石油化工企業中心控制室建筑結構設計分析

宋永芬(山東春旭化工設計有限公司, 山東 濟南 250014)

石油化工企業中心控制室建筑結構設計分析

宋永芬(山東春旭化工設計有限公司, 山東 濟南 250014)

隨著科學技術的快速發展，石油化工企業在生產管理上呈現出規模化、集成化、智能化趨勢，生產操作實現了自動化，生產管理實現了全過程管理控制，經營管理實現了信息化，促使石油化工企業中心控制室的建筑設計要求也隨之提高。本論文針對石油化工企業中心控制室建筑結構設計進行了探究。

石油化工企業；中心控制室；建筑結構；設計

石油化工企業屬于危險系數相對較高的企業。在生產運行的過程中，很多原材料、半成品以及成品含有劇毒，且化學性質活躍，容易燃燒并引起爆炸。特別是處于高溫高壓環境中，化工裝置存在爆炸的風險。在石油化工企業中，中心控制室屬于生產控制的中樞環節，對整個生產工藝過程起到了集中控制作用。如果中心控制室發生爆炸，整個石油化工企業廠區都會陷于癱瘓。即便是爆炸停止，也會產生次生災害，不僅危及到人員的生命安全，還會給企業造成重大的經濟損失，這就意味著中心控制室的建筑結構設計至關重要。

1 石油化工企業中心控制室建筑設計的重要內容

1.1 中心控制室建筑設計的總體要求

中心控制室要遠離爆炸危險區，特別是遠離危險系數比較高的設備和裝置區。中心控制室與危險物品的距離要滿足《石油化工企業設計防火規范》中所規定的要求。中心控制室建筑物所在場地的標高要高于相鄰裝置區的地坪，遠離有較大噪聲并伴隨振動的機械設備[1]。為了確保中心控制室中控制柜在室外爆炸力的作用下不會因控制室結構垮塌而造成影響，需要將控制室設為長方體的整體鋼筋混凝土結構，不得設置變形縫，使整個建筑具有較強的抗爆能力。中心控制室整體布局要更為緊湊，高度以1層建筑為宜，最多不超過2層，宜為獨立建造，不允許設置有凸出構件，也不允許有陰角造型，以避免產生爆炸時造成爆炸力積聚的現象。中心控制室要設置至少2個安全出口，開向2個不同方向且避開有爆炸危險性方向。在人員通道外門的室內設置隔離前室，采用抗爆防護門并錯開設置。

1.2 中心控制室的建筑功能設計

中心控制室作為整個企業的中樞控制部門，對所有的生產裝置都起到一定的控制作用。中心控制室中的功能性部門包括工程師室、機柜室、操作室、電信設備室、不間斷電源裝置(UPS室)、安全會議室等[1]；還包括輔助房間：辦公室、調度室、資料室、更衣室等；中心控制室的控制系統包括儀表盤、機柜等，這些在中心控制室的建筑設計中都要有所考慮。重要的房間要優先布置，確保房間之間的布置緊湊、流暢，且能夠保證各項工作的協調進行。

1.3 中心控制室的門窗設計

在中心控制室的設計中，抗爆防護的薄弱點是在外門，在設計中要控制好防護門的尺寸以及數量，發揮防護門的功能。建筑外門包括兩種，人員通道門和設備通道門[2]。人員通道門都是外開的，門上安裝有抗爆觀察窗或者門鏡，以便于觀察外面的環境，確保處于危險環境中得以安全離開，要求外門的抗爆荷載要與墻面抗沖擊能力相同，而且抗爆門要設為彈性狀態。設備通道門能夠滿足設備進出，但在使用中要保持全封閉，計算荷載為彈塑性狀態。爆炸環境中玻璃破碎后會到處飛散，嚴重威脅到人員的安全。因此，中心控制室的外墻要盡量避免使用窗戶。輔助房間可以開設防護窗，但是規格要小且為安全玻璃以確保安全。中心控制室中重要的房間為全封閉狀態，不可開設窗戶，以避免產生爆炸的時有害的煙氣以及熱流沖入到房間內。

1.4 中心控制室的建筑屋面

中心控制室的建筑屋面要具有良好的保溫、隔熱功能，且防水性能為一級。在建筑屋頂的設計上，不可設計為裝配式架空隔熱結構，更不可在屋頂覆蓋混凝土磚或者石礫等[4]。女兒墻采用鋼筋混凝土結構形式。中心控制室的屋面不僅要滿足防水構造，還要能夠在爆炸力作用下不產生高強度破壞，特別是能產生碎塊，避免傷人。

1.5 中心控制室的室內環境設計

石油化工企業的中心控制室中操作室、機柜室和工程師室屬于封閉建筑，外墻不設置窗，室內沒有自然采光，靠人工照明，并應設置應急照明系統，溫濕度靠空調系統控制。通常中心控制室處于溫濕度恒定狀態，其中操作室、工程師室、機柜室等都是對溫濕度要求較高的房間，要求夏季溫度26℃，冬季溫度20℃，浮動范圍不超過2℃；中心控制室室內濕度為40%至60%；工程師室、操作室中設有重要的設備，設備運行所產生的噪聲不超過65分貝，機柜室中設備運行的噪聲不超過75分貝。中心控制室內墻面顏色為淺色并應采用不積灰不反光材料，并應做吊頂。

2 石油化工企業中心控制室建筑結構設計的重要內容

2.1 中心控制室建筑結構設計的布置

(1)建筑結構設計要考慮到沖擊波的壓力。中心控制室建筑結構設計與民用建筑有所不同，要按照《石油化工控制室抗爆設計規范》中的有關規定執行。當產生爆炸的時候，建筑結構要能夠抵抗強大的爆炸沖擊波。所以，在建筑設計上，以長方形鋼筋混凝土結構為主，層數不可以超過2層，要對建筑結構對爆炸沖擊波抵抗力充分考慮，以抗爆結構設計為主，以緩解沖擊波的力量。

(2)建筑結構設計要考慮到人員安全。中心控制室建筑結構設計要對人員安全充分考慮，要距離爆炸源越遠越好，如果受到場地限制無法遠離，也不得超過30米。從工作人員的安全考慮，在建筑結構設計時應對各項沖擊波參數重點研究，以確定建筑的平面布置，其中還會涉及到裝置設備的性質以及風向等等影響因素。要對建筑使用安全情況進行模擬，用計算軟件量化成指標，用于建筑結構設計的參考。

(3)建筑結構設計要選擇合理的結構類型。中心控制室的建筑高度不可以超過2層，這是最基本的要求，抗爆建筑物的高度還要更低一些。在建筑結構的的選型上，以圓形結構為好，這種結構具有良好的抗爆性能，或者選擇地下式建筑，抗爆效果更好。但是，這些建筑在場地布置以及施工上都具有一定的難度，所以，現在的中心控制室以長方形的建筑結構為主。

2.2 中心控制室建筑結構設計的要點

中心控制室建筑結構設計要根據《石油化工控制室抗爆設計規范》的有關規定執行。其中的一條規定是，不可以將鋼筋的強度隨意提高，也不可以隨意加大配筋面積。所以，在中心控制室建筑結構設計中，無論是鋼筋的強度，還是配筋的面積都要經過計算加以確定。與民用建筑結構的設計有所不同，中心控制室的建筑結構設計要求構件的變形能力良好，特別是在爆炸荷載下，這些構件的變形特性可以保證其不會出現嚴重損壞。在建筑結構設計中，混凝土要選擇C30，而且要盡量采用低強度混凝土，鋼筋的強度要高一些。

(1)建筑裂縫的控制。按照《石油化工控制室抗爆設計規范》中的有關規定，對建筑結構的構件上所存在的裂縫可不需要驗算，但是，要求確保在爆炸荷載下不會倒塌。石油化工企業正呈規模化發展，中心控制室的規模也在不斷擴大，企業的中心控制室平面尺寸很大，根據《混凝土結構設計規范》對結構的溫度縫做控制，同時對建筑外墻保溫提出了更高要求。

(2)建筑抗爆外墻孔洞的要求。關于石油化工企業中心控制室的外墻孔洞的都有具體要求，如果沒有特別強調，是不可以設置孔洞的。對于電纜要采用電纜溝進線，溝內填充砂，墻體洞口采用防火材料封閉。門窗都屬于外墻附件，要求抗爆荷載等同于外墻的沖擊波力量，以避免在爆炸環境中遭到嚴重破壞。門窗不得設置在面向爆炸面，盡量少設置窗，重要房間不得設置外窗。

3 結語

綜上所述，石油化工企業中心控制室是具有較高危險系數及安全重要性的建筑物，要求在結構設計中要嚴格按照有關規定完成，以確保在爆炸環境中石油化工企業中心控制室人員及設備不會受到嚴重威脅并能正常運轉。

[1]中華人民共和國工業和信息化部．SH／T 3006—2012石油化工控制室設計規范[S].北京：中國石化出版社，2012．

[2]劉武，路以寧，等．GB 50779—2012石油化工控制室抗爆設計規范[S]．北京：中國計劃出版社，2012．

[3]李先順，李剛，馮臨生，王磊．大跨度超長石油化工控制室抗爆設計實踐[J]．施工技術，2015，44(06):843-847．

[4]王同堯，漢建德．石油化工控制室常見設計問題探討[J].石油化工自動化.2015，48(01):1-8．

宋永芬(1984-)，漢，山東濟南人，中級職稱，研究方向：石油化工工業建筑設計。從事石油化工、農藥、純堿燒堿及相關附屬品等工業建筑設計十年，具有豐富建筑設計經驗。