积很大,而且均从空调设备用房、防排烟设备用房与其他房间之间的隔墙穿越出来,导致空调设备用房、防排烟设备用房与其他房间之间的隔墙被风管穿了很多管道孔洞,且管道的截面积均很大,以至于某些墙体从中间被穿断,而且这些墙体均为防火隔墙,穿孔多,这些墙体就失去了防火隔断的作用。在设计过程中将更衣室、备用间的部分墙体由通高调整为4m高,将这几个房间顶面板、走廊吊顶与屋顶之间的空间形成一个风管夹层来解决风管穿墙问题。该项目受占地面积宽度限制无法加大,进线口在西北角,控制室只能布置在北侧,设备用房布置在南侧,受很大限制。因控制室的特殊性,设备用房主要为控制室服务,设备用房应尽可能接近控制室,以降低能耗和节约风管长度,从这个角度应将设备用房围绕控制室采用周边式布置更为合理。空调机房宜靠近空气处理机组的服务区域。

4屋顶雨水排水设计要点

本项目所处的新疆石河子市为严寒C区,根据GB50345—2012《屋面工程技术规范》,该项目屋面排水应采用内排水。该项目控制室部分面积较大,均铺设架空防静电地板,内排雨水管须穿越该区域接到地下排水系统。项目进行过程中建筑做完屋面内排水设计后,针对仪表提出如下建议:控制室区域设有架空防静电地板,无法直接看到防静电地板内部的情况,且防静电地板内铺设大量仪表电缆。一旦雨水管在防静电地板与地面之间漏水,无法发现,安全隐患大,且控制室内设备昂贵、怕潮湿。将雨水管移至室外,因怕雨水管冰冻,导致屋面的融化水无法排出,在雨水管外面用轻质墙体包起来并用保温材料包覆。到施工阶段,业主反馈信息:可不做,厂区内其他建筑屋面排水用水簸箕代替了雨水管,且经过了实践的检验,最终按业主建议将雨水管换成了水簸箕。

5建筑构造

本控制室墙体保温采用外墙外保温构造,采用100mm厚保温材料燃烧性能等级为A1级的岩棉,外层装饰面采用涂料整体造型,室内装修采用A级燃烧性能材料。在发生爆炸时混凝土结构可能产生较大的变形,为减少吊顶由于受到水平力的冲击而使得面板脱落伤人,吊顶采取以下措施:周边与建筑外墙之间应设置50mm宽变形缝;钢制主龙骨材料厚度大于1.0mm,布置间距为1.2m,表面应镀锌;采用纸面石膏板轻质材料;自重大于1kg的灯具应采用钢筋吊杆直接固定在混凝土屋面板上,吊杆直径不小于6mm。控制室内吊顶高度大于3m,采用普通的吊杆不能满足设计要求,可通过结构施工做转换层来实现。

参考文献

[1]石油化工控制室抗爆设计规范:GB50779—2012[S].

作者:王会崇 单位:天津渤化工程有限公司

中央控制室建筑设计要点

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