淺析高層建筑燃氣管道的安全設(shè)計

馬淑琴

[摘 要]我國的居民住房不斷的呈現(xiàn)高層建筑，而且我國不斷推廣節(jié)能綠色生活，所以高層建筑中也在不斷鋪設(shè)燃氣管道進行使用。但是在燃氣管道設(shè)計鋪設(shè)過程中不但要保證位置合理，同時安全性也很重要，這樣才可以保證居民處于一個安全的生活環(huán)境。

[關(guān)鍵詞]高層建筑；管道燃氣；管道設(shè)計；設(shè)計要素；安全設(shè)計

中圖分類號：TU996.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0126-01

一、前言

我國城市化的建設(shè)的腳步一直在飛快的發(fā)展中，各大城市都在建設(shè)高層建筑，但是高層建筑其本身具有特殊性，所以在燃氣管道設(shè)計過程中需要考慮很多的安全因素。本文將要簡析影響燃氣管道的因素同時探討安全設(shè)計燃氣管道的方式與方法。

二、高層建筑影響燃氣設(shè)計主要因素

高層建筑的發(fā)展有時代的鮮明特點，隨著城市化建設(shè)的加快，經(jīng)濟發(fā)展和科學技術(shù)的應用，以及土地市場的持續(xù)火爆，發(fā)展城市高層建筑已成為了當代城市建設(shè)中的必然趨勢，而針對高層建筑的天氣管道設(shè)計難度也隨之增加。在進行高層建筑燃氣管道設(shè)計時，需要考慮幾個方面的內(nèi)容：

1. 附加壓頭因素

對于民用低壓天然氣燃具而言，其額定壓力通常為2000Pa，允許其在0.75Pn--1.5Pn范圍內(nèi)波動。但是，如果超出了其允許的波動范圍，會對灶具的合理使用產(chǎn)生影響，導致燃燒不充分，燃具的熱效率將會大幅度下降，出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象，同時會出現(xiàn)很大的噪聲，最終導致回火、脫火、離焰、熄火等情況。高層建筑的主體結(jié)構(gòu)高度偏高，而空氣和燃氣比重有一定的差異，會引起附加壓頭過大，導致灶具前的燃氣壓力超出其允許的范圍內(nèi)波動。

2. 建筑沉降因素

高層建筑正是由于設(shè)計建筑和特殊性和復雜性，建筑材料的使用量多，從而造成建筑體積和重量的增加，導致地基的承載力偏大，甚至造成地基的沉降。這些會對燃氣管道的布置造成一定的影響，造成管道彎曲變形，甚至造成管道的泄漏產(chǎn)生危害。

3.管道的自身重量、環(huán)境及溫差變化因素

城市高層建筑最顯著的特征就是建筑高度高，而這也在一定程度上對城市高層建筑物內(nèi)的燃氣管道增加了很大的自重，因此隨著管線從開始的安裝到后來的運轉(zhuǎn)，隨著外在氣溫不斷的變化，在立管中會形成一定的管道應力和變形量，再加上管道本身存在一定的重力，就會導致其不斷的下降，順著軸向形狀發(fā)生一定的變化，相應的產(chǎn)生很大的壓應力。冬夏季環(huán)境溫度變化，使得管子產(chǎn)生周期的熱脹、冷縮應力。另外，高層建筑物受到風載荷和可能產(chǎn)生的地震影響時會產(chǎn)生一定的擺動，使管子產(chǎn)生彎曲應力。這幾種應力的綜合作用，使得城市高層建筑物內(nèi)的燃氣管道出現(xiàn)一定程度的形變，甚至產(chǎn)生斷裂，導致城市高層建筑的的燃氣管道發(fā)生泄露，這樣的安全隱患一旦發(fā)生，將會造成不可設(shè)想的后果，會對居民的生命人身安全造成嚴重的威脅。

三、城市高層建筑燃氣管道的安全設(shè)計

由于城市高層建筑的特殊性，在燃氣管道的設(shè)計上與其他類型建筑存在著許多不同的地方?；谏鲜鰩追N影響因素，城市高層建筑燃氣管道安全設(shè)計主要包括以下幾個方面：

1. 管材及壁厚選用

高層建筑選擇立管材料時應考慮提高抗拉伸能力大的材料以抵消高層建筑的水平位移。故盡量選擇優(yōu)質(zhì)碳素鋼或不銹鋼增加燃氣管道的抗拉伸能力。同時為保證系統(tǒng)的安全，在計算壁厚時，除考慮腐蝕余量外，還應考慮高層建筑燃氣管道強度的加強。宜選用熱浸鍍鋅鋼管，無縫鋼管，不銹鋼管，銅管等。

2.消除附加壓力的措施

高層建筑隨著樓層的升高，附加壓力漸增大，相當于降低了管道的阻力，要消除附加壓力的影響，必須增加管道阻力。對于高度適中的高層建筑而言，其附加壓力較小，因此，可以采用設(shè)置分段閥門加大局部阻力，或通過水力計算中間設(shè)置變徑使上部管徑變小增加阻力，盡可能地減小附加壓力對建筑燃氣管道的影響。對于高度較高的建筑燃氣用戶來說，除上述方法外，還可以將低壓調(diào)壓器設(shè)置在燃氣表的前面，盡可能增加表后管管損，也可以將高層和底層的供氣系統(tǒng)分離開來，從而滿足高層建筑中不同樓層對于燃氣的要求。另外，還可以通過中壓進戶、燃氣表之前調(diào)壓等方式進行，保證其灶前壓力在2000Pa左右。

3. 消除建筑沉降影響的措施

消除建筑沉降的影響可采取下面幾種方式：

1） 室內(nèi)外接口時應在高層建筑建成沉降一段時間后施工，在引入管穿墻前水平或垂直彎曲2次以上，最好用煨彎來進行沉降量的補償。這種方法簡單元易行但易受到位置限制。

2） 如果建筑基礎(chǔ)周圍沉降較大時，可在出地面連接處設(shè)一個金屬軟管或波紋補償器。波紋補償器垂直安裝在立管上利用其伸縮能力進行上下沉降量的補償。但除了上下對其它方向的補償能力有限，且波紋補償器安裝要求較高。金屬軟管利用軟管的擾性進行補償，其實用性最強。

3） 加大引入管穿墻套管來補償沉降。這種方式也簡單，但建筑很高或基礎(chǔ)太松沉降量大時補償量不夠。

各種方法各有優(yōu)點，因此采用何種方法需要根據(jù)工程和現(xiàn)場具體情況確定。

4. 消除管道的自身重量影響的措施

要克服城市高層建筑物內(nèi)燃氣管道自重，可在高層建筑物的每一層內(nèi)加設(shè)固定燃氣管位的支撐點，每幾層內(nèi)加設(shè)一個燃氣管道承重支架，用這些加設(shè)的燃氣管道支撐點來均勻分攤?cè)細夤艿赖淖陨碇亓?，減少底部高度集中的壓應力。

5. 消除環(huán)境及溫差變化影響的措施

鋼管一般被使用在高層建筑管道設(shè)計中，管道兩端不固定時的變形量的計算公式為 ΔL=0.012Δt×L 其中：ΔL----燃氣管道的變形量，L---立管的長度，Δt---燃氣管道安裝和運行過程中產(chǎn)生的溫差的最大值。在關(guān)于立管應力補償?shù)倪^程中，要根據(jù)高層建筑燃氣設(shè)計的具體數(shù)值對立管的最大變形量進行計算，選取合適規(guī)格的波紋補償器在立管上進行設(shè)置，要采取分段設(shè)置的方式，這樣可以保證隨著立管形變，它可以產(chǎn)生伸縮，對立管出現(xiàn)的應力進行抵消。支撐墩一般設(shè)置在立管的底部，這樣對溫度變化引起的管道變形情況能有效的控制。撓變管道補償裝置可以在立管上進行使用，這樣對因高層建筑震動引起的燃氣管道安全事故能有效的減少。在對其進行補償工作時，可以采用以下措施：

1） 在立管上安裝多個波紋補償器。這種方式占空間少但安裝要求較高。

2） 立管下方設(shè)置支撐。

3） 立管采用多個彎頭組合。這種方式占空間大有影響美觀，當彎頭為絲接時，長期進行伸縮量的補償會造成接口松動。

因此，可結(jié)合現(xiàn)場具體情況采用1）和2）或2）和3）等綜合的方法操作。

6. 燃氣設(shè)計中其它安全設(shè)施的配備

除了上述各種措施外，燃氣設(shè)計中還可配備多種安全設(shè)施：立管引入上配備快速切斷閥和緊急切斷閥；裝報警系統(tǒng)且報警探頭和緊急切斷閥聯(lián)鎖；加大排風次數(shù)，或排風與報警系統(tǒng)和緊急切斷閥聯(lián)鎖；加強防雷、防靜電的措施；提高管道防腐的等級。

四、結(jié)束語

建筑物對燃氣管道的要求是尤其鮮明的特點的，不同的建筑物，往往有其特定的要求。這些要求需要根據(jù)經(jīng)驗去判定，并在不斷的學習和交流中，不斷地發(fā)現(xiàn)和解決問題。由此可見，管道的設(shè)計不僅僅會影響用戶的室內(nèi)裝修效果，而且更重要的是，它會涉及到人們的生命和財產(chǎn)安全，是一個絕對不容忽視的東西。

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