高校化學試劑庫建筑與結構安全設計研究

樊 冰， 林海旦， 亓文濤， 馮建躍， 姜周曙

(1. 杭州電子科技大學 國有資產與實驗室管理處，浙江 杭州 310018；2. 浙江大學 實驗室與設備管理處， 浙江 杭州 310027)

高校化學試劑庫建筑與結構安全設計研究

樊 冰1， 林海旦1， 亓文濤1， 馮建躍2， 姜周曙1

(1. 杭州電子科技大學 國有資產與實驗室管理處，浙江 杭州 310018；2. 浙江大學 實驗室與設備管理處， 浙江 杭州 310027)

建筑與結構是化學試劑庫設計與建設的重要基礎，對于發揮化學試劑庫使用功效、保障工程建設質量，特別是安全性具有舉足輕重的作用。分析了高校化學試劑庫設計特點，深入研究了相關技術標準，結合高校化學試劑庫設計實例，從平面布置、防火、防爆、抗震以及門窗與地面等方面闡述了化學試劑庫建筑和結構設計所遵循的規范要點，為化學試劑庫的建筑與結構設計、施工與驗收提供科學依據和實踐參考。

化學試劑庫； 設計規范； 建筑與結構

高校化學試劑庫對于規范化學試劑存儲、運輸、管理和采購及降低實驗室安全風險具有重要作用。相對于普通工業、民用建筑，化學試劑庫的建筑結構設計標準有更加嚴格的要求[1-2]。

高校化學試劑的危險源多，存量較少，有集中管理要求。高校化學試劑庫的建筑和結構設計要針對危化品的特點以及教學科研的特殊性進行設計，在滿足功能和安全的前提下，還應符合經濟和環保等要求。高校化學試劑庫的建筑結構設計主要具有以下特點：(1)功能區域劃分明確，應根據存儲化學試劑性質和火災危險性進行合理分區，以減少發生事故的概率；(2)耐火等級高，占地和防火分區面積小，防火間距寬，化學試劑容易引起火災，需配備合適的消防設施；(3)防爆和抗震等設計要求標準高[3-4]，化學試劑具有爆炸危險，同時也要考慮到地震設防等問題。

化學試劑庫建筑與結構設計參照的主要標準和規范有：《建筑設計防火規范》(GB 50016)、《易燃易爆性商品儲藏養護技術條件》(GB 17914)以及《危險化學品倉庫建設及存儲安全規范》(DB 11/755)等。

1 建筑物平面布置

化學試劑庫的平面布置需要考慮功能分區、建筑組合、交通和環境保護等因素。其中功能分區是平面布置的關鍵。

1.1 功能區域劃分

按照存儲物品的火災危險性，化學試劑庫可分為甲、乙、丙、丁、戊5類[5]。為簡化建筑設計，對于中小型化學試劑庫，丁和戊類化學品由于危險性相對較小，可以存儲于要求更高的丙類倉庫，實行從嚴管理[6-7]。

按照化學試劑性質，化學試劑庫可分為5類庫房：易燃易爆品、有毒有害品、強腐蝕品(酸堿類試劑分開放置)、強氧化劑和其他試劑類(有機無機分開放置)[5]。

化學試劑庫應根據各類試劑的性質、庫房存儲條件、消防和技術安全等進行嚴格的分區、分類和分庫存放[8]。

高校化學試劑庫根據工藝要求一般包含危化品倉庫區、普通試劑庫區、試劑收領區和公用輔助區等4類，各區域間距應滿足消防和安全規范要求。

1.2 功能區域說明

(1) 危化品倉庫區。危化品倉庫區應設為獨立房間，互不相通，分類布置。為防止安全或火災事故產生的廢水(簡稱“事故廢水”)溢流對周邊環境造成污染及危害，還應設置用于臨時存放事故廢水的水池。

(2) 普通試劑庫區。用于存儲未列入《危險化學品名錄》的一般化學試劑。

(3) 試劑收領區。試劑收領區包含分裝和資料存檔辦公間。分裝室內應配備藥品稱量工作臺和規定精度的稱量器具，用于分裝藥品，工作臺應具有漏液收集功能。強氧化劑的分裝，應在專用的手套箱內進行。存儲化學危險品的倉庫，必須建立嚴格的出入庫管理制度[9]。

(4) 公用輔助區。公用輔助區應設置更衣室、消控室、安防室、配電間和值班室，宜設置衛生間、淋浴室等。公共輔助區嚴禁設置在甲乙倉庫內，也不應貼鄰，如設置在丙、丁類倉庫，應使用耐火極限不低于2.5 h的防火隔墻和1.00 h的樓板與其他部位分隔[4]。

2 建筑物防火設計

建筑結構的防火設計是化學試劑庫建筑安全設計需考慮的重要內容。

2.1 防火間距

化學試劑庫區內建筑物之間距離應根據建筑物之間的道路運輸情況、管線布置需要、采光通風要求、防火安全間距、施工安裝空間等綜合因素確定[10 -11]。為阻止火勢蔓延、疏散附近房間物品提供有利條件，要有較寬的防護間距。在化學試劑儲存總量≤5 000 kg、甲類試劑≤2 000 kg的前提下，化學試劑庫區內建筑物之間防火距離應符合表1[8]。

表1 庫區內建筑物防火距離 m

2.2 建筑層數與面積

為了便于消防隊員快速掌握場地情況、迅速開展滅火，化學試劑庫要求層數低、占地面積和防火分區小。

甲乙類倉庫的建筑物嚴禁采用地下室或半地下室；丁和戊類倉庫在一、二級耐火等級的條件下，可采用地下室或半地下室，面積不宜超過150 m2[4]。

甲類危化品庫房應為單層結構，乙類危化品倉庫不宜大于3層。耐火等級越高，倉庫最大允許面積和每個防火分區(單間庫室)最大建筑面積越大。倉庫的層數和面積參照表2執行。

表2 倉庫的層數和面積

注：① 物品火災危險性類別參照《建筑設計防火規范》GB 50016—2014表3.1.3；②表中的“—”表示不允許。

倉庫內的防火分區之間必須采用防火墻分隔。甲、乙類倉庫內防火分區之間的防火墻不應開設門、窗和洞口[7]。

2.3 建筑物的耐火等級

甲類倉庫的耐火等級應為一級，其余不低于二級。不同耐火等級倉庫建筑構件的燃燒性能和耐火極限詳見表3[7]。

表3 不同耐火等級倉庫建筑構件的燃燒性能和耐火極限(h)

注：二級耐火等級建筑內采用不燃材料的吊頂，耐火極限不限。

2.4 安全疏散

化學試劑庫的安全出口應分散布置，每個防火分區或一個防火分區的每個樓層，其相鄰2個安全出口最近邊緣之間的水平距離不應小于5 m[7]。

化學試劑庫房的安全出口不應少于2個，當單座倉庫的占地面積不大于300 m2時，可設置1個安全出口。倉庫內每個防火分區通向疏散走道、樓梯或室外的出口不宜少于2個，當防火分區的建筑面積不大于100 m2時，可設置1個出口[12-13]。

3 建筑物防爆設計

化學試劑庫存在爆炸危險。為防止建筑物的承重構件因強大的爆炸力遭到破壞，需要在建筑物壁面設局部弱面,以泄放內部爆炸壓力, 從而保護主體。

3.1 泄爆方式

泄爆方式優先選擇向上泄爆方式，其次選擇側向泄爆方式。泄爆方向應避開人員密集場所、主要通道及可能引起二次爆炸的庫房[14-15]。

當選擇向上泄爆方式時，屋面應采用混凝土或輕鋼構架，上蓋輕質屋面板，質量不宜大于60 kg/m2，且應采取防冰雪積聚措施。構架與輕質屋面板的連接，應作專門的節點設計，不宜過于牢固；周邊的側向砌體，適當增加構造柱、圈梁的設置，以加強其抗側能力。

當選擇側向泄爆方式時，則應選擇易于泄爆的側窗作為泄爆口，門不應作為泄爆口。側窗應采用安全玻璃等在爆炸時不產生尖銳碎片的材料如鋼化玻璃，不得采用普通玻璃[16]。

3.2 泄壓面積

選擇向上泄爆方式時，宜將全屋頂面積作為泄壓面積；選擇側向泄爆時，宜按不少于庫房面積的1/10計算泄壓面積[4]。

4 建筑物抗震設計

地震災害是對建筑工程結構傷害最大的危害，建筑結構抗震設計也是化學試劑庫應考慮的重要問題。

4.1 抗震分類

抗震設防的目標標準是決定建筑物抗震鑒定和加固的全局。高等學校化學試劑庫抗震分類如下：

(1) 儲存劇毒危險品的倉庫不低于重點設防類。

(2) 儲存易燃易爆危化品的倉庫應劃為重點設防類。

(3) 存儲丙、丁、戊類普通化學試劑庫可劃為標準設防類[17-18]。

4.2 結構

根據“小震不破壞建筑結構、中震建筑可加固、大震建筑不倒”的宗旨和抗震等級高的要求，高校化學試劑庫宜采用框架結構，不宜采用混凝土結構，以使抗倒塌性能更強。

貯存易燃易爆物質的危險品倉庫房，還應選擇不會產生連續倒塌的框架結構體系，并加強構造措施[19]。

4.3 建材

化學試劑庫的混凝土構件強度等級不應低于C25。

普通磚和多孔磚的強度等級不應低于MU 10，其砌筑砂漿強度等級不應低于M5；混凝土小型空心砌塊的強度等級不應低于MU 7.5，其砌筑砂漿強度等級不應低于M 7.5。

鋼筋混凝土結構中的砌體填充墻，應符合要求：

(1) 砌體填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻對稱，宜避免形成薄弱層或短柱。

(2) 樓梯間和人流通道的填充墻，尚應采用鋼絲網砂漿面層加強。

甲、乙類區內的砌體，應采用200 mm或240 mm厚的輕質墻體。丙、丁、戊類庫區的砌體，可采用100 mm或120 mm厚的輕質墻體[19]。

5 門窗與地面

5.1 門窗

化學試劑庫的門窗參照《危險化學品倉庫建設及存儲安全規范》DB 11/755規定。

5.1.1 材料

甲、乙、丙類庫區的庫門應根據儲存試劑性質相應采用具有防火、防雷、防靜電、防腐、防盜和不產生火花等功能的單一或復合材料制成。

5.1.2 設計

易燃易爆試劑庫應采用防爆門，其他采用防火門。通向疏散走道或樓梯的門應為乙級防火門。普通庫區內相鄰庫房門窗間距小于2 m時，應采用甲級防火門窗。

門應向疏散方向開啟。門鎖應根據工藝要求設置雙人雙鎖。

化學試劑庫區應設置高窗，窗上應安裝防護鐵欄，窗戶應采取避光和防雨措施[2]。室內上空不宜設天窗及屋面設備洞口[14]。

5.2 地面

由于化學試劑庫房可能會散發較空氣重的可燃氣體，應采用不發光的地面。當采用絕緣材料作整體面層時，應采取防靜電措施。因此化學試劑庫地面面層應平整、耐磨、不起塵、防滑、易清洗，不發生火花。存儲腐蝕性危險化學品倉庫的地面和踢腳應防腐[20]。

甲、乙類倉庫不宜設置地漏，以防止試劑外漏。房間內底溝設置深度不超過5 cm,寬度宜為10 cm。

6 結語

高校化學試劑庫的建筑與結構設計除了要嚴格遵循相關標準規范，還要對高校化學試劑集中管理的需求進行深入分析。在確保建筑安全的前提下，以動態的視角、發展的眼光、環保的理念進行化學試劑庫的設計。只有將建筑設計與結構設計科學合理的協作，才能打造一個安全、適用、經濟和環保的化學試劑庫。

References)

[1] 張金濱. 淺談危險化學品倉庫的消防安全管理[J] .城市建設理論研究，2012(8):1-6.

[2] 北京市質量技術監督局.危險化學品倉庫建設及存儲安全規范:DB11/755—2010[S].北京：中國計劃出版社,2010.

[3] 趙明，趙瑞霞，張杰.《危險化學品倉庫建設及儲存安全規范》標準解讀[C] //第七屆北京安全文化論壇論文集.2013：80-85.

[4] 建筑設計防火規范:GB50016—2014[S] . 北京：中國計劃出版社, 2014.

[5] 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.《化學品分類和危險性公示通則》:GB13690—2009[S].北京：中國計劃出版社,2009.

[6] 李燕.危險化學品倉庫改造總圖優化設計[J].《石化技術》, 2016, 23(6):18-18

[7] 伍孝波，東艷輝.建筑設計常用規范速查手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2014.

[8] 國家質量技術監督局.易燃易爆性商品儲藏養護技術條件:GB 17914—2013[S].北京：中國計劃出版社,2013.

[9] 國家技術監督局.常用化學危險品貯存通則:GB 15603—1995[S].北京：中國計劃出版社,1995.

[10] 國家住房和城鄉建設部，國家質量監督檢驗檢疫總局.爆炸危險環境電力裝置設計規范:GB 50058—2014[S].北京：中國計劃出版社,2014.

[11] 宋元寧,趙亦農,趙青.危化品倉庫的安全距離問題[J]. 現代職業安全,2007，65(1)：100-101.

[12] 國家質量技術監督局.危險化學品經營企業開業條件和技術要求:GB 18265—2000[S].北京：中國計劃出版社,2000.

[13] 李芒.淺談如何滿足標準規范中要求的防火間距[J]. 內蒙古石油化工, 2013(13):40-42.

[14] 陳維權. 危險化學品倉庫的火災危險性及預防措施[J] . 科技傳播，2011，12(2)：100-101.

[15] 秦燕.危險化學品倉庫的安全設計[J] . 化工管理，2016(34)：110-110.

[16] 牛少軍,解學洲.《建筑設計防火規范》中幾個問題的探討[ J]. 消防科學與技術,2005(1):17-25.

[17] 黃鎮梁. 應用建筑設計防火規范的商榷建議[J]. 工業建筑, 2004(7):81-83.

[18] 國家質檢總局.民用建筑設計通則:GB50352—2005[S].北京：中國計劃出版社，2005.

[19] 國家質檢總局.建筑工程抗震設防分類標準:GB50223—2008[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[20] 國家質檢總局.建筑地面設計規范:GB50037—2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

Study on design of architectural and structural safety of chemical reagent warehouse in colleges and universities

Fan Bing1， Lin Haidan1， Qi Wentao1， Feng Jianyue2， Jiang Zhoushu1

(1. Department of State-owned Assets and Laboratory Management, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China；2. Department of Laboratory and Equipment Management, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Architecture and structure are the important basis of the design and construction of the chemical reagent warehouse, which plays an important role in improving the utilization efficiency of the chemical reagent warehouse and ensuring the quality of the engineering construction, especially safety. The design features of the university chemical reagent warehouse are analyzed, and the related technical standards are studied. In combination with the design example of a university chemical reagent warehouse, the specification key points of the architectural and structural design of a chemical reagent warehouse are elaborated from the aspects of the plane layout, fire prevention, explosion prevention, earthquake resistance, doors and windows and ground, etc., which provides the scientific basis and practical references for the architectural and structural design, construction and acceptance of a chemical reagent warehouse.

chemical reagent warehouse; design specifications; architecture and structure

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.002

TQ086

A

1002-4956(2017)11-0006-04

2017-08-01

全國高校實驗室工作研究會學術研究計劃重點課題(SY2015Z018); 浙江省公益技術應用研究計劃項目(2017C31067)；浙江省教育廳科研項目資助(Y201533838)；浙江省高校實驗室工作研究項目(ZB201501,ZD201701,YB201601，YB201702)

樊冰(1979—)，女，河南許昌，工學碩士，講師，杭州電子科技大學國有資產與實驗室管理處副處長，主要研究方向為實驗室建設與安全管理.

E-mailfanbing@hdu.edu.cn