浅析高层建筑燃气管道的安全设计

[摘 要]我国的居民住房不断的呈现高层建筑，而且我国不断推广节能绿色生活，所以高层建筑中也在不断铺设燃气管道进行使用。但是在燃气管道设计铺设过程中不但要保证位置合理，同时安全性也很重要，这样才可以保证居民处于一个安全的生活环境。

[关键词]高层建筑；管道燃气；管道设计；设计要素；安全设计

中图分类号：TU996.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0126-01

一、前言

我国城市化的建设的脚步一直在飞快的发展中，各大城市都在建设高层建筑，但是高层建筑其本身具有特殊性，所以在燃气管道设计过程中需要考虑很多的安全因素。本文将要简析影响燃气管道的因素同时探讨安全设计燃气管道的方式与方法。

二、高层建筑影响燃气设计主要因素

高层建筑的发展有时代的鲜明特点，随着城市化建设的加快，经济发展和科学技术的应用，以及土地市场的持续火爆，发展城市高层建筑已成为了当代城市建设中的必然趋势，而针对高层建筑的天气管道设计难度也随之增加。在进行高层建筑燃气管道设计时，需要考虑几个方面的内容：

1. 附加压头因素

对于民用低压天然气燃具而言，其额定压力通常为2000Pa，允许其在0.75Pn--1.5Pn范围内波动。但是，如果超出了其允许的波动范围，会对灶具的合理使用产生影响，导致燃烧不充分，燃具的热效率将会大幅度下降，出现燃烧不稳定的现象，同时会出现很大的噪声，最终导致回火、脱火、离焰、熄火等情况。高层建筑的主体结构高度偏高，而空气和燃气比重有一定的差异，会引起附加压头过大，导致灶具前的燃气压力超出其允许的范围内波动。

2. 建筑沉降因素

高层建筑正是由于设计建筑和特殊性和复杂性，建筑材料的使用量多，从而造成建筑体积和重量的增加，导致地基的承载力偏大，甚至造成地基的沉降。这些会对燃气管道的布置造成一定的影响，造成管道弯曲变形，甚至造成管道的泄漏产生危害。

3.管道的自身重量、环境及温差变化因素

城市高层建筑最显著的特征就是建筑高度高，而这也在一定程度上对城市高层建筑物内的燃气管道增加了很大的自重，因此随着管线从开始的安装到后来的运转，随着外在气温不断的变化，在立管中会形成一定的管道应力和变形量，再加上管道本身存在一定的重力，就会导致其不断的下降，顺着轴向形状发生一定的变化，相应的产生很大的压应力。冬夏季环境温度变化，使得管子产生周期的热胀、冷缩应力。另外，高层建筑物受到风载荷和可能产生的地震影响时会产生一定的摆动，使管子产生弯曲应力。这几种应力的综合作用，使得城市高层建筑物内的燃气管道出现一定程度的形变，甚至产生断裂，导致城市高层建筑的的燃气管道发生泄露，这样的安全隐患一旦发生，将会造成不可设想的后果，会对居民的生命人身安全造成严重的威胁。

三、城市高层建筑燃气管道的安全设计

由于城市高层建筑的特殊性，在燃气管道的设计上与其他类型建筑存在着许多不同的地方。基于上述几种影响因素，城市高层建筑燃气管道安全设计主要包括以下几个方面：

1. 管材及壁厚选用

高层建筑选择立管材料时应考虑提高抗拉伸能力大的材料以抵消高层建筑的水平位移。故尽量选择优质碳素钢或不锈钢增加燃气管道的抗拉伸能力。同时为保证系统的安全，在计算壁厚时，除考虑腐蚀余量外，还应考虑高层建筑燃气管道强度的加强。宜选用热浸镀锌钢管，无缝钢管，不锈钢管，铜管等。

2.消除附加压力的措施

高层建筑随着楼层的升高，附加压力渐增大，相当于降低了管道的阻力，要消除附加压力的影响，必须增加管道阻力。对于高度适中的高层建筑而言，其附加压力较小，因此，可以采用设置分段阀门加大局部阻力，或通过水力计算中间设置变径使上部管径变小增加阻力，尽可能地减小附加压力对建筑燃气管道的影响。对于高度较高的建筑燃气用户来说，除上述方法外，还可以将低压调压器设置在燃气表的前面，尽可能增加表后管管损，也可以将高层和底层的供气系统分离开来，从而满足高层建筑中不同楼层对于燃气的要求。另外，还可以通过中压进户、燃气表之前调压等方式进行，保证其灶前压力在2000Pa左右。

3. 消除建筑沉降影响的措施

消除建筑沉降的影响可采取下面几种方式：

1） 室内外接口时应在高层建筑建成沉降一段时间后施工，在引入管穿墙前水平或垂直弯曲2次以上，最好用煨弯来进行沉降量的补偿。这种方法简单元易行但易受到位置限制。

2） 如果建筑基础周围沉降较大时，可在出地面连接处设一个金属软管或波纹补偿器。波纹补偿器垂直安装在立管上利用其伸缩能力进行上下沉降量的补偿。但除了上下对其它方向的补偿能力有限，且波纹补偿器安装要求较高。金属软管利用软管的扰性进行补偿，其实用性最强。

3） 加大引入管穿墙套管来补偿沉降。这种方式也简单，但建筑很高或基础太松沉降量大时补偿量不够。

各种方法各有优点，因此采用何种方法需要根据工程和现场具体情况确定。

4. 消除管道的自身重量影响的措施

要克服城市高层建筑物内燃气管道自重，可在高层建筑物的每一层内加设固定燃气管位的支撑点，每几层内加设一个燃气管道承重支架，用这些加设的燃气管道支撑点来均匀分摊燃气管道的自身重量，减少底部高度集中的压应力。

5. 消除环境及温差变化影响的措施

钢管一般被使用在高层建筑管道设计中，管道两端不固定时的变形量的计算公式为 ΔL=0.012Δt×L 其中：ΔL----燃气管道的变形量，L---立管的长度，Δt---燃气管道安装和运行过程中产生的温差的最大值。在关于立管应力补偿的过程中，要根据高层建筑燃气设计的具体数值对立管的最大变形量进行计算，选取合适规格的波纹补偿器在立管上进行设置，要采取分段设置的方式，这样可以保证随着立管形变，它可以产生伸缩，对立管出现的应力进行抵消。支撑墩一般设置在立管的底部，这样对温度变化引起的管道变形情况能有效的控制。挠变管道补偿装置可以在立管上进行使用，这样对因高层建筑震动引起的燃气管道安全事故能有效的减少。在对其进行补偿工作时，可以采用以下措施：

1） 在立管上安装多个波纹补偿器。这种方式占空间少但安装要求较高。

2） 立管下方设置支撑。

3） 立管采用多个弯头组合。这种方式占空间大有影响美观，当弯头为丝接时，长期进行伸缩量的补偿会造成接口松动。

因此，可结合现场具体情况采用1）和2）或2）和3）等综合的方法操作。

6. 燃气设计中其它安全设施的配备

除了上述各种措施外，燃气设计中还可配备多种安全设施：立管引入上配备快速切断阀和紧急切断阀；装报警系统且报警探头和紧急切断阀联锁；加大排风次数，或排风与报警系统和紧急切断阀联锁；加强防雷、防静电的措施；提高管道防腐的等级。

四、结束语

建筑物对燃气管道的要求是尤其鲜明的特点的，不同的建筑物，往往有其特定的要求。这些要求需要根据经验去判定，并在不断的学习和交流中，不断地发现和解决问题。由此可见，管道的设计不仅仅会影响用户的室内装修效果，而且更重要的是，它会涉及到人们的生命和财产安全，是一个绝对不容忽视的东西。

参考文献

[1]马祥.燃气施工图设计中的问题解析.城市建设理论研究 ，2013年第50期

[2]段常贵.输配燃气[M].中国建筑工业出版社，2011.

[3]韦武亮.超高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计[J].中华民居，2012（3）.

[4]朱艳红，田文中，李英利.高层建筑对燃气管道影响及解决措施[J].上海煤气，2010（01）.

[5]孔令云.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨及应用[J].上海煤气，2013，01：25-28+33.

[6]张丽莉.高层住宅厨房与燃气内线协调设计研究[D].沈阳建筑大学，2012.

[7]谢渝南.高层建筑燃气管道防雷设计探讨[J].建设科技，2011，17：76-77.

[8]王淑静.超高层建筑燃气管道设计及安全措施[J].煤气与热力，2013，10：26-28.