關(guān)于高層建筑燃氣管道的設(shè)計要點探討

陸海宇

摘要：當今城市化進程的不斷加快，現(xiàn)代高層建筑不斷涌現(xiàn)，且隨著燃氣應用不斷推廣，現(xiàn)代高層建筑基本已經(jīng)全面使用管道燃氣。高層燃氣管道設(shè)計方案的科學合理性，直接關(guān)系人們的安全和生活。本文針對高層燃氣管道的設(shè)計要點進行探討，提出一些設(shè)計注意事項，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；燃氣管道；設(shè)計要點

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化的進程加快，高層建筑如雨后春筍般涌現(xiàn)。鑒于高層建筑的特殊性，其燃氣管道設(shè)計上會與普通低層、多層建筑存在差異。目前高層建筑燃氣管道的設(shè)計需考慮較多的問題，在保證安全的基礎(chǔ)下追求設(shè)計的合理性，這是一個需要探討的問題。

1高層建筑對燃氣管道的影響因素

1.1高層建筑沉降相對較大

建筑物沉降是指建筑物建好之后因本身自重壓力使地基產(chǎn)生變形，然后導致后下沉，無論是單層、多層還是高層建筑均不可避免的出現(xiàn)建筑沉降問題。然而高層建筑由于自重大，其沉降量會更明顯，可能會有5-10cm或更多。安裝在高層建筑上的燃氣立管會隨建筑一同沉降，然而從庭院管出來的引入管則是相對靜止的，這導致燃氣引入管連接位置會產(chǎn)生一定的切應力。當切應力超過極限時，管道和管件就會發(fā)生變形，甚至斷裂，造成燃氣泄漏。因此在高層建筑燃氣管道的設(shè)計中，高層建筑物沉降所帶來的隱患是必須考慮到的。

1.2產(chǎn)生的附加壓力相對增大

由于燃氣的密度同空氣的密度兩者之間存在差異，會導致附加壓力的產(chǎn)生，若不處理好附加壓力，引起壓力波動大，則有可能出現(xiàn)燃氣不完全燃燒，甚至脫火、回火的情況，影響到燃氣的正常使用及供氣的安全性。并且這種附加壓力是會隨著樓層的增加而增大，故在高層燃氣設(shè)計中，燃氣管道的附加壓力不能忽視。

1.3管道受溫度及自重的影響變多

環(huán)境溫度的變化會引起燃氣管道本身的熱脹冷縮，導致管道內(nèi)應力突變，另外因材質(zhì)不一樣，建筑物與燃氣管道的熱脹冷縮程度是有差別的，這也會在燃氣建筑物與燃氣管道之間產(chǎn)生應力，如果這些應力不斷變大超過了管道所能承受的應力范圍就會使管道發(fā)生變形。特別是高層建筑燃氣管道較長，受熱脹冷縮的影響產(chǎn)生的應力更明顯，并且它與高層建筑燃氣管道因自重大所產(chǎn)生的壓應力加一起，更會造成管道扭曲、斷裂以致燃氣泄漏，發(fā)生安全事故。可知管道熱脹冷縮及自重所帶來的問題也是高層建筑燃氣管道的設(shè)計中需要注意的。

2高層建筑燃氣管道設(shè)計要點

2.1處理高層建筑沉降產(chǎn)生的影響

處理高層建筑沉降產(chǎn)生的影響的方式一般為是在引入管與立管之間加設(shè)一段水平的不銹鋼金屬波紋軟管，利用波紋管的撓性補償能力可消減高層建筑沉降對引入管的產(chǎn)生的切應力，較為有效地進行沉降補償。此方式橫向補償量大，密封性能好，經(jīng)濟可行且安裝快捷方便。設(shè)計時需注意讓波紋管與筑物外墻保留100mm以上的凈距，以便日后維護。另外采用壁厚≥3.5mm的無縫鋼管作為引入管以提高管材性能，以及在引入管穿過建筑物基礎(chǔ)外墻時配以適當加大的鋼套管，這些措施也對降低高層建筑物沉降所產(chǎn)生的應力有幫助。

2.2消除高層建筑燃氣管道中過多的附加壓力

消除燃氣管道中過多附加壓力的方案通常是，高層建筑每戶的燃氣表前加設(shè)低低壓調(diào)壓器，以此小范圍地調(diào)節(jié)低壓燃氣的壓力，令燃氣用具的壓力穩(wěn)定在額定工作壓力范圍內(nèi)。或者也可以加設(shè)截流閥，以增大燃氣管道的中途阻力，減少燃氣壓力。在高層建筑中，截流閥的設(shè)置原則一般是每隔6一7層的立管上加設(shè)一個，再根據(jù)樓層高度適當調(diào)節(jié)閥門的開度來截流調(diào)壓，以此消除附加壓力帶來的影響。

2.3減少高層建筑管道熱脹冷縮產(chǎn)生的應力

針對高層建筑燃氣管道會產(chǎn)生相對多的熱脹冷縮應力作用，導致主立管接口扭曲、斷裂，表前管變形、破壞，表接頭松動從而引起安全事故，在高層建筑燃氣管道的設(shè)計中要采取有效的對應措施。通常可以加設(shè)波紋管，補償管道由溫差產(chǎn)生的伸縮量，從而消除應力。在此過程中應注意波紋管兩端必須固定，中間部分支架全部設(shè)計成活動支架。立管波紋管的數(shù)量是根據(jù)管道的長度和可能達到的最大溫差確定的。也可以采用自然補償?shù)霓k法，利用管道自身彎管段的彈性來進行補償。

2.4解決高層建筑管道自重大的問題

由于現(xiàn)代建筑的層數(shù)不斷增加，燃氣立管和支管的長度也相應變長，管道的自重力越來越大。為解決因管道自重力過大引發(fā)的管道斷裂變形以致燃氣泄漏事故的產(chǎn)生的問題，在高層建筑燃氣管道的設(shè)計中通常使用固定支架對管道進行固定。注意應使固定支架與建筑物成為一體，并針對室內(nèi)立管和室外立管分別進行設(shè)計。如果是室內(nèi)立管，為了使燃氣管道、套管、建筑物成為一體，可以在每隔7-10層的穿樓板處加設(shè)固定支撐。如果是室外立管，則可在每隔7-10層的高度處加設(shè)固定支撐，或者加一段水平管段，在水平管段上加設(shè)固定支撐。

2.5考慮高層建筑燃氣管道的抗震

鑒于我國幅員廣闊，存在多種地質(zhì)特征，因此在不同地方的高層建筑所面對的實際問題不同，具有一些獨自的特點。例如在對處于地質(zhì)運動活躍、地震多發(fā)城市的高層建筑燃氣管道設(shè)計中，就應考慮到燃氣管道的抗震問題。因為一旦發(fā)生地震，高層建筑中燃氣管道破裂會引發(fā)大面積的火災，這無疑是雪上加霜。針對地震作用下的高層建筑中燃氣管道的地震響應特點，有如下幾點抗震構(gòu)造措施供參考：可在室內(nèi)橫向管道上設(shè)置一定的控制阻尼器等相關(guān)減震裝置；針對建筑內(nèi)立管的抗震性能，可在燃氣立管與樓層連接處采用一定的隔震減震裝置；由于地震時高層建筑中的燃氣立管彎曲應力與其支撐點的距離相關(guān)，并且當支撐點間距越小，容許應力越大，故可每隔幾層加設(shè)一個支撐點。

2.6注意高層建筑燃氣管道的防雷

高層建筑由于造型及樓高等原因，相對容易遭受雷擊，在其燃氣管道設(shè)計時，管道防雷方面的問題也需十分注意。燃氣專業(yè)應會同電氣專業(yè)一起設(shè)計討論方案，務求該防雷方案中的措施令燃氣管道的外立管及架空管，能夠有效地減小或避免雷擊的損害。一般原則上，高層燃氣管道的室外立管和架空管應盡量不要設(shè)置在高層建筑物的突起部位，例如女兒墻和屋檐邊等部位。有時應建設(shè)方的要求，燃氣主管只能沿高層建筑的外墻架爬到天面層，然后從天面層分支出向下的立管，再讓其沿著中間天井引至各層各戶。此情況下，不但在外墻的燃氣管道需作防雷接地，大約9-12m的間距設(shè)置一次，以避免雷電側(cè)擊，同時也需用金屬網(wǎng)格去屏蔽在天面層的燃氣管道，若條件充裕，建議加設(shè)主動防雷裝置。

結(jié)束語

在設(shè)計高層建筑燃氣管道時要考慮諸多因素，如高層建筑物相對大的沉降量、燃氣管道附加壓力、管道熱脹冷縮及自重產(chǎn)生的應力等。這些問題的解決方式在以往的經(jīng)驗中也有涉及，對今后的高層建筑燃氣管道設(shè)計提供了借鑒和參考，同時也希望我們能在以往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展探究出更好的設(shè)計方案，促進高層建筑燃氣管道設(shè)計的發(fā)展，為人們的生活提供安全可靠的便利。

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