有關(guān)燃氣管道設(shè)計中的要點問題分析

【摘要】本文主要就高層建筑燃氣管道設(shè)計中的要點問題分析與研究，首先概述了高層建筑的特點，然后著重闡述高層建筑燃氣輸配管道的設(shè)計，在此提出了自己的一些觀點，可供同行參考。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑； 燃氣管道； 設(shè)計

前言

10層及10層以上的住宅和建筑物高度超過24m的其它民用建筑稱之為高層建筑。這類建筑普遍存在外形高大，附屬設(shè)施齊全，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人口密度高，建筑防火要求高等特點。高層建筑燃氣管道的設(shè)計，首先要考慮使用效果和安全。在設(shè)計中要技術(shù)慎密，嚴(yán)格執(zhí)行各類相關(guān)的有關(guān)規(guī)定，確保使用時安全可靠。

一、燃氣的附加壓頭分析

燃氣和空氣的密度不同，因而在高層建筑燃氣管道的始端和終端會產(chǎn)生附加壓頭，其值可由下式確定

式中： —空氣密度（kg/m3） ； —燃氣密度（kg/m3） ； h—管道終端和始端的高差（m）

由上式可知：如果燃氣種類確定了， 一 ，就是一個常數(shù)，附加壓頭只取決于高差h的大小。在以下三種不同的燃氣密度下，高差為lm時，對不同的燃氣所增加的附加壓頭分別為：

人工煤氣： ；

純天然氣：

氣態(tài)液化石油氣：

燃氣的附加壓頭直接影響燃器具的灶前壓力的穩(wěn)定。《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定民用燃燒器的前額定壓力（表壓）為：人工煤氣： ；天然氣： ；

液化石油氣：

就人工煤氣而言： 允許的壓力波動范圍為士0.2kPa，即 = 0. 8 -- 1. 2kPa之間，燃具即可正常燃燒。按調(diào)壓器穩(wěn)定精度士15%、安全系數(shù)士10%計算，高層建筑附加壓頭極限取0.2kPa為宜。

在室內(nèi)管道設(shè)計中，由于普通多層建筑高度不太高，附加壓頭△H在克服管道的阻力△P后的影響對燃具灶前壓力影響不大，故可忽略。但高層建筑的高差大，附加壓頭也大，對燃具灶具灶前壓力影響也較大，所以在設(shè)計中，首先應(yīng)考慮消除附加壓頭的影響，通常采用以下幾種方法。

①在燃氣立管上分段設(shè)置截止閥或截流環(huán)，以增大管道的局部阻力（△P），來消除附加壓頭的影響。值得注意的是△P隨著燃氣流量的改變而改變，設(shè)計中的流量一般是按高峰小時流量計算。如果低峰供氣時，燃氣流量減小，△P也就相應(yīng)減小，（△H一△P）值增大，附加壓頭的影響也增大，用戶的灶前壓力就達不到設(shè)計要求。這種供氣方式工程造價較低而且施工安裝簡單，用于20層以下的建筑物是比較經(jīng)濟實用的，該方法應(yīng)注意樓房距調(diào)壓器應(yīng)比較近，最好設(shè)置專用的樓棟式調(diào)壓器。

②采用中壓進戶，分戶調(diào)壓，低壓供氣的方式。這種供氣方式可以保障各用戶均能獲得正常的灶前設(shè)計壓力；但是因為戶內(nèi)有一部分中壓管道，安全方面比低壓管道的危險性大，并且工程造價較高。這種供氣方式多用于液化石油氣的管道供應(yīng)。

③在層數(shù)特別多的超高層建筑燃氣管道設(shè)計中，可按每10層左右分為一個區(qū)間，在每個區(qū)間內(nèi)，采取集中調(diào)壓，低壓分支進戶的供氣方式分別供應(yīng)自己區(qū)間的用戶。這種方式提高了供氣的可靠性，又使工程造價比較適中。但應(yīng)注意中壓管道和調(diào)壓器應(yīng)盡可能遠離住房或其它公共活動場所，并應(yīng)加強安全措施。

二、環(huán)境溫度使燃氣管道產(chǎn)生的軸向應(yīng)力的補償分析

管道在安裝和使用時，由于環(huán)境溫度不同，溫差使管道產(chǎn)生熱脹冷縮，同時產(chǎn)生了軸向應(yīng)力。室內(nèi)燃氣管道一般采用鋼管，鋼管的熱脹冷縮量由下式計算

△L=0 .012（ ta一ts）L（mm）

式中：ta一安裝時溫度（℃）；ts一使用時溫度（℃）；L一管段的長度（m）。在高層建筑中，燃氣管道一般很長，軸向應(yīng)力也比較大。設(shè)計時，為防止管道受力變形應(yīng)采取以下措施：①在立管的底部做支墩或支架，保護引入管道，免遭損壞。②在立管上分段設(shè)置固定支架和波紋管，用波紋管吸收掉立管上的軸向應(yīng)力。

三、管道的自重分析

在防止管道軸向應(yīng)力而設(shè)置管道固定支架、支墩時，還應(yīng)考慮高層建筑燃氣管道及設(shè)備的自重，應(yīng)使固定支架和墻體成為一體，防止因管道下沉而使引人管受力折斷或變形產(chǎn)生倒坡。

四、建筑物的沉降分析

建筑物在建成后，統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生大小不同的沉降，高層建筑的基礎(chǔ)承受的荷載很大，一般沉降也較大。建筑物的沉降對燃氣引人管的影響十分嚴(yán)重，因為穿越墻體或基礎(chǔ)的引人管在建筑物沉降時是靜止的，這時建筑物壓在引人管上，使引人管處承受建筑物的巨大壓力，這個力對引人管是切應(yīng)力，當(dāng)切應(yīng)力超過管道受力極限時，管道會發(fā)生斷裂，造成燃氣泄漏。管道設(shè)計中，采取以下措施保護引入管。①在穿墻管前的水平管上安裝一個可以產(chǎn)生一定撓變的波紋補償器，利用撓變來減少引人管的切應(yīng)力。②在引入管地下部分的彎管處采用煨彎來保障管道的強度和承受一定撓變。③引入管穿越墻體或基礎(chǔ)時，要設(shè)置鋼套管，鋼套管的大小要保證引入管下部間隙）5mm，上部間隙大于樓房的最大設(shè)計允許沉降量的1.2倍。

五、放散及避雷分析

高層建筑燃氣管道的最高點和樓內(nèi)公用調(diào)壓器上應(yīng)設(shè)放散管，放散管的出口應(yīng)遠離住宅窗口及公共活動場所，放散管口必須朝下方。燃氣管道各部位均盡可能不超過避雷設(shè)施保護范圍，如果超出避雷范圍之外，應(yīng)設(shè)置接地，接地電阻

六、管材及連接方式分析

①管材：引入管和立管（中壓管道）宜采用無縫鋼管，引入管的壁厚≥3 . 5mm。其它部位的管道可采用熱鍍鋅管，管道上的閥門均使用快速切斷球閥（為克服附加壓頭而設(shè)置的閥門除外）。②連接方式：無縫鋼管應(yīng)采用焊接和法蘭連接，熱鍍鋅管可采用絲扣連接。

七、安全措施及維護保養(yǎng)分析

高層建筑安全防火的要求很嚴(yán)格，在燃氣管道設(shè)計時，必須嚴(yán)格遵守（高層建筑設(shè)計防火規(guī)范》（ GBJ45-82 ）及（城市燃氣設(shè)計規(guī)范）（ GB50028-93）中的有關(guān)規(guī)定，合理配備先進的安全措施：①在引入管上必須安裝入戶總閥門（快速切斷閥），將閥門設(shè)在閥門箱內(nèi)（箱易于砸開）。②樓內(nèi)公用調(diào)壓器前后應(yīng)設(shè)快速切斷閥或燃氣泄漏自動報警和自動切斷閥的聯(lián)鎖裝置。③各用戶應(yīng)設(shè)燃氣泄漏報警報警裝置和自動切斷閥，送排風(fēng)系統(tǒng)等自動切斷聯(lián)鎖裝置。④25層以上的建物筑物應(yīng)宜設(shè)燃氣泄漏集中監(jiān)視裝置和壓力控制裝置，并有檢修值班室。⑤高層建筑的燃氣管道、閥門及設(shè)備要定期檢修保養(yǎng)，以保障安全運行。

八、結(jié)語

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑迅速增多，我們將面臨越來越多的高層建筑燃氣管道設(shè)計問題。本文結(jié)合高層建筑的特點，著重闡述高層建筑燃氣輸配管道設(shè)計中需要考慮的幾個問題，并提出一些解決方法與同行共同探討。