趙 坤 輝

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

玻璃固化產(chǎn)品容器暫存庫建筑設計分析

趙 坤 輝

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

以某產(chǎn)品容器暫存庫建筑設計項目為例，分析了該項目建筑設計過程中遇到的典型問題，并從功能需求、安全疏散、輻射防護三個方面提出了相應的解決辦法，以期為今后類似工程項目的建筑提供參考依據(jù)。

建筑，輻射防護，房間布置，設計

1 概述

1.1 背景

隨著核電市場前景看好，配套的核化工后處理領域也會隨之產(chǎn)生大量需求，玻璃固化就是其中一類重要的項目，且為我國后處理領域首次引進的技術，相應土建設施的設計會面臨很多典型的新問題。因此，需要對其一般性的設計方法和遇到的特殊問題及解決辦法予以歸納總結，為將來的同類項目作參考，起到拋磚引玉的作用。

1.2 相關概念和范圍

1.2.1 相關概念

核工業(yè)建筑涉及到的輻射防護概念是與普通工業(yè)與民用建筑設計的考慮因素完全不同的重要概念，也是不容忽視的因素。

1)輻射防護基本原則。生產(chǎn)運行過程中，廠房安全可靠，放射性核素有效控制，保障生產(chǎn)運行人員安全，避免對自然界和環(huán)境造成污染。2)輻射防護分區(qū)。核化工在整個工藝流程中，會釋放一定量的放射性產(chǎn)物，根據(jù)輻射劑量的高低及對環(huán)境的危害程度，輻射量從低到高依次劃分為白區(qū)(為人員正常工作區(qū)域)、綠區(qū)(為人員受限制工作區(qū)域)、橙區(qū)(正常生產(chǎn)過程中，除設備檢修工作人員基本不進入該區(qū)域)和紅區(qū)(在正常生產(chǎn)過程中，平時基本為無人區(qū))。3)衛(wèi)生出入口和衛(wèi)生閘門。由于各區(qū)的安全防護要求不同，工作人員從橙區(qū)→綠區(qū)、綠區(qū)→白區(qū)需要經(jīng)過衛(wèi)生檢驗措施，最后直至人員表面沾污率滿足要求。這套綠區(qū)→白區(qū)之間的檢驗及衛(wèi)生措施簡稱衛(wèi)生出入口。綠區(qū)→橙區(qū)之間的檢驗及衛(wèi)生措施簡稱衛(wèi)生閘門。4)輻射防護角度下的交通組織和安全疏散。交通組織：輻射防護各區(qū)要求遞區(qū)進入、遞區(qū)退出，不應越區(qū)進入、越區(qū)退出。輻射防護分區(qū)相同的房間集中設置，使用同一疏散出入口及樓梯間。考慮高輻射區(qū)域長期無人，因此，高輻射區(qū)域可以利用低輻射區(qū)域作為第二疏散通道，低輻射區(qū)域不宜利用高輻射區(qū)域作為第二疏散通道[1]。

1.2.2 研究范圍

本文主要針對產(chǎn)品容器暫存庫建筑設計中面臨的一些典型問題，從一般規(guī)律的總結研究和特殊問題的設計處理論述：

1)從功能需求、安全疏散、輻射防護這三個主要方面探討玻璃固化暫存庫用房布置的一般規(guī)律；2)若干用房50年后啟用的問題及其處理方法。

2 項目設計與研究

2.1 項目概況

項目位于某山地地形中，整個玻璃固化項目的生產(chǎn)工藝廠房包括玻璃固化廠房、分析實驗樓、產(chǎn)品容器暫存庫、生產(chǎn)運行樓，整個建筑群通過交通廊聯(lián)系起來。產(chǎn)品容器暫存庫屬于其中的一個子項，建筑位于臺地之上，通過轉運通道與玻璃固化廠房連接，主要用于接收貯存主廠房生產(chǎn)產(chǎn)品。

產(chǎn)品容器暫存庫占地面積1 148.44 m2，建筑面積1 638.06 m2。建筑物地上部分最長處為54.45 m，最寬處為19.60 m，高13.10 m，深-12.50 m。

建筑對外設一個人員出入口，一個物料出口，兩個應急疏散口，此外地面一層有用于接收來自主廠房的轉運通道，地上二層有參觀連廊與其他子項連接。

建筑為混合層次的工業(yè)廠房，一側主要是單層大空間的吊車大廳及地下產(chǎn)品容器貯存室，另一側主要是多層小空間的各輔助工種用房，小空間部分地上兩層、地下兩層。

輻射防護分區(qū)現(xiàn)階段全部啟用房間有白、綠、紅三區(qū)，將來全部啟用時有橙區(qū)房間。但紅區(qū)房間不進人，將來啟用的橙區(qū)房間也極少。所以目前包括長時期內(nèi)整個產(chǎn)品容器暫存庫主要進人的房間放射性劑量都并不高，分區(qū)設置相對簡單。

2.2 用房布置的一般規(guī)律

暫存庫屬于核化工廠房，原則上看必須遵循一般的核工業(yè)放射性廠房的設計原則和設計規(guī)律。

由于核工業(yè)體系的功能特殊性，核化工建筑一般都要滿足輻射防護、消防安全、安全保衛(wèi)等基本要求，由此帶來的輻射防護和安全疏散問題再加上特殊的功能需求導致了復雜的流線需求。要想實現(xiàn)合理的流線布置，平面布置應當從前述三個方面入手。本文將功能需求、安全疏散、輻射防護歸納為核化工放射性建筑用房布置(平面設計)的三個要素。

2.2.1 用房布置的三要素及相互關系

功能需求、防火疏散、輻射防護，三者之間相互影響、相互制約，設計的深入開展必須抓住主要矛盾沿著一條主線向下進行。比較這三個要素，功能需求是建筑設計的本質問題之一，既是設計的根本目的也是設計的出發(fā)點;防火疏散是建筑設計要考慮的重要問題，防火疏散主要涉及人身安全，一旦發(fā)生火情，其緊迫性急迫性是不言而喻的。本工程中的放射性劑量并不高，對于這樣放射性不高的工程，防火疏散權重更大；在實際設計中，前兩個要素的設計常常會涵蓋第三個要素，對于核工業(yè)建筑設計輻射防護分區(qū)常常是伴隨著功能分區(qū)形成的，防火疏散從一般疏散角度布置好后較容易通過多種手段滿足輻射防護的要求。

對于放射性劑量不高，輻射防護分區(qū)較簡單的廠房而言，其房間布置的一般流程可以總結如下：分析工藝及相關用房的功能需求→調整方案滿足消防疏散要求→最后通過細節(jié)處理等各種建筑手段滿足輻射防護要求。

2.2.2 工藝流程及用房需求分析

工藝的功能需求是建筑方案設計的出發(fā)點，由這些功能需求可以歸納出主要的功能房間。

由圖1可見,轉運熱室、產(chǎn)品容器貯存為紅區(qū)，操作前室為橙區(qū)，維修間和地面上的車大廳為綠區(qū)，可以看到工藝的功能需求和輻射防護要求是基本一致的，放射性較強的房間基本相鄰。這一點符合輻射防護分區(qū)的要求：相同輻射防護分區(qū)用房盡量集中布置，也證明了前面的分析——功能需求要素涵蓋了輻射防護要素。

在上面基礎上加入其他工種用房需求，配電、熱引入需在一層對外開門，故放在一層；進風、排風用房需要相同的大空間，放在建筑物一側一、二層相同的位置上，排風噪聲相對較大且為綠區(qū)放在一層綠區(qū)相對集中的位置，進風為白區(qū)放在二層白區(qū)；水槽間和監(jiān)測間需放在地下一層；通信用房為白區(qū)放在二層白區(qū)。

接著考慮疏散樓梯和次入口布置。防火疏散是建筑設計的基本要求之一，也是重要的功能需求，在方案設計階段主要從安全疏散的角度給予考慮：

1)防火分區(qū)的設置。本工程屬于較為重要的核化工建筑，可以參照GB 50016-2006建筑設計防火規(guī)范，對于耐火等級一、二級的建筑，防火分區(qū)最大允許建筑面積2 500 m2[2]。整個廠房占地面積1 148.44 m2，地下部分有兩處，這樣整個建筑物可以劃分三個防火分區(qū)，即地下兩個防火分區(qū)，地上一個防火分區(qū)。

2)安全出口、疏散樓梯的布置。由前述可知，本工程采用集中式布局、走道為單內(nèi)廊式布置，按照耐火等級一、二級考慮，位于袋形走道兩側或盡端的疏散門至最近安全出口(疏散樓梯)的最大距離不超過22 m考慮[2]，本建筑一側為大空間單層廠房，地下部分只有維修間進人且面積不足50 m2可設置一部疏散樓梯，利用地上臨近的物料出口作為疏散口；另一側小房間較為集中，走廊最長處長度約為20 m，并且房間布置不規(guī)則，需要按兩部樓梯考慮。

最后，要考慮已完成的房間布置、安全疏散是否滿足輻射防護分區(qū)的要求。由圖2可見，各房間的輻射防護分區(qū)基本能滿足相同放射性水平房間集中布置的要求，右側的疏散樓梯和疏散口可以滿足防火疏散和輻射防護疏散的要求。左側用房集中的部位有白、綠兩區(qū)，兩部疏散樓梯可以分別作為白、綠兩區(qū)的疏散樓梯，為滿足地下防火分區(qū)兩部疏散樓梯和對外疏散口的要求，綠區(qū)疏散樓梯在一層設對外應急疏散口(見圖3)，白區(qū)樓梯間相鄰的淋浴水槽間墻體上設固定窗(旁邊附太平斧)(見圖4)，有火情時可用太平斧打破玻璃，將白區(qū)樓梯作為應急疏散樓梯。

2.2.3 小結

核工業(yè)放射性廠房房間布置(平面設計)中存在功能需求、防火疏散、輻射防護三個要素，三要素之間相互影響、相互制約，對于玻璃固化暫存庫這種放射性劑量不太高，輻射防護分區(qū)不太復雜的放射性廢物貯存廠房而言，其房間布置的思路可以依照下面的流程進行：

1)從功能需求出發(fā)，以主工藝用房為基本框架，加入輔助工種用房和相關配套輔助用房，得到房間的基本構成；2)在房間基本構成確定的基礎上，參考既定面積、走廊長度考慮需要多少疏散樓梯和疏散口，依據(jù)規(guī)范要求在合適的位置加入疏散樓梯和疏散口；3)從輻射防護分區(qū)的角度檢查一下各個房間的布置是否符合輻射防護分區(qū)的要求，分區(qū)是否合理，各分區(qū)是否有合理的疏散口和疏散樓梯。不合適的可以通過調整房間布置、增加應急門或固定窗的手段滿足輻射防護分區(qū)的疏散要求。

2.3 特殊問題和解決方式

本工程用房布置存在一個特殊的問題，在功能上主要是用來貯存玻璃固化主廠房生產(chǎn)的高放產(chǎn)品的，這些產(chǎn)品大約貯存一個較長的時間段(當時考慮暫定50年，根據(jù)實際生產(chǎn)情況可能會有變化)，之后這些產(chǎn)品會通過工藝的特殊用房處理后運出建筑物送到別處處理。這些工藝的特殊用房在貯存時期內(nèi)并不使用，只是在最后啟用時方才使用，如果現(xiàn)階段就將未來所需房間的裝修、管道設備的設計安裝等問題考慮到位，房間設備不但長期不能有效利用，且會帶來設施陳舊浪費的問題，而且貯存期后也有可能出現(xiàn)新的更先進的相關技術，為此我們對相關房間做如下考慮：

1)房間處理。將需要的房間集中留出大空間，現(xiàn)階段作為結構空間考慮，將來可以按照實際需求進行詳細布置。2)疏散考慮。對將來可能進人的空間預留疏散口，洞口可用磚墻封堵，將來啟用時拆除，根據(jù)需要設門。3)裝修考慮。一切裝修暫時均不予考慮，將來啟用時，可根據(jù)當時的工藝要求和技術水平進行詳細設計。4)預留洞口高度。由于暫時不考慮裝修，預留洞口可適當留高，將樓地面面層的余量留出來。

3 結語

通過對玻璃固化暫存庫建筑設計與研究，歸納總結核化工后處理廠房設計的使用規(guī)律：1)從功能需求出發(fā)，以主工藝用房為基本框架，組織輔助工種用房和相關配套輔助用房，得到房間的基本構成；初步總結出核化工后處理廠房建筑設計的一般規(guī)律原則；2)在房間基本構成確定的基礎上，按照防火規(guī)范要求確定防火疏散位置和數(shù)量；3)從輻射防護的角度復核房間布置是否符合輻射防護分區(qū)的要求，可采用增加應急出口的手段滿足不同輻射防護分區(qū)的疏散要求。對于若干年后啟用的房間的處理，現(xiàn)階段處理方式為：1)集中留出結構空間，便于滿足將來布置需求的不確定性。2)預留結構空間臨時封堵預留疏散口。3)預留結構空間不做裝修，預留洞口尺寸預先考慮將來樓地面面層厚度。

以上總結可作為其他核化工項目的參考。

[1] 王 巍.核化工廠房輻射防護建筑設計初析[J].核工程研究與設計,2011(3):78-80.

[2] GB 50016-2006,建筑設計防火規(guī)范[S].

Analysis on temporary library building design of glass solidified product container

ZHAO Kun-hui

(China Nuclear Power Engineering Limited Company, Beijing 100840, China)

Taking the temporary library building design project of a product container as an example, this paper analyzed the encountered typical problems in the project building design process, and from the functional requirements, safety evacuation, radiation protection three aspects proposed corresponding solution measures, in order to provide reference for future similar engineering construction.

building, radiation protection, room layout, design

1009-6825(2014)36-0013-03

2014-10-20

趙坤輝(1982- )，男，工程師

TL372.1

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