論當今高層建筑天然氣設計與探討

【摘 要】隨著天然氣在城市建筑中的應用越來越普及，高層建筑天然氣設計與探討正在成為熱點話題，高層建筑是城市發展的必然現象，但是也帶來了天然氣供應的特殊性，因此天然氣高層建筑設計就具有十分重要的意義。本文首先介紹了高層建筑天然氣設計的特殊性，接著從燃氣系統與壓力級制的確定、管道的設計和主要設備的固定方法三方面簡單特探討了高層建筑天然氣的設計問題。

【關鍵詞】高層建筑；天然氣；設計

城市發展高層建筑是我國城市建設快速發展，人口不斷增長，生活水平不斷提高的結果，高層建筑和其他建筑一樣需要能源供應，無論是賓館、飯店、居民樓都需要天然氣，天然氣的供應與建筑設計密切相關，怎樣做到既方便群眾，又能避免重大安全事故的發生，對高層建筑天然氣設計是一大挑戰。

一、高層建筑天然氣設計的特殊性

由于高層建筑本身的特點，導致了天然氣供應系統也較為獨特，主要是由以下因素決定的：層數多，建筑體積大，建筑物的自重比較大，所以在設計供氣系統時要考慮建筑物的沉降問題；高層建筑由于其高度容易受到風荷載的作用產生水平位移，建筑物內的供氣管道系統可能遭到破壞；建筑物的高度決定了供氣的立管的長度也較長，立管的自重大，作用于承接的下層管道的力比較大，因而下層管道的選擇要考慮不受重力破壞的因素；管道在安裝時的溫度與工作時的溫度是不一樣的，管道在工作時的溫度是變化的，溫度對管道具有應力；高層建筑因樓層很高，燃氣由于容重與空氣不同，將形成重力與浮力，會影響燃氣的輸配及燃燒設備的正常工作，應當使用具前壓力限制在一定范圍內波動；應從安全、衛生及防火角度，在保證燃氣用具正常條件下，組織好燃燒所必須的進排氣系統。

二、高層建筑天然氣設計方法

1、燃氣系統與壓力級制的確定。

高層建筑天然氣供應具有許多特殊的因素如范圍廣、用量多，用途迥異，以及消除附加壓力的穩壓設備技術工況等，設計時必須考慮許多方面的因素，特別是燃氣系統與壓力級制的確定，必須更加具有合理性與科學性。首先，考全面考慮高層建筑的所有用氣點，滿足大樓所有用氣需求，燃氣管道必須連接著所有的用氣點，很明顯由室外引入的燃氣管是分幾路分別到達用氣點，還是一路燃氣管上去，沿途設分支管，還需進一步了解各用氣點的需用量，這樣才能根據各用氣點的燃氣用量進一步確定供應系統的壓力級制。其次，要掌握各個用氣點的用氣量和用氣壓力，以作為確定燃氣系統的重要依據，不同的用氣壓力只能由不同的燃氣供應系統和壓力級制來保證。再次，對于用氣點分布很廣的高層建筑，可以由底層設置計量總表，然后大樓內由物業管理單位管理分攤燃氣用量，也可以總表后再設分表予以分開計量；應該避免在地下室的燃氣管道的穿越，由于目前的技術標準限制，從地下室中穿越管道既不安全又浪費資金，最后，超高層建筑結構對燃氣管道等其它管道的承載能力是有限的，特別是超高層建筑每層樓板單位面積承載能力是結構確定的，當燃氣系統越大，管道直徑便可能越大，管道自重就大。當根據前述應力計算結果所確定豎宣燃氣管道錨固點之間的管段自重大于樓板承載能力時，便需調整燃氣管道系統，以便縮小口徑，滿足建筑結構的承載能力。當然這是在結構不能加固以提高建筑結構的承載能力的情況下，只能依靠調整燃氣供應系統，使結構得以適應。

2、管道的設計

由于高層建筑自重很大，土壤承載能力有限，一般地基允許有一定數值的沉降量。這就給管道連接帶來困難，因此在引入管入口處最好用彎曲管、蛇形管等撓性管。在管道穿墻處適當預留出建筑物沉降量。樓層內的管道可與大樓同步移動，在沉降量不同的地方盡可能采用軟接頭，與室外管道連接的引入管的穿墻及基礎孔應留有沉降余量。連接軟管采用軟管柔性連接，若沉降對室外管道有影響，也可將管道設在地溝內，地溝中填粗砂。

對于高層建筑住宅及有屋頂餐廳或各層設有燃氣用具時，需要設置很高的燃

氣立管，這與一般的多層建筑不同，需要考慮幾個特殊問題。首先是主管位置及處理在我國氣候溫暖的南方常年氣溫均在零度以上地區（供應液化石油氣時氣溫

在露點溫度以上時），立管一般可設在室內廚房不影響美觀的適當位置。通常高層住宅及賓館的外形，不外乎方形（矩形1、“十”字形，“廿”形“井”字形、“丁”字形“丫”字形等等，室內比較容易找到安放立管的位置。否則，不得以可設在建筑物內燃氣管井地方。為保證安全及美觀可設在專用管井內，也可與上下水管，冷熱水管、蒸汽管等設在同一管井內，不得與強電電纜、通風管道設在同一管井內。管井的上部及下部應設是百葉窗，進行自然通風，排出泄漏燃氣。如果立管上有閥門管件等，應在該層樓房內設檢查門，檢查門采用丙級防火門。燃氣管井最好靠外墻，當使用快速熱水器做浴用設備時，只能靠近外墻，便

于排煙，尤其是其安裝平衡式熱水器時，容易組織室外空氣進入熱水器并排出煙

氣，避免進排氣系統設計的復雜性。燃氣管井做成貫通型豎井，有利于排出泄漏燃氣。立管連接可用絲接與焊接，采用焊接可以保證安全可靠，但平時維修比較困難。當燃氣為液化石油氣時，應在立管下部設檢查門定期檢查，并在該處附近設自動報警設備，以便于發現漏氣、排出比重較重的氣態液化氣，并能夠及時搶修。其次是立管產生的應力及消除方法，立管內會產生壓縮壓力、熱應力、彎曲應力。由于管道較長、較重，在高層建筑中應該考慮壓縮應力的影響，采取適當的補償措施。

3、主要設備的固定。

主要設備固定，燃燒器、燃氣調壓器以及燃氣流量表等重量較重的設備，在受到外力的作用時，會發生翻覆。特別是考慮地震等災害發生時，這些設備因地震產生的水平加速度而翻倒，同時引起設備本體和與之連接的燃氣管道損傷或斷裂，導致燃氣泄露、爆炸等嚴重的事故發生。因此，這些設備的固定是在高層建筑燃氣供應系統設計中的一個重要的問題。一般認為，當設備的重量超過100公斤時，需采用特殊的方法對其進行固定，高層建筑燃氣供應設計方法當重量小于100公斤時，只要根據設備制造商提供的安裝方法安裝就可以了。設備的固定方法大致有以下三種：首先，用粘結劑粘結設備與安裝面；其次，固定夾具或固定螺釘等將設備和安裝面連接；最后，對設備的側面或背面進行支撐加固。

結語：城市發展高層建筑是經濟發展的必然趨勢，為了高層建筑提供能量，天然氣高層建筑設計應該更安全、經濟與合理，應根據當地的氣源、壓力、建筑、安全、地理、環境等特點綜合考慮，選擇最佳的設計方案。

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