【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油化工行业安全科学爆炸防护领域，尤其是涉及一种用于优化庇护所抗爆性能的方法及系统。
技术介绍
1、化工园区等存在爆炸可能性的工作环境内的人员和设备，均面临受到爆炸冲击的潜在风险，若不采取有效的抗爆防护措施，可能会造成无法弥补的人身伤害和财产损失。目前，用于进行安全防护的抗爆防护措施通常为设置庇护所，通过为面临风险的人员和设备营造一个安全的局部空间来隔离爆炸场，以抵御外部爆炸带来的伤害。
2、在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现，现有庇护所技术与方法多为框架梁柱与抗爆墙相结合，内置多个系统单元，如安保隔离系统、安保监控系统、生命维持系统和求助呼叫系统等，未对庇护所设计进行科学合理地分析。在设计时，仅根据爆炸冲击波与持续时间进行梁柱尺寸选择和间距布置。然而，由于没有对庇护所整体进行力学分析而致使庇护所设计往往趋于保守，同时，也忽略了局部应力集中的问题，最终所形成的庇护所实体各处强度均相同，造成了实际庇护所呈现出“整体过强，局部过弱”的现象。
3、现有技术提供了一种可实现多级防护的庇护所，该庇护所能够通过安保监控系统获取到的环境信息进行相应的使用调节，以根据使用者需求形成相应的庇护效果，并节约了使用成本。该庇护所最大限度地提高了使用者的生命维持时间，改善了使用者的人体感受，扩大了庇护所的应用范围，但并未涉及庇护所的整体力学分析。
4、现有技术还提供了抗气体爆炸冲击建筑结构，在建筑基础上固定多根交替设置的加强钢柱，并在相邻的两根加强钢柱之间固定建筑墙板，多根加强钢柱和多块建筑墙板形
5、现有技术还提供了一种具有抗爆、抗震、抗高速物体撞击、防火、隔热、防毒、滤毒、给氧、防盗功能的移动式抗爆庇护所，其不仅能够满足陆地工业爆炸、地下矿井粉尘和瓦斯爆炸、海上石油设施爆炸和恐怖袭击等安全需求，而且可移动、可重复使用、制造成本低廉，也并未涉及庇护所的整体力学分析。
6、除此之外，现有技术还提供了一种抗爆建筑，该抗爆建筑采用轻型结构的钢结构外罩于既有建筑物外侧，利用该抗爆结构系统抵抗外部爆炸冲击荷载，避免对既有建筑物的破坏，主要针对在既有建筑物抗爆加固改造工程中，原结构本身不适宜进行加固改造、改造成本高或受施工条件限制改造方案难以实施的问题，解决了对既有建筑物改造的难题。这种抗爆建筑，扩大了既有建筑物抗爆加固改造工程的适用范围，对抗爆结构工程具有很大的技术经济意义。抗爆建筑的整体设计同钢结构建筑的设计，在分析爆炸工况下的承载能力时，主要依据现行抗爆结构设计的相关标准，此时轻型结构的抗爆建筑主要承受四周墙面以及屋盖的爆炸荷载。通过整体设计，确定抗爆骨架各结构构件的布置、截面型号。抗爆骨架中各构件的最大间距由抗爆板的规格确定，保证抗爆板与抗爆骨架有效连接，如抗爆骨架中各构件计算截面过大，可加密各构件，但并未涉及削减庇护所搭建材料，以降低成本的技术构思。
7、在实际应用中，首先，在发生爆炸时，庇护所的跨中位移较大，端部应力较为集中，而在对庇护所进行设计时，结构跨中与端部立柱、横纵梁截面尺寸一样。因此，可以通过增大跨中结构的局部尺寸，提高抗弯能力，增加端部约束，降低支座转角，优化应力集中现象，从而有针对性地对庇护所进行局部加强。其次，初步设计出的庇护所通常具有部分结构抗爆能力过剩的特点，按照当前设计方案搭建实际庇护所，会造成诸多的材料浪费，增加防护生产成本，故初始设计方案应进行合理地优化。
8、综上所述，庇护所是现有化工园区用于进行爆炸冲击防护的主要措施，但现有技术大多基于整体或单元模块的功能来实现对庇护所的设计，而对设计出的庇护所的整体力学特征研究较少，且设计过程模板化，不够精细，故还需要对设计方案中庇护所的结构局部加强和整体优化进行进一步探索完善。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种用于优化庇护所抗爆性能的方法，包括：为待抗爆区域配置满足抗爆需求的庇护所特征参数并构建初始庇护所模型；利用所述初始庇护所模型进行抗爆模拟，获得抗爆过程中所述初始庇护所模型上的动态应力特征，从而确定易破坏位置；针对所述易破坏位置对所述初始庇护所模型进行局部结构强化，并判定强化庇护所模型上是否存在易破坏位置，其中，在不存在时，将当前强化庇护所模型作为最佳庇护所设计方案，或者在存在时，对当前强化庇护所模型上的易破坏位置进行二次结构强化，直到获得不存在易破坏位置的强化庇护所模型。
2、优选地，在获得所述最佳庇护所设计方案之后，所述方法还包括：对当前最佳庇护所设计方案进行减材处理，从而获得在实际待抗爆区域采用搭建材料最少的第一庇护所模型，以利用所述第一庇护所模型对当前最佳庇护所设计方案进行更新。
3、优选地，减材处理方式包括但不限于：削减抗爆性能过剩区域的钢材密度、增大梁柱间距、减小梁柱尺寸、减小梁柱厚度和减小抗爆墙板厚度。
4、优选地，所述方法还包括：对所述第一庇护所模型进行减材验证处理，其中包括：基于用于评价庇护所设计方案减材程度的技术指标，判定所述第一庇护所模型是否达到减材极限，并在达到减材极限时，判定所述第一庇护所模型上是否不存在易破坏位置，若存在，则重新对所述第一庇护模型进行结构强化、减材处理和减材程度评价，直到获得不存在易破坏位置且达到减材极限的第二庇护所模型，以利用所述第二庇护所模型对当前最佳庇护所模型进行更新；或者，在未达到减材极限时，重新对所述第一庇护所模型进行减材处理，以获得相应的不存在易破坏位置且达到减材极限的庇护所模型，从而利用当前庇护所模型对当前最佳庇护所模型进行更新。
5、优选地，关于减材程度的技术指标包括但不限于最大挠度和最大转角。
6、优选地，局部结构强化处理的方式包括但不限于增添角钢、增大局部材料尺寸和增大局部材料厚度。
7、优选地，用于增大局部材料尺寸和局部材料厚度的新增材料与庇护所搭建材料相同或强度高于所述搭建材料。
8、优选地，构成所述初始庇护所模型的结构包括但不限于：框架柱、立柱、四周横梁、顶板横梁、顶板纵梁和抗爆板，其中，所述框架柱为内部中空的方钢；所述立柱、所述四周横梁、所述顶板横梁和所述顶板纵梁分别为内部中空的矩形钢；以及所述抗爆板覆盖于庇护所的外表面。
9、优选地，在为待抗爆区域配置满足抗爆需求的庇护所特征参数并构建初始庇护所模型的步骤中，包括：根据所述待抗爆区域的尺寸、以及庇护所在所述待抗爆区域所需抵抗的爆炸冲击波入射超压及持续时间，获得所述庇护所特征参数，从而利用所述庇护所特征参数构建所述初始庇护所模型。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于优化庇护所抗爆性能的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得所述最佳庇护所设计方案之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，减材处理方式包括但不限于：削减抗爆性能过剩区域的钢材密度、增大梁柱间距、减小梁柱尺寸、减小梁柱厚度和减小抗爆墙板厚度。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述第一庇护所模型进行减材验证处理，其中包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，关于减材程度的技术指标包括但不限于最大挠度和最大转角。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于增大局部材料尺寸和局部材料厚度的新增材料与庇护所搭建材料相同或强度高于所述搭建材料。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，构成所述初始庇护所模型的结构包括但不限于：框架柱、立柱、四周横梁、顶板横梁、顶板纵梁和抗爆板，其中，
9.根据权利要求1～8中任一项
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述庇护所特征参数包括尺寸参数和力学参数，其中，
11.根据权利要求1～10中任一项所述的方法，其特征在于，所述易破坏位置包括但不限于：应力集中位置和位移变形最大位置，其中，
12.一种用于优化庇护所抗爆性能的系统，其特征在于，所述系统包括如下模块：
...【技术特征摘要】
1.一种用于优化庇护所抗爆性能的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得所述最佳庇护所设计方案之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，减材处理方式包括但不限于：削减抗爆性能过剩区域的钢材密度、增大梁柱间距、减小梁柱尺寸、减小梁柱厚度和减小抗爆墙板厚度。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述第一庇护所模型进行减材验证处理，其中包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，关于减材程度的技术指标包括但不限于最大挠度和最大转角。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于增大局部材料尺寸和...
【专利技术属性】
技术研发人员：李均海，王浩喆，陈国鑫，顾蒙，于安峰，于康，郑金磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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