天然氣調(diào)壓站建筑安全防火設(shè)計(jì)規(guī)范(圖文)

1、天然氣調(diào)壓站建筑安全防火設(shè)計(jì)規(guī)范(圖文)1引言北京市擁有全國(guó)最大的燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)，天然氣在城市能源結(jié)構(gòu)中所占的比例舉足輕重，是首都人民安全生產(chǎn)和和諧生活的重要保障。調(diào)壓站是燃?xì)夤芫W(wǎng)主要構(gòu)成因素之一，是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力的重要市政設(shè)施，也是城市市政建設(shè)與發(fā)展的一個(gè)標(biāo)志。調(diào)壓站屬于有爆炸危險(xiǎn)的甲類廠房，調(diào)壓站的合理設(shè)計(jì)關(guān)系著首都主要能源的供給，關(guān)系著首都生產(chǎn)的正常運(yùn)行，關(guān)系著首都人民生活的質(zhì)量。截至2007年，北京市現(xiàn)有調(diào)壓站613座。其中高壓14座，高中壓50座，中低壓549座。這些調(diào)壓站的建設(shè)和發(fā)展不但見(jiàn)證了首都燃?xì)馐聵I(yè)從無(wú)到有，由萌芽起步到蓬勃壯大，也是調(diào)壓站設(shè)計(jì)隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)革

2、新而不斷完善的實(shí)際體現(xiàn)。燃?xì)庹{(diào)壓站(以下簡(jiǎn)稱調(diào)壓站)設(shè)計(jì)中安全防火間距的設(shè)置、建筑結(jié)構(gòu)選型和防火、防爆的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的處理是衡量調(diào)壓站設(shè)計(jì)是否合理的主要方面，本文是筆者根據(jù)多年從事燃?xì)馀涮自O(shè)施設(shè)計(jì)工作的親身體會(huì)，將主要從這3方面對(duì)地上調(diào)壓站的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討，以供專家和同行指正。2北京市調(diào)壓站設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程1958年1987年，北京市人工煤氣時(shí)代。調(diào)壓站以中、低壓(管道設(shè)計(jì)壓力：0.2MPa1987年1997年，北京市引進(jìn)華北油田天然氣，即天然氣發(fā)展起步階段。次高壓B調(diào)壓站(管道設(shè)計(jì)壓力：0.4MPa1997年2000年，北京市引進(jìn)陜甘寧天然氣市內(nèi)建設(shè)和擴(kuò)建階段。這一階段的調(diào)壓站以次高壓A(管道

3、設(shè)計(jì)壓力：0.8MPa2000年2007年，隨著北京市對(duì)天然氣需求的快速增長(zhǎng)，城市燃?xì)獾陌l(fā)展進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。燃?xì)馐褂梅秶找鏀U(kuò)大，供氣重點(diǎn)不再限于民用，而是轉(zhuǎn)向發(fā)電、采暖、空調(diào)、汽車(chē)燃料和工業(yè)。高壓調(diào)壓站(管道設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa3調(diào)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(shí)間內(nèi)引燃相鄰建筑，且便于消防撲救的間隔距離。3.2調(diào)壓站設(shè)計(jì)所遵循的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范)(GB50016-2006)，以下簡(jiǎn)稱建規(guī);城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范(GB50028-2006)，以下簡(jiǎn)稱燃規(guī);高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB50045-95)，以下簡(jiǎn)稱高規(guī)。3.3調(diào)壓站的生產(chǎn)類

4、別和耐火等級(jí)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(dāng)空氣中含5%-15%濃度的天然氣時(shí)，遇火就會(huì)爆炸。3.4調(diào)壓站的安全防火間距設(shè)計(jì)安全防火間距的確定，主要是基于滿足火災(zāi)撲救需要、防止火災(zāi)向鄰近建筑蔓延擴(kuò)大、節(jié)約用地的綜合考慮結(jié)果。由于調(diào)壓站具有易燃、易爆的特點(diǎn)，其建設(shè)與城市安全及土地利用密切相關(guān)。安全防火間距在調(diào)壓站總平面設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，直接決定著調(diào)壓站及其周邊建筑和環(huán)境的安全，也關(guān)系到土地使用的合理性，調(diào)壓站總平面設(shè)計(jì)的原則是：密切結(jié)合總規(guī)、分規(guī)、控規(guī)和詳規(guī)等各規(guī)劃階段成果的同時(shí)，還要考慮近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展及改、擴(kuò)建問(wèn)題，力求近期緊湊，遠(yuǎn)期滿足。（最專業(yè)的安全生產(chǎn)管理-風(fēng)險(xiǎn)

5、世界網(wǎng)）調(diào)壓站(含調(diào)壓柜)與其他建筑物、構(gòu)筑物水平凈距(m)表66.34調(diào)壓站的建筑結(jié)構(gòu)選型在項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程中，各階段工作對(duì)工程造價(jià)的影響程度不盡相同，初步設(shè)計(jì)階段，影響工程造價(jià)的可能性為75%95%;至技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)束.影響工程造價(jià)的可能性為35%75%;而至施工開(kāi)始，通過(guò)技術(shù)組織措施節(jié)約工程造價(jià)的可能性只有5%10%。顯而易見(jiàn)，控制工程造價(jià)的關(guān)鍵在項(xiàng)目做出投資決策后的設(shè)計(jì)階段。通過(guò)對(duì)調(diào)壓站功能和價(jià)值的分析，可以將技術(shù)問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題緊密地結(jié)合起來(lái)，達(dá)到滿足功能，降低成本的目的。建筑工程的一般概念性經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表明，一般工業(yè)廠房的土建工程造價(jià)(不包括工藝設(shè)備投資)占總造價(jià)的81%85%。因此，合理的建

6、筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是使用廣、建造快、消耗少、勞動(dòng)生產(chǎn)率高和建筑造價(jià)低。建筑材料的質(zhì)量和選用，也直接影響建筑物的堅(jiān)固性、實(shí)用性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性要求。調(diào)壓站設(shè)計(jì)的工程造價(jià)控制主要采取兩種方式。方式一：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)很多，如：設(shè)計(jì)周期短、節(jié)約設(shè)計(jì)費(fèi)、工藝定型、材料配料統(tǒng)一、使施工準(zhǔn)備工作提前和加快施工速度、有利于工程質(zhì)量的保證。中壓調(diào)壓站的服務(wù)對(duì)象為住宅小區(qū)的民用用戶，北京市已建中壓調(diào)壓站549座，其規(guī)模、建筑結(jié)構(gòu)形式屬于重復(fù)建造的建筑類型，自2003年開(kāi)始。已經(jīng)采用企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。方式二：結(jié)合實(shí)際工程，優(yōu)選建筑結(jié)構(gòu)形式，綜合比較各類建筑結(jié)果形式的優(yōu)劣，確定最佳方案。同一調(diào)壓站設(shè)計(jì)時(shí)

7、采用不同的建筑結(jié)構(gòu)形式，可以有不同的造價(jià)。調(diào)壓站建筑形式因其入口燃?xì)鈮毫?jí)制的不同、燃?xì)庠O(shè)備及流程的不同，對(duì)建筑面積大小、開(kāi)間進(jìn)深的要求各異，所采用的結(jié)構(gòu)也就有所不同。調(diào)壓站的結(jié)構(gòu)形式主要是以其承重結(jié)構(gòu)所用的材料來(lái)劃分3種常用的結(jié)構(gòu)形式：砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架(排架)結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)。4.1砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：砌體是最小的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，對(duì)施工場(chǎng)地和施工技術(shù)要求低，可砌成各種形狀的墻體，材料來(lái)源方便，可就地取材。具有很好的耐久性、化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性?？晒?jié)省水泥、鋼材和木材，不需模板，工期短。施工技術(shù)與施工設(shè)備簡(jiǎn)單。具有很好的隔音和保溫隔熱性能。工程造價(jià)較低廉。砌體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：抗震性能較差。

8、由于砌體結(jié)構(gòu)采用墻體承重，建筑內(nèi)不允許自由分隔，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)大空間建筑?，F(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)量大，施工質(zhì)量不易保證。4.2鋼筋混凝土框架(排架)結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土框架(排架)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：抗震性能好、整體性強(qiáng)、經(jīng)久耐用。房間的開(kāi)間、進(jìn)深相對(duì)較大，室內(nèi)空間分隔較自由。建筑立面處理較靈活?？垢g、耐火能力強(qiáng)。鋼筋混凝土框架(排架)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)自重大?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)有支模、綁筋、澆筑和養(yǎng)護(hù)時(shí)間，施工工期較長(zhǎng)。現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁跨度不能太大，一般超過(guò)12m跨的現(xiàn)澆梁造價(jià)不經(jīng)濟(jì)，不適合采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。4.3輕鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是一種環(huán)保型綠色建筑，鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)主要有：大大節(jié)約施工時(shí)間，施工不受季節(jié)影響：減少建

9、筑垃圾和環(huán)境污染，建筑材料可重復(fù)利用;抗震性能好;使用中易于改造、靈活方便;鋼結(jié)構(gòu)近幾年來(lái)得到廣泛的運(yùn)用，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)非居住性建筑一半以上的市場(chǎng)。鋼材的“容重與強(qiáng)度比”一般小于木材、混凝土和磚石，因此鋼結(jié)構(gòu)比較輕，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比要輕30%50%;另外鋼結(jié)構(gòu)斷面小，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比可增加建筑有效面積8%左右。綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)以其良好性能，在造價(jià)、施工周期和環(huán)保價(jià)值等方面占有明顯優(yōu)勢(shì)，特別是在天然氣應(yīng)急工程中，能夠快速實(shí)現(xiàn)早投產(chǎn)，早受益。受到業(yè)主和施工單位的普遍贊譽(yù)，是今后高壓調(diào)壓站大力推廣的建筑結(jié)構(gòu)形式。5調(diào)壓站的鋼結(jié)構(gòu)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

10、熱強(qiáng)度降低極易造成建筑物倒塌等特性，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦發(fā)生火災(zāi)往往造成重大事故。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用在調(diào)壓站設(shè)計(jì)中時(shí)，應(yīng)克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)，防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落。鋼結(jié)構(gòu)防火措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法。建規(guī)中，對(duì)建筑物的耐火等級(jí)及相應(yīng)建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限作出了具體的規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)防火措施有：用金屬網(wǎng)抹M5砂漿做保護(hù)層、用加氣混凝土做保護(hù)層、用C20混凝土做保護(hù)層、用普通粘土磚做保護(hù)層、用陶?；炷磷霰Ｗo(hù)層、用防火鋼結(jié)構(gòu)防火涂料做保護(hù)層。歸納起來(lái)常用的防火措施主要有構(gòu)造防火和噴涂防火涂料

11、兩種類型。其中防火構(gòu)造可分為外包混凝土材料、外包鋼絲網(wǎng)水泥砂漿、外噴防火涂料等幾種構(gòu)造形式。外包混凝土防火，其施工方法和普通混凝土施工無(wú)任何區(qū)別，但應(yīng)在混凝土內(nèi)配置構(gòu)造鋼筋以防止剝落。由于混凝土材料具有經(jīng)濟(jì)性、耐久性、耐火性等優(yōu)點(diǎn)，一向被用作鋼結(jié)構(gòu)的防火材料。但由于存在施工周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，不用于調(diào)壓站鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火施工。鋼絲網(wǎng)水泥沙漿防火施工，也是一種傳統(tǒng)的施工方法，當(dāng)砂漿層較厚時(shí)容易在于后產(chǎn)生結(jié)硬，也不用于調(diào)壓站鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火施工。鋼結(jié)構(gòu)噴涂防火涂料與其它構(gòu)造形式相比，具有施工方便、不過(guò)多增加結(jié)構(gòu)自重、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，是鋼結(jié)構(gòu)調(diào)壓站首選的防火措施。鋼結(jié)構(gòu)噴涂防火涂料目前被廣泛應(yīng)用，如果操作

12、不當(dāng)，會(huì)影響使用效果和消防安全。施工中應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)工程驗(yàn)收完畢后進(jìn)行，為了確保防火涂層和鋼結(jié)構(gòu)表面有足夠的粘結(jié)力，在噴涂前應(yīng)清除鋼結(jié)構(gòu)表面的銹跡銹斑，必要時(shí)可再刷一層防銹底漆，用一定的壓力噴射以保證涂層粘結(jié)牢固。6調(diào)壓站的防爆設(shè)計(jì)調(diào)壓站屬于有爆炸危險(xiǎn)的廠房，由于天然氣比空氣輕，容易積聚在調(diào)壓站站房的上部，當(dāng)空氣中含5%15%濃度的天然氣時(shí)，遇明火易引起爆炸，因此調(diào)壓站應(yīng)設(shè)置足夠的泄壓面積，可以很大程度地減輕爆炸時(shí)對(duì)主體結(jié)構(gòu)的損壞，免除因主體結(jié)構(gòu)的破壞而造成的重大人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。泄壓手段很多，泄壓設(shè)施可以是輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門(mén)窗。調(diào)壓站設(shè)計(jì)時(shí)，一般除盡可能增大調(diào)壓站的門(mén)窗面積之和，

13、還需要設(shè)置一定面積的輕質(zhì)屋蓋，有利于快速泄壓。2006年版建規(guī)相對(duì)1987年版建規(guī)而言，有關(guān)泄壓面積計(jì)算方法和對(duì)輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)墻體的單位質(zhì)量規(guī)定的變化是改動(dòng)大、要求高，也是對(duì)目前建筑面積較大。特別是高壓調(diào)壓站的建筑結(jié)構(gòu)選型采用輕鋼結(jié)構(gòu)的某種程度上的推動(dòng)，因?yàn)檩p鋼結(jié)構(gòu)的外墻和屋頂都是輕質(zhì)材料，是極好的泄壓設(shè)施。以下僅以砌體結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的調(diào)壓站的泄壓屋蓋的建筑構(gòu)造為例對(duì)兩規(guī)范的區(qū)別進(jìn)行比較分析：6.1泄壓面積計(jì)算值比較某高壓調(diào)壓站站房體積V=2402.40m3。1987年版建規(guī)計(jì)算結(jié)果：按照比值為0.03計(jì)算，A=2402.40.03=72.07m22006年版建規(guī)計(jì)算結(jié)果：A=IOC

14、V2/3=100.112402.402/3=197.31m2結(jié)果表明：2006年版建規(guī)對(duì)泄壓面積的要求是1987年版建規(guī)對(duì)泄壓面積要求的2.74倍。規(guī)范條款地變更趨于更加嚴(yán)格化，表明這是順應(yīng)時(shí)代的要求，也是對(duì)技術(shù)水平提高的促進(jìn)。高壓調(diào)壓站的設(shè)計(jì)所采用的建筑結(jié)構(gòu)形式皆為輕鋼結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)本身就實(shí)現(xiàn)了以輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)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(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法比較(1)執(zhí)行1987年版建規(guī)的泄壓屋面構(gòu)造做法(由上至下)：防水層(SBS改性瀝青防水卷材與SBS改性瀝青防水涂料結(jié)合)40kg/m220厚水泥砂漿找平層40kg/m2150厚硅酸聚苯顆粒保溫層37.5kg/m2小波水泥石

15、綿瓦L756角鋼連接架泄壓屋面每平方米重量：117.5kg/m2120kg/m2，剛剛滿足1987年版建規(guī)要求，但卻大大超過(guò)了2006年版建規(guī)中輕型屋蓋、輕質(zhì)墻體的單位質(zhì)量不宜超過(guò)60kg/m2的要求。(2)執(zhí)行2006年版建規(guī)的泄壓屋面做法是局部屋蓋開(kāi)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/m260kg/m2，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。顯然，泄壓屋面的建筑構(gòu)造做法的改進(jìn)不僅符合現(xiàn)行規(guī)范要求，同時(shí)簡(jiǎn)化了施工程序，大大縮短了施工工期。6.3防爆構(gòu)造設(shè)計(jì)執(zhí)行1987年版建規(guī)的泄壓屋面構(gòu)造做法，見(jiàn)圖1。彩色鋼板夾芯板作為泄壓屋面的構(gòu)造做法，見(jiàn)圖2。7其它措施7.1調(diào)壓站通

16、風(fēng)設(shè)計(jì)由于天然氣比空氣輕，容易積聚在調(diào)壓站的上部，為防止積聚在死角處的天然氣排不出去，導(dǎo)致天然氣達(dá)到爆炸濃度，調(diào)壓站應(yīng)通風(fēng)良好。調(diào)壓站的通風(fēng)措施分為兩類：自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)。自然通風(fēng)時(shí)，調(diào)壓站內(nèi)部和外部的空氣的交換是通過(guò)外墻窗下通風(fēng)百頁(yè)(250mm400mm)和屋蓋上的通風(fēng)孔(300mm)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，空氣交換原理是依賴于調(diào)壓站內(nèi)、外空氣的密度不同。因?yàn)樽匀煌L(fēng)很大程度上依賴于天氣條件，所以，自然通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)法確保全年都有連續(xù)和足夠的換氣。因此自然通風(fēng)不能作為一種可靠的解決辦法，調(diào)壓站的通風(fēng)還需要強(qiáng)制通風(fēng)。強(qiáng)制通風(fēng)不僅能調(diào)整和控制換氣量，而且能夠很精確地根據(jù)調(diào)壓站的空間要求，通過(guò)計(jì)算，選用適當(dāng)?shù)耐L(fēng)

17、設(shè)備。調(diào)壓站強(qiáng)制通風(fēng)的手段是在窗上墻或山墻上3.0m左右的高度設(shè)置防爆軸流風(fēng)機(jī)，每小時(shí)換氣次數(shù)為2次。7.2調(diào)壓站室內(nèi)防火設(shè)計(jì)調(diào)壓站室內(nèi)防火設(shè)計(jì)的目的是為了保障調(diào)壓站內(nèi)部裝修的消防安全，防止和減少調(diào)壓站內(nèi)部的火災(zāi)危害。調(diào)壓站室內(nèi)裝修材料按其使用部位和功能，可劃分為頂棚裝修材料、墻面裝修材料、地面裝修材料、踢腳裝修材料。建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB50222-95)將裝修材料按其燃燒性能劃分為四級(jí)，即A級(jí)(不燃燒)，B1級(jí)(難燃燒)，B2級(jí)(可燃性)，B3(易燃性)。7.3調(diào)壓站室外綠化設(shè)計(jì)高壓調(diào)壓站因其供氣范圍大、調(diào)壓流程復(fù)雜，調(diào)壓站的場(chǎng)站內(nèi)還建有地上閥室和室外設(shè)備基礎(chǔ)及通訊塔等設(shè)施，高壓調(diào)壓站的場(chǎng)站占地面積較大(3500m2600Om2)，高壓調(diào)壓站的室外綠化設(shè)計(jì)也應(yīng)符合防火要求。調(diào)壓站場(chǎng)的綠化，可以美化環(huán)境，改善小氣候，又可以減少環(huán)境污染，但綠化設(shè)計(jì)必須結(jié)合調(diào)壓站生產(chǎn)的特點(diǎn)。具體做法是：(1)不應(yīng)種植含油脂多的樹(shù)木，宜選擇含水分較多的樹(shù)種。(2)不宜種植綠籬或灌木叢，以免引起天然氣的積聚和影響消防。(3)宜種植常綠草皮，可減少地面熱輻射，有利于