高层建筑燃气管道设计的探讨

摘要：建筑燃气管道是居民生活必备的设施，与国家和人民生命财产的安全息息相关。本文就高层建筑的特点,讨论了高层建筑燃气管道设计需要注意的问题。

关键词：高层建筑；燃气管道；管道设计；

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、关于高层技术难题探索

当前高层已经是我们生活中非常常见的建筑了。由于其独特性，在设计供气体系的时候，要认真处理的要素非常多。像是其附加压力，下沉情况等等。同时还要确保技术优秀，保证群众用气的安全性能高。

二、燃气管道的防腐问题

当前暗埋式燃气管道正在逐步成为燃气工程设计、施工发展的新趋势，《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）中对暗埋式燃气管道的设计给出了明确的规定，暗装管道造价比原来采用的明敷式设计高了很多，发生泄露不容易察觉且维修困难，防腐问题有待进一步解决等等。

1、燃气管道腐蚀的原因及分类

燃气管在施工完成后，不管是明敷式还是暗埋式的设计，由于受碱性液和水气的作用，很容易被腐蚀。对于燃气管道按其接触的性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种，按照腐蚀的部位我们又分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。①燃气管道的内壁腐蚀。我们平时生活输送的燃气当中都会含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物等其它腐蚀性的化合物，在和金属管道接触后就会引起化学腐蚀。要是管道中存在水，还会在管道内壁形成一层亲水膜，这就具备了原电池腐蚀的条件，也会发生电化学腐蚀。②燃气管道的外壁腐蚀。燃气管道不管是架空的还是暗埋的都会发生外壁腐蚀。暗埋的燃气管线腐蚀是全面性的，管线的管壁均匀的减薄，受化学腐蚀程度基本一致，所以这样的管线发生穿孔或击破的系数较小，若其发生这样的情况也是来自电化学腐蚀。至于墙体还有土壤中的微生物作用我们可以忽略不计。

2、燃气管道防腐蚀的具体措施

对于现在很多燃气管线的施工，对于整个燃气输送管网就应采取防腐措施，比如石油沥青玻璃布，厚浆型环氧煤沥青玻璃布，聚乙烯粘胶带等防腐措施的应用还有辅的阴极保护措施等等，具体总结如下几点：①针对燃气管道出现的内壁腐蚀，应选择耐腐蚀的管材，如铸铁管。塑料管或其他非金属管道。另外我们在输送燃气前就应对燃气进行净化处理，使其杂质的含量达到最低。也可在管线内壁用合成树脂或环氧树脂等作内涂层处理，这样做不但可以防止内壁腐蚀的发生也降低了管道内壁的粗糙度，相应的提高了管线的输送能力。②在管道外壁上采用聚乙烯防腐胶带或热收缩胶带作外防腐层处理，人为地使燃气管道与外界隔绝接触。③清理燃气管道周围的利锋物体、碎片、垃圾或容易产生水汽的设施，有效地避免所做的防腐层被划破或者水气进入腐蚀管线。④在设计和施工的过程中燃气管线要被混凝土或者墙面全部包围，且覆盖燃气管线的前面厚度应超过2cm，这样才可以对管线起到有效地保护作用。⑤对楼板内的燃气管线引出处应做套管处理，套管伸出地面大概为5-10cm，在套管的两端必须采用柔性防水材料密封措施。⑥对于暗埋式管线设计时增加地埋管线和土壤之间的电阻，达到减小腐蚀电流的目的。

3、燃气立管的伸缩与补偿

3.1燃气立管自重与热伸缩

高层住宅立管的自重和热胀冷缩产生的推力在达到一定程度时，燃气管道会产生变形、扭曲、断裂，引发事故。对于管道自重在立管底部设固定支座以承受立管自重，并在每层设管夹限定立管。对于热伸缩立管因环境温度变化热胀冷缩，应以立管底部为固定端，顶端为自由端，使之有自由伸缩的余地；也可在立管适当位置设置一个或多个波纹补偿器进行补偿。立管穿楼板、楼梯平台、墙壁时应设置预埋套管，套管与管道之间用填料填实，这时套管部分相当于滑动支架，有利于轴向移动。在实际工程中对于高层住宅克服燃气立管自重与热伸缩在立管底部设稳定的固定管座，在每一层用角钢固定立管用以承受立管自重。同时每隔两层设一活接，每隔七层设一分段阀门，根据伸缩量在合适位置设一个或多个波纹补偿器克服管道热伸缩的影响。

3.2立管的变形补偿

对于高层来讲，其燃气管线的立管的长度很长，在管线从最初的安装到后续的运作时期，因为外在的气温会改变，所以管体中形成的温差会使管道形成一定的应力，同时管线本身的自重同样会作用于管线，使得其下降，而且顺着轴向产生形变。高层建筑室内的燃气管道一般使用钢管，其变形量的计算公式为：ΔL=0.012Δt×L。其中，ΔL为燃气管道的变形量，L为立管的长度，Δt为燃气管道安装以及燃气供应运行中产生的最大温差。在对立管的应力补偿设计中，首先，应根据高层建筑燃气设计的具体数值计算出立管的最大变形量，同时在立管上设置波纹管，进行分段设置，由此设置的波纹管将根据立管的形变而伸缩，并且抵消立管的温差应力；其次可在立管的底部设置支撑墩，减少立管由于温度差异导致的管道形变；最后，还可在立管上使用挠变管道补偿装置，在一定程度上还可减少高层建筑震动对燃气管道的影响。在开展补偿设计工作的时候，通常会用到如下的几个措施。第一，在立管的下方设置一个支撑，在立管上方设置多个波浪形状的管道，由于该管会随着立管的变动而出现变化，吸收掉立管的温差应力，使立管上的应力消失；其三，采用在立管设置挠变管道补偿装置，这种方法还可以消除建筑物震动时对管道的影响。

4、高层建筑燃气管道的安全措施

4.1阀门系统

根据《城镇燃气设计规范》的有关要求及气源特性，高层建筑管道设计需要在上升总管设紧急切断阀。当燃气泄漏或发生事故时。可立即关闭紧急切断阀，以确保安全。在临潮、临波大楼改造中根据液化气气源特性，在上升总管设置了球阀，一旦出现液化气泄漏等安全事故，能更有效的便于抢修维护。又结合液化气在冬天容易产生积液现象，为保障安全供气，在每根立管底部采用设置球阀方式，便于及时排除积液对安全供气造成的不利影响。

4.2防雷、防静电

高层建筑燃气管道防雷设计必须针对直接雷击、雷电波侵入采取防护措施。设计中一般要求楼顶燃气管道及阀门箱应与楼顶女儿墙避雷带连接，其中楼顶管道与避雷带连接不得小于2处。结合燃气管道防雷接地装置的冲击接地电阻应小于10Ω、静电接地电阻应小于100Ω，在临潮、临波大楼改造中对每根供气立管都采取了防静电接地保护措施。以防止雷静电对燃气管道的冲击，引发事故。

5、支架与穿墙保护设计

在沿住宅建筑外墙敷设燃气管道时，应当每隔一层设置一个支架，即每隔2.8米至3.0米设置一个固定支架。在其余部位，根据实际情况设置一定数量的管卡式活动支架。在住宅燃气管道设计时，设计单位应当绘制燃气管道的预留洞图，预留洞和预留套管。燃气管道施工单位必须严格按照燃气管道设计图纸预留洞和套管。通常情况下，住宅燃气管道采用套管预留方式。预留的套管的直径应当比燃气管道的直径要大，以便于在套管中心部位安装燃气管道。

结束语

随着社会的进步和人类文明的发展，城市燃气管道已经成为人们生活必不可少的设施之一。在进行燃气设计时考虑不周或处理不当，就可能引发管道的损坏，燃气管道一旦损坏、泄漏，将会引起爆炸和火灾等恶性事故的发生，因此，在设计和施工的过程中对于其防腐、变性补偿及安全性的考虑是十分必要的。

参考文献

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