基于城市高層建筑燃氣管道設計的分析

陳梅杰

摘要：城市燃氣是現代化城市人民生活和工業生產的一種主要能源，發展城市燃氣可以節約能源，減輕污染，提高人民生活水平，社會綜合經濟效益顯著，近幾年來，我國的新建建筑群等拔地而起，各類新建建筑物樓前的管線越來越多，而燃氣管線的布置相比見其他地下管線又比較嚴格，加之現代化建筑結構的多樣化，所以燃氣管道的合理設計就顯得尤為重要。這就給各種管線的設計人員提出了更高的要求，既要考慮成本經濟合理，又要便于后期維修管理。下面就燃氣設計問題談一些粗淺的看法，供同行商討。

關鍵詞：高層建筑；燃氣管道；設計分析

前言

高層建筑物燃氣管道的科學設計應當充分考慮各個方面因素，結合在燃氣管道設計過程遇見的實際問題，根據高層建筑燃氣管道的實際供氣環境、不均勻沉降、附加壓力、外力作用等因素進行科學探究選擇科學合理的設計方案，從而更好地為社會大眾服務。

1. 影響高層建筑燃氣設計主要因素

燃氣管道設計人員在布置、規劃燃氣管道過程中，首先應考慮其影響因素，確保其安全性、經濟性，結合現階段我國高層燃氣管道發展歷程，高層燃氣管道設計的影響因素主要包括以下內容：

1.1外力因素

高層建筑不可難免受到外力因素的影響，比如地震、風力等災害的影響，引起管道發生變形，導致燃氣管道發生壓迫，致使燃氣管道發生彎曲，對燃氣的正常供給產生影響。

1.2附加壓力因素

高層建筑的主體結構高度偏高，而空氣與燃氣比重發生一定的差異，引起附加壓頭不足，導致燃氣不能持續性得到供給，對灶具的科學使用產生影響，并且對在城市生活的人們帶來影響，對此設計人員應當進行科學規劃與設計，消除高度的影響因素，確保燃氣能夠持續供應，保障人們群眾的生活質量。除此以外，天然氣管道受到建筑高度的影響其立管尺寸較長，而氣體密度大于燃氣密度，因此在管道中產生一定的附加應力值。附加應力值偏大從而導致用戶燃具使用前附加壓力突增，大于燃具正常工作的允許范圍，對用戶燃具正常使用產生影響，導致燃氣的燃燒不充分，甚至引起脫火、離焰、熄火等情況，導致供氣的不穩定，因此控制附加壓力，是確保高層供氣系統正常安全運行的前提。

1.3自重、體積因素

高層建筑在自重與體積等方面，遠超過多層建筑，產生地基的下沉對燃氣管道產生較大影響，高層建筑正是由于設計建筑特殊性與復雜性，建筑材料的使用量較多，從而造成建筑體積與重量增加，導致地基承載力偏大，甚至造成地基沉陷，這對天然氣管道布置造成一定影響，造成管道彎曲變形，甚至出現氣體泄漏的情況，而該因素對高層建筑物產生較大影響。

1.4壓縮應力因素

燃氣立管自重所產生壓縮應力，同時降低了管道供給水平，然而正是管內外環境的偏差過大致使管道發生伸縮，影響管道供氣能力。

2.高層建筑燃氣管道設計方法

2.1消除附加壓力的影響

對于高度適中的高層建筑而言，其附加壓力較小，因此，可以采用設置分段閥門的方式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，可以將低壓調壓器設置在燃氣表的前面，也可以將高層和底層的供氣系統分離開來，從而滿足高層建筑中不同樓層對于燃氣的要求。

2.2室內燃氣立管

為解決燃氣管道的溫度變形，波紋管補償器應設置在建筑物中間樓層中間進行補償，其中，在實際使用效果的基礎上結合理論計算確定補償量。室內燃氣立管具有較大的自重以及較長的長度，管道的支撐問題是設計中需要考慮的問題。可在設計中采取以下措施，把一段橫向管道進戶樓層上一層或者燃氣進戶樓層，這樣燃氣立管的自重就可以利用橫管段受力來進行承擔。對于立管高度超過100m的情況，左轉換立管位置形成N字形可以設置在50m左右，用金屬波紋管連接兩段立管，同時，把固定支座承重設置在立管底部。這樣的設計能夠較好體現出較強的實用性，既能夠滿足用戶裝飾要求，保證美觀，還可保證管道的安全。

2.3引入管選材

室內外燃氣管道連接過程中，關鍵的環節是燃氣引入管，燃氣工程能否安全運行受其影響很大。為使燃氣引入管能有效到達建筑物燃氣引入部位，上下水管道、熱力管道等多條管道有時需要進行跨越，都是在居民樓前進行敷設，這就不可避免會遭受周圍環境的腐蝕。所以，應當高度重視設計中對燃氣引入管選材工作。常用的民用燃氣用戶引入管，設計中可選用鋼骨架聚乙烯塑料復合管，但其低溫冷脆性在冬季施工過程中應格外注意，應在室內進行人工彎制工作，多次成型且要求溫度保持在0℃以上，還應該注意彎曲部位的外觀變形問題。

2.4建筑物的下沉補償

通常情況下，高層建筑的整體較大，整個基礎需要承受較大的靜動載荷，隨著時間的推移會出現整個建筑沉降現象，在工程完工后的頭3年這種現象較為明顯。建筑沉降會嚴重影響燃氣管道的安置，這是因為燃氣管道會隨著建筑物一起沉降，而外部的埋地以及架空管道不會沉降，這樣一來，在管道的引入處會產生阻礙建筑物下沉的力，從而破壞管道，甚至還會導致燃氣的泄漏，出現燃氣供應中斷事故。在進行高層建筑的燃氣管道設計時，要充分考慮建筑沉降這一因素，適當調整燃氣管道的工藝設計。

3.高層建筑燃氣管道設計的安全措施

3.1閥門系統

根據《城鎮燃氣設計規范》的有關要求及氣源特性，高層建筑管道設計需要在上升總管設緊急切斷閥。當燃氣泄漏或發生事故時。可立即關閉緊急切斷閥，以確保安全。在臨潮、臨波大樓改造中根據液化氣氣源特性，在上升總管設置了球閥，一旦出現液化氣泄漏等安全事故，能更有效的便于搶修維護。又結合液化氣在冬天容易產生積液現象，為保障安全供氣，在每根立管底部采用設置球閥方式，便于及時排除積液對安全供氣造成的不利影響。

3.2防雷、防靜電

高層建筑燃氣管道防雷設計必須針對直接雷擊、雷電波侵入采取防護措施。設計中一般要求樓頂燃氣管道及閥門箱應與樓頂女兒墻避雷帶連接，其中樓頂管道與避雷帶連接不得小于2處。結合燃氣管道防雷接地裝置的沖擊接地電阻應小于10?、靜電接地電阻應小于100?，在臨潮、臨波大樓改造中對每根供氣立管都采取了防靜電接地保護措施。以防止雷靜電對燃氣管道的沖擊，引發事故。

3.3支架與穿墻保護設計

在沿住宅建筑外墻敷設燃氣管道時，應當每隔一層設置一個支架，即每隔2.8米至3.0米設置一個固定支架。在其余部位，根據實際情況設置一定數量的管卡式活動支架。在住宅燃氣管道設計時，設計單位應當繪制燃氣管道的預留洞圖，預留洞和預留套管。燃氣管道施工單位必須嚴格按照燃氣管道設計圖紙預留洞和套管。通常情況下，住宅燃氣管道采用套管預留方式。預留的套管的直徑應當比燃氣管道的直徑要大，以便于在套管中心部位安裝燃氣管道。

4.結語

城市燃氣管道管理是否扎實有效、穩妥可靠，事關千家萬戶的生命財產安全，事關一個城市和地區政治、經濟與民生大局的和諧穩定。因此，確保燃氣管道的安全運行，燃氣企業責無旁貸、義不容辭，是全職履行的責任與義務，必須以高度的安全意識、先進的安全技術、完備的安全設計措施，編織起完善可靠的安全網，讓城市居民放心享用快捷經濟的清潔能源，推動城市生態文明的進步。

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