高層建筑管道燃氣設(shè)計中管道的安全設(shè)計

付樂樂

摘要：隨著城市化進程的加快，高層建筑的數(shù)量越來越多，對建筑的整體安全性也提出了更為嚴格的要求。與傳統(tǒng)建筑相比，高層建筑高度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人員密度大。一旦發(fā)生火災(zāi)，可能造成相當(dāng)嚴重的后果?；诖耍嚓P(guān)人員需要在燃氣設(shè)計中高度重視管道的安全設(shè)計，提高設(shè)計方案的合理性和有效性，切實保障管道用氣的安全。

關(guān)鍵詞：高層建筑;管道燃氣設(shè)計;安全設(shè)計

1高層建筑燃氣管道安全問題探討

大家都知道，煤氣的使用存在一些隱患。特別是對于高層、人口密集的商業(yè)區(qū)，一旦發(fā)生燃氣泄漏或爆炸等安全事故，勢必造成不可估量的財產(chǎn)損失，甚至嚴重威脅周邊群眾的人身安全。

為了避免此類事故的發(fā)生，高層建筑燃氣管道的早期設(shè)計應(yīng)以安全為首要考慮因素。通過詳細的計算和規(guī)劃，可以滿足相關(guān)的安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的施工過程打下堅實的基礎(chǔ)。同時，高層建筑燃氣管道的安全設(shè)計還應(yīng)結(jié)合我國的具體國情和建筑周圍的野外環(huán)境。在我國大多數(shù)城市規(guī)劃中，居住區(qū)與商業(yè)區(qū)存在一定程度的混合，一些高層建筑承擔(dān)著商住兩用的特殊功能。因此，在具體建設(shè)項目的安全設(shè)計中，必須全面、科學(xué)地綜合各種因素，從而制定出最合理的設(shè)計方案。

2高層建筑燃氣管道安全的影響

2.1建筑物沉降的影響

由于高層建筑本身的荷載大，受地質(zhì)條件和建筑荷載等因素的影響，高層建筑會產(chǎn)生不同程度的地基沉降，建筑物沉降的程度也受許多外部因素的影響。對于城市高層建筑燃氣管道，如果建筑物主體的沉降程度不同，由于燃氣管道處于靜態(tài)狀態(tài)，燃氣管道引入管在建筑物基礎(chǔ)沉降過程中會形成較大的剪應(yīng)力，容易造成燃氣管道斷裂和損壞，事故后果非常嚴重[1]。

2.2建筑結(jié)構(gòu)附加壓力對輸氣管道形成的影響

與普通建筑相比，城市中的高層建筑不僅高度更高，而且重量更重。因此，建筑物本身對地面形成的附加應(yīng)力的影響也非常復(fù)雜。在高層建筑的強荷載壓力作用下，經(jīng)常會出現(xiàn)燃氣管道損壞、破裂等現(xiàn)象。如果樓內(nèi)壓力過低，用戶將直接造成供氣壓力損失或壓力過載等問題。如果建筑物附加應(yīng)力過高，直接超過輸氣管道的極限承載力，就會產(chǎn)生失穩(wěn)因素，直至管道破裂。

2.3建筑選線的影響

高層建筑燃氣管道的設(shè)計是一項基礎(chǔ)性工作。燃氣管道能否正常使用，直接影響到整個高層建筑工程的造價，也直接影響到整個供氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因此，在選擇高層建筑燃氣管道材料和型號時，要切實掌握當(dāng)?shù)氐膶嶋H環(huán)境條件，并按設(shè)計圖紙的要求進行設(shè)計。如果輸氣管道設(shè)計工作與實際情況存在較大差異，很可能引發(fā)后續(xù)的供氣安全問題。

3解決措施

3.1管道附加壓力計算和消除

相關(guān)分析表明，在民用低壓燃氣灶的設(shè)計中，額定壓力一般能達到2000pa，高層建筑具有獨特的特點，能使灶具的壓力在合理的范圍內(nèi)波動。如果爐子比額定壓力高0.75-1.5倍，可以滿足高層建筑的應(yīng)用需求。但如果壓力逐漸升高，會導(dǎo)致灶具的熱耗率下降，燃燒強度不夠，導(dǎo)致回火。另外，在燃燒不足的情況下，煙氣中的一氧化碳會增多，容易引起煤氣中毒，更嚴重的是會引起火災(zāi)、爆炸等情況。因此，在高層建筑燃氣管道的設(shè)計中，應(yīng)注意管道的建筑物沉降補償和溫差變形的應(yīng)力補償。根據(jù)國內(nèi)高層建筑燃氣管道設(shè)計的基本情況，低壓進戶方式被廣泛采用。在低壓輸氣管道的壓力損失計算中，需要對大型管道引起的高層建筑附加壓力進行分析。在高層建筑燃氣管理設(shè)計中，如果管道附加壓力過大，灶具前的壓力將比額定壓力高1.5倍。如果高層建筑安裝燃氣管道后，壓力為P1，數(shù)值為2000Pa，此時，如果燃氣管道安裝工作不能達到標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致只有少數(shù)住戶使用管道燃氣，那么附加壓力僅為燃氣表阻力和燃氣量之和管道阻力。如果家用爐灶前的壓力為P2，則附加壓力可按有關(guān)規(guī)定計算。公式為：P2=P1+△H=150pa=185pa+5.83h，如果家用爐灶前壓力為3000pa，則H值為197m，具體來說，當(dāng)高層建筑高度大于197m時，燃氣管道的附加壓力會使?fàn)t灶前壓力高于爐灶的工作范圍燃燒器。因此，要使燃氣爐前壓力波動程度保持在最小范圍內(nèi)，保證燃氣系統(tǒng)壓力與額定壓力無明顯差異，就必須在燃氣管道設(shè)計時采取合理的方式，以減少附加壓力的不利影響天然氣管道上的壓力。

3.2建筑沉降分析和應(yīng)對

相關(guān)分析表明，在民用低壓燃氣灶的設(shè)計中，額定壓力一般能達到2000pa，高層建筑具有獨特的特點，可以使燃氣灶的壓力在合理的范圍內(nèi)波動。如果爐膛比額定壓力高0.75-1.5倍，可以滿足高層建筑的使用要求。但是，如果壓力逐漸升高，灶具的熱耗率就會降低，燃燒強度不夠，導(dǎo)致回火。另外，在燃燒不足的情況下，煙氣中的一氧化碳會增多，容易引起煤氣中毒，更嚴重的是會引起火災(zāi)、爆炸等情況。因此，在高層建筑燃氣管道的設(shè)計中，應(yīng)注意建筑物的沉降補償和溫差變形的應(yīng)力補償。根據(jù)國內(nèi)高層建筑燃氣管道設(shè)計的基本情況，低壓進戶模式被廣泛采用。在低壓輸氣管道壓力損失計算中，有必要對大型管道引起的高層建筑附加壓力進行分析。在高層建筑燃氣管理的設(shè)計中，如果管道附加壓力過大，灶具前的壓力將比額定壓力高1.5倍。如果在高層建筑內(nèi)安裝燃氣管道后，壓力為P1，壓力值為2000Pa，此時如果燃氣管道安裝不能達到標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致只有少數(shù)住戶使用管道燃氣，則附加壓力僅為燃氣表阻力和燃氣量之和，以及管道阻力。如果家用爐灶前的壓力為P2，則附加壓力可按有關(guān)規(guī)定計算。公式為：P2=P1+△H=150pa=185pa+5.83h，若家用爐灶前壓力為3000pa，則H值為197m，具體為高層建筑高度大于197m時，燃氣管道的附加壓力會使?fàn)t前壓力高于爐子的工作范圍。因此，為了使煤氣爐前壓力波動保持在最小范圍內(nèi)，保證煤氣系統(tǒng)壓力與額定壓力無明顯差異，在輸氣管道設(shè)計中，必須采取合理的方法，以減少附加壓力對天然氣管道壓力的不利影響。

3.3做好防雷、防靜電和防腐工作

在對高層建筑燃氣管道進行防雷設(shè)計時，必須對雷電感應(yīng)雷和直擊雷進行合理的防護設(shè)計。防雷設(shè)計時，屋頂燃氣管道及閥箱應(yīng)與屋頂女兒墻避雷針連接，連接處應(yīng)多于兩處。同時，連接避雷針時，宜采用圓鋼雙面焊接，焊接長度應(yīng)大于圓鋼直徑的6倍，焊接處應(yīng)做防腐處理。另外，在燃氣管理防雷設(shè)計時，應(yīng)注意防雷接地裝置的沖擊接地電阻應(yīng)小于10，燃氣管道的靜電接地電阻不應(yīng)大于100。一般情況下，管道與設(shè)備法蘭連接宜采用鋼板橋接的方法，同時螺紋應(yīng)采用圓鋼連接，其阻力值應(yīng)大于0.03。另外，在對室內(nèi)壓力無縫鋼管進行防腐處理時，要對鋼管銹進行全面清理，使鋼管表面有金屬光澤，然后刷一層P207防腐底漆，再刷兩層銀漆，最后涂上黃色標(biāo)記，以利防腐區(qū)別。

結(jié)語

總之，高層建筑本身的特殊性使其對燃氣管道設(shè)計有著相當(dāng)嚴格的要求。對于設(shè)計人員來說，應(yīng)充分考慮建筑物高度、建筑物沉降、管道壓力、環(huán)境溫度、消防安全等因素的影響，確定科學(xué)合理的燃氣管道設(shè)計方案，確保管道運行安全。另外，高層建筑燃氣管道應(yīng)與建筑主體結(jié)構(gòu)同時設(shè)計、同時施工，避免重復(fù)施工現(xiàn)象。必須認識到安全問題是輸氣管道設(shè)計中必須注意的核心問題。在充分認識安全問題的基礎(chǔ)上，保證輸氣管道設(shè)計的安全。

參考文獻：

[1]孔令云.高層建筑燃氣管道設(shè)計有關(guān)問題的探討及應(yīng)用[J].上海煤氣，2019，（1）.

[2]王淑靜.超高層建筑燃氣管道設(shè)計及安全措施[J].煤氣與熱力，2018，33（10）.

武漢市燃氣熱力規(guī)劃設(shè)計院有限公司?430019