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【摘 要】 根据乙炔站设计规范及建筑设计防火规范，简单阐述了溶解乙炔站防火、防爆以及安全疏散等建筑结构设计的几个要点。
一、乙炔气的特点
相对密度：0.905;
爆炸极限：在空气中：2.3～80.7%（日本取2.2～100%）;
爆炸时最大威力时的浓度：13%;
爆炸时最大爆炸压力：10.58kg/cm2;
燃烧温度：空气中：1500℃以上;氧气中：3000℃;
二、建筑、结构特点
由乙炔气的特点可以看出，乙炔站所有生产厂房：电石库，发生（制气）厂房，压缩、灌瓶厂房均为甲类生产场所，而且在甲类生产中偏于不安全的。乙炔站的建筑规模：建筑面积在200～900m2，跨度6m～12m;层高多数为单层4.5m，三层的为12.5m左右，均属小型工业厂房。在土建设计中，关键问题是防火、防爆设计的合理、可靠性。
三、溶解乙炔站土建防火、防爆设计中几个问题分析
1.尽量减小引起火灾和爆炸的因素
1）优先选用敞开式或半敞开式建筑，使有限的乙炔气自然排放到大气中，而使车间内空气中乙炔气难以达到爆炸极限，这取决于建站地区的气候条件，在我国南方地区采用这种形式效果显著。这些地区月平均气温≥28℃时，屋顶需要设隔热层，控制室内温度不至于过高，不仅有利于充、灌瓶生产和改善工人操作条件，更重要的是室内温度升高增强了分子、原子间的运动。厂房有摩擦或者冲击时易产生静电或静电火花。在我国北方地区，寒冷气温时，必须采取封闭式建筑时，需设置百叶窗、通风帽、轴流风机等设施保持室内通风通畅。
2）在生产车间内部安排生活及生产辅助房间，仅配电室、控制室为允许与生产间毗邻建筑，其他生活及生产辅助间（即办公室、休息室等）也不与生产车间链接一起，应独立设置，这主要是为了减少引起爆炸和火灾的因素，同时也减轻了一旦有爆炸发生所产生的损失。
3）采用不发火花楼、地面：按化工部标准：GB50058-92，气体相对密度<0.75为轻于空气介质，乙炔气相对密度为0.905，它不应列为轻于空气介质之内。这就说明楼、地面上空气中乙炔气浓度略低于厂房某高度上的乙炔气浓度，这是存在的。而乙炔气爆炸浓度界限范围竞达80%以上，所以楼、地面产生火花而使乙炔气爆炸和火灾发生的可能性是存在的。从几十个工程实例看出，按现有国家标准图集01J304设计不发火花楼、地面，材料来源广泛，施工方便，投资与一般混凝土楼、地面差距很小。不发火花楼、地面设计中应注意的是：第一，材料为非燃烧体;第二，应有导除静电的性能。
2.乙炔发生厂房一旦发生爆炸和火灾时，首先保证主体结构不破坏，同时使破坏控制在最小范围内，即停产后稍加修复即能投产，避免人员受重伤和死亡。
1）所有厂房必须采用Ⅰ、Ⅱ级建筑物，即耐火极限必须达到Ⅰ、Ⅱ级等级，从目前我国乙炔十几例爆炸事故中分析：爆炸及火灾时间为40分钟到1.0小时。采用Ⅰ、Ⅱ级耐火等级建筑物即满足规范也符合实际情况。这里应指出的是钢结构耐火极限仅有0.25小时，既满足不了规范也满足不了乙炔气燃烧时间，这时须采取措施，《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中给出：用50mm厚涂型钢结构防火涂料做保护层，可达到3.0小时耐火极限。
2）发生爆炸时，为了避免主体结构遭到破坏，泄压是最有利的措施。
关于泄压比值，我国现行“建筑设计防火规范”规定为≥0.200.日本和美国均采用四个级别：弱、中、强、特强。乙炔站应为特强级，其泄压比值：美国>0.22m2/m3。
关于泄压方式：我国现阶段采用门窗、轻质屋面和轻质墙体三结合的泄压方式，对于乙炔站根据我国建筑特点及工人操作条件，采用门窗与轻质屋面结合的方案最为合适。这是因为乙炔气略轻于空气，所以屋盖下乙炔气浓度将最大，应为重点防范的部位。轻质屋面的位置布置时应与工艺设计人员协作，尽量布置在易爆设备的地方，不易布置在人流和人员集中的位置。
应该指出的是，设计是不能只强调了增大泄压比值的重要性，还要考虑到厂房的整体性，比如：窗间墙间距，大型屋面板与墙体的拉接间隔布置时能保证四点焊;顶层应该设置圈梁等等，这主要是防止在爆炸时墙体外闪、倾斜而造成主体破坏。
3.楼梯间、生产辅助间（如配电室、控制室）与厂房毗邻时，用防爆墙分隔布置。这主要防止跑、冒、滴、漏的乙炔气，扩散到有明火的房间。这必须保证防爆墙分隔处的外墙两侧门窗净距L1>R，式中R为爆炸危险场所水平半径范围，乙炔站为Q-2级生产场所R=6.0m。当这个条件满足不了时，应采用双门斗或铝丝玻璃固定窗，我们的设计中多采用后一种，因为它有利于采光、生产运输和建筑平面布置。多层厂房垂直剖面，非爆炸与易爆两层相邻是外墙上下开窗净距L2>h，式中h为垂直高度空间范围。Q-2级场所h=1.0m。
对于乙炔气在爆炸时，对于墙体产生的压力，这是个复杂的问题它由多变的因素决定的，国内某设计院呈多次试验，也很难用数学来表示，国外也无资料考证，因此，防爆墙在国内外均采用构造措施。
永久性防爆墙我国基本上采用两种形式：
1）钢筋混凝土防爆墙：厚度（兼做防火墙时）≥200mm;双向配筋直径：三级钢Φ=12，间距为200mm。
2）配筋防爆砖墙：砖墙高度大于6.0m时，设钢筋混凝土卧梁，砖墙厚度≥240mm，砖标号≥75号，不低于50号水泥砂浆砌筑。沿墙高每10皮砖设3Φ6～3Φ10通长钢筋，两端锚固墙中500mm，中间用Φ6钢筋点焊间距@250.】
设计中应该注意的是防爆墙，不允许开设门和窗。施工后所有预留孔洞一律用非燃烧体密封，不允许漏气。
4.安全疏散
允许安全疏散时间：它取决于火灾时间，一氧化碳、氧气的浓度，燃烧时热度及建筑物的体积、热容量、门窗是否关闭等复杂因素。其中，最重要的是建筑物的耐火极限，一般建筑物最低耐火极限为15分钟（有吊顶建筑物）。一般情况下一、二级耐火建筑物疏散允许时间为6分钟，三、四级耐火极限建筑物为2～4分钟。乙炔站生产场所为甲类，生产中最不安全场所之一。应该按一、二级耐火极限设计厂房。疏散允许时间应按三、四级耐火等级考虑。这主要是乙炔气爆炸压力大，火灾蔓延时间短，火焰温度高而不降等，考虑疏散允许时间。
根据我院一些设计实例，建筑物总的疏散时间计算如下：
式中：t—建筑物内总的疏散时间（分钟）
t1—疏散时间（人少时采用0.25分钟）
L1—疏散距离，采用20米（乙炔站设计中已控制在20m之内，这样出口个数应多于建筑设计防火规范）;
V1—人流疏散速度，采用22米/分钟
L2—各层楼梯水平长度总和（米）
在火灾和爆炸时，人员疏散是个想当复杂的问题，它不能只用速度、距离、时间这一单纯因素决定的，单纯的理论计算公式，计算结果将与实际相差很大。但是乙炔站建筑面积较小，单层厂房多，而火灾发生时无CO产生，不存在缺氧气的问题，这样控制疏散时间（总的）在4分钟之内应是可行的。
这就要求设计过道、走廊人流通畅，并有足够的人流宽度并取其“建筑设计防火规范”上限值。楼梯的坡度采用1：2（26°30′）至1：1.5（33°50′）为宜，踏步高度采用150～180毫米;宽度240～300毫米为宜。
四、结语
由于经验的关系，很多东西还需要调查、交流和试验总结而掌握更多的实践数据从中找出规律。要定量分析它、深化它，还需要做大量工作。但是由于爆炸和火灾，以及火灾和爆炸引起的灾害的因素太复杂了，就是国外资料也很缺乏，本文仅以粗略的看法供阅者参考，望提出宝贵意见。
参考文献：
[1]GB 50016—2006 建筑设计防火规范[S].
[2]GB 50031—91 乙炔站设计规范[S]。
[3]GB 50058—92 爆炸饿火灾危险环境电力装置规范[S]
一、乙炔气的特点
相对密度：0.905;
爆炸极限：在空气中：2.3～80.7%（日本取2.2～100%）;
爆炸时最大威力时的浓度：13%;
爆炸时最大爆炸压力：10.58kg/cm2;
燃烧温度：空气中：1500℃以上;氧气中：3000℃;
二、建筑、结构特点
由乙炔气的特点可以看出，乙炔站所有生产厂房：电石库，发生（制气）厂房，压缩、灌瓶厂房均为甲类生产场所，而且在甲类生产中偏于不安全的。乙炔站的建筑规模：建筑面积在200～900m2，跨度6m～12m;层高多数为单层4.5m，三层的为12.5m左右，均属小型工业厂房。在土建设计中，关键问题是防火、防爆设计的合理、可靠性。
三、溶解乙炔站土建防火、防爆设计中几个问题分析
1.尽量减小引起火灾和爆炸的因素
1）优先选用敞开式或半敞开式建筑，使有限的乙炔气自然排放到大气中，而使车间内空气中乙炔气难以达到爆炸极限，这取决于建站地区的气候条件，在我国南方地区采用这种形式效果显著。这些地区月平均气温≥28℃时，屋顶需要设隔热层，控制室内温度不至于过高，不仅有利于充、灌瓶生产和改善工人操作条件，更重要的是室内温度升高增强了分子、原子间的运动。厂房有摩擦或者冲击时易产生静电或静电火花。在我国北方地区，寒冷气温时，必须采取封闭式建筑时，需设置百叶窗、通风帽、轴流风机等设施保持室内通风通畅。
2）在生产车间内部安排生活及生产辅助房间，仅配电室、控制室为允许与生产间毗邻建筑，其他生活及生产辅助间（即办公室、休息室等）也不与生产车间链接一起，应独立设置，这主要是为了减少引起爆炸和火灾的因素，同时也减轻了一旦有爆炸发生所产生的损失。
3）采用不发火花楼、地面：按化工部标准：GB50058-92，气体相对密度<0.75为轻于空气介质，乙炔气相对密度为0.905，它不应列为轻于空气介质之内。这就说明楼、地面上空气中乙炔气浓度略低于厂房某高度上的乙炔气浓度，这是存在的。而乙炔气爆炸浓度界限范围竞达80%以上，所以楼、地面产生火花而使乙炔气爆炸和火灾发生的可能性是存在的。从几十个工程实例看出，按现有国家标准图集01J304设计不发火花楼、地面，材料来源广泛，施工方便，投资与一般混凝土楼、地面差距很小。不发火花楼、地面设计中应注意的是：第一，材料为非燃烧体;第二，应有导除静电的性能。
2.乙炔发生厂房一旦发生爆炸和火灾时，首先保证主体结构不破坏，同时使破坏控制在最小范围内，即停产后稍加修复即能投产，避免人员受重伤和死亡。
1）所有厂房必须采用Ⅰ、Ⅱ级建筑物，即耐火极限必须达到Ⅰ、Ⅱ级等级，从目前我国乙炔十几例爆炸事故中分析：爆炸及火灾时间为40分钟到1.0小时。采用Ⅰ、Ⅱ级耐火等级建筑物即满足规范也符合实际情况。这里应指出的是钢结构耐火极限仅有0.25小时，既满足不了规范也满足不了乙炔气燃烧时间，这时须采取措施，《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中给出：用50mm厚涂型钢结构防火涂料做保护层，可达到3.0小时耐火极限。
2）发生爆炸时，为了避免主体结构遭到破坏，泄压是最有利的措施。
关于泄压比值，我国现行“建筑设计防火规范”规定为≥0.200.日本和美国均采用四个级别：弱、中、强、特强。乙炔站应为特强级，其泄压比值：美国>0.22m2/m3。
关于泄压方式：我国现阶段采用门窗、轻质屋面和轻质墙体三结合的泄压方式，对于乙炔站根据我国建筑特点及工人操作条件，采用门窗与轻质屋面结合的方案最为合适。这是因为乙炔气略轻于空气，所以屋盖下乙炔气浓度将最大，应为重点防范的部位。轻质屋面的位置布置时应与工艺设计人员协作，尽量布置在易爆设备的地方，不易布置在人流和人员集中的位置。
应该指出的是，设计是不能只强调了增大泄压比值的重要性，还要考虑到厂房的整体性，比如：窗间墙间距，大型屋面板与墙体的拉接间隔布置时能保证四点焊;顶层应该设置圈梁等等，这主要是防止在爆炸时墙体外闪、倾斜而造成主体破坏。
3.楼梯间、生产辅助间（如配电室、控制室）与厂房毗邻时，用防爆墙分隔布置。这主要防止跑、冒、滴、漏的乙炔气，扩散到有明火的房间。这必须保证防爆墙分隔处的外墙两侧门窗净距L1>R，式中R为爆炸危险场所水平半径范围，乙炔站为Q-2级生产场所R=6.0m。当这个条件满足不了时，应采用双门斗或铝丝玻璃固定窗，我们的设计中多采用后一种，因为它有利于采光、生产运输和建筑平面布置。多层厂房垂直剖面，非爆炸与易爆两层相邻是外墙上下开窗净距L2>h，式中h为垂直高度空间范围。Q-2级场所h=1.0m。
对于乙炔气在爆炸时，对于墙体产生的压力，这是个复杂的问题它由多变的因素决定的，国内某设计院呈多次试验，也很难用数学来表示，国外也无资料考证，因此，防爆墙在国内外均采用构造措施。
永久性防爆墙我国基本上采用两种形式：
1）钢筋混凝土防爆墙：厚度（兼做防火墙时）≥200mm;双向配筋直径：三级钢Φ=12，间距为200mm。
2）配筋防爆砖墙：砖墙高度大于6.0m时，设钢筋混凝土卧梁，砖墙厚度≥240mm，砖标号≥75号，不低于50号水泥砂浆砌筑。沿墙高每10皮砖设3Φ6～3Φ10通长钢筋，两端锚固墙中500mm，中间用Φ6钢筋点焊间距@250.】
设计中应该注意的是防爆墙，不允许开设门和窗。施工后所有预留孔洞一律用非燃烧体密封，不允许漏气。
4.安全疏散
允许安全疏散时间：它取决于火灾时间，一氧化碳、氧气的浓度，燃烧时热度及建筑物的体积、热容量、门窗是否关闭等复杂因素。其中，最重要的是建筑物的耐火极限，一般建筑物最低耐火极限为15分钟（有吊顶建筑物）。一般情况下一、二级耐火建筑物疏散允许时间为6分钟，三、四级耐火极限建筑物为2～4分钟。乙炔站生产场所为甲类，生产中最不安全场所之一。应该按一、二级耐火极限设计厂房。疏散允许时间应按三、四级耐火等级考虑。这主要是乙炔气爆炸压力大，火灾蔓延时间短，火焰温度高而不降等，考虑疏散允许时间。
根据我院一些设计实例，建筑物总的疏散时间计算如下：
式中：t—建筑物内总的疏散时间（分钟）
t1—疏散时间（人少时采用0.25分钟）
L1—疏散距离，采用20米（乙炔站设计中已控制在20m之内，这样出口个数应多于建筑设计防火规范）;
V1—人流疏散速度，采用22米/分钟
L2—各层楼梯水平长度总和（米）
在火灾和爆炸时，人员疏散是个想当复杂的问题，它不能只用速度、距离、时间这一单纯因素决定的，单纯的理论计算公式，计算结果将与实际相差很大。但是乙炔站建筑面积较小，单层厂房多，而火灾发生时无CO产生，不存在缺氧气的问题，这样控制疏散时间（总的）在4分钟之内应是可行的。
这就要求设计过道、走廊人流通畅，并有足够的人流宽度并取其“建筑设计防火规范”上限值。楼梯的坡度采用1：2（26°30′）至1：1.5（33°50′）为宜，踏步高度采用150～180毫米;宽度240～300毫米为宜。
四、结语
由于经验的关系，很多东西还需要调查、交流和试验总结而掌握更多的实践数据从中找出规律。要定量分析它、深化它，还需要做大量工作。但是由于爆炸和火灾，以及火灾和爆炸引起的灾害的因素太复杂了，就是国外资料也很缺乏，本文仅以粗略的看法供阅者参考，望提出宝贵意见。
参考文献：
[1]GB 50016—2006 建筑设计防火规范[S].
[2]GB 50031—91 乙炔站设计规范[S]。
[3]GB 50058—92 爆炸饿火灾危险环境电力装置规范[S]