基于城市高层建筑燃气管道设计的分析

陈梅杰

摘要：城市燃气是现代化城市人民生活和工业生产的一种主要能源，发展城市燃气可以节约能源，减轻污染，提高人民生活水平，社会综合经济效益显著，近几年来，我国的新建建筑群等拔地而起，各类新建建筑物楼前的管线越来越多，而燃气管线的布置相比见其他地下管线又比较严格，加之现代化建筑结构的多样化，所以燃气管道的合理设计就显得尤为重要。这就给各种管线的设计人员提出了更高的要求，既要考虑成本经济合理，又要便于后期维修管理。下面就燃气设计问题谈一些粗浅的看法，供同行商讨。

关键词：高层建筑；燃气管道；设计分析

前言

高层建筑物燃气管道的科学设计应当充分考虑各个方面因素，结合在燃气管道设计过程遇见的实际问题，根据高层建筑燃气管道的实际供气环境、不均匀沉降、附加压力、外力作用等因素进行科学探究选择科学合理的设计方案，从而更好地为社会大众服务。

1. 影响高层建筑燃气设计主要因素

燃气管道设计人员在布置、规划燃气管道过程中，首先应考虑其影响因素，确保其安全性、经济性，结合现阶段我国高层燃气管道发展历程，高层燃气管道设计的影响因素主要包括以下内容：

1.1外力因素

高层建筑不可难免受到外力因素的影响，比如地震、风力等灾害的影响，引起管道发生变形，导致燃气管道发生压迫，致使燃气管道发生弯曲，对燃气的正常供给产生影响。

1.2附加压力因素

高层建筑的主体结构高度偏高，而空气与燃气比重发生一定的差异，引起附加压头不足，导致燃气不能持续性得到供给，对灶具的科学使用产生影响，并且对在城市生活的人们带来影响，对此设计人员应当进行科学规划与设计，消除高度的影響因素，确保燃气能够持续供应，保障人们群众的生活质量。除此以外，天然气管道受到建筑高度的影响其立管尺寸较长，而气体密度大于燃气密度，因此在管道中产生一定的附加应力值。附加应力值偏大从而导致用户燃具使用前附加压力突增，大于燃具正常工作的允许范围，对用户燃具正常使用产生影响，导致燃气的燃烧不充分，甚至引起脱火、离焰、熄火等情况，导致供气的不稳定，因此控制附加压力，是确保高层供气系统正常安全运行的前提。

1.3自重、体积因素

高层建筑在自重与体积等方面，远超过多层建筑，产生地基的下沉对燃气管道产生较大影响，高层建筑正是由于设计建筑特殊性与复杂性，建筑材料的使用量较多，从而造成建筑体积与重量增加，导致地基承载力偏大，甚至造成地基沉陷，这对天然气管道布置造成一定影响，造成管道弯曲变形，甚至出现气体泄漏的情况，而该因素对高层建筑物产生较大影响。

1.4压缩应力因素

燃气立管自重所产生压缩应力，同时降低了管道供给水平，然而正是管内外环境的偏差过大致使管道发生伸缩，影响管道供气能力。

2.高层建筑燃气管道设计方法

2.1消除附加压力的影响

对于高度适中的高层建筑而言，其附加压力较小，因此，可以采用设置分段阀门的方式尽可能地减小附加压力对建筑燃气管道的影响。对于高度较高的建筑燃气用户来说，可以将低压调压器设置在燃气表的前面，也可以将高层和底层的供气系统分离开来，从而满足高层建筑中不同楼层对于燃气的要求。

2.2室内燃气立管

为解决燃气管道的温度变形，波纹管补偿器应设置在建筑物中间楼层中间进行补偿，其中，在实际使用效果的基础上结合理论计算确定补偿量。室内燃气立管具有较大的自重以及较长的长度，管道的支撑问题是设计中需要考虑的问题。可在设计中采取以下措施，把一段横向管道进户楼层上一层或者燃气进户楼层，这样燃气立管的自重就可以利用横管段受力来进行承担。对于立管高度超过100m的情况，左转换立管位置形成N字形可以设置在50m左右，用金属波纹管连接两段立管，同时，把固定支座承重设置在立管底部。这样的设计能够较好体现出较强的实用性，既能够满足用户装饰要求，保证美观，还可保证管道的安全。

2.3引入管选材

室内外燃气管道连接过程中，关键的环节是燃气引入管，燃气工程能否安全运行受其影响很大。为使燃气引入管能有效到达建筑物燃气引入部位，上下水管道、热力管道等多条管道有时需要进行跨越，都是在居民楼前进行敷设，这就不可避免会遭受周围环境的腐蚀。所以，应当高度重视设计中对燃气引入管选材工作。常用的民用燃气用户引入管，设计中可选用钢骨架聚乙烯塑料复合管，但其低温冷脆性在冬季施工过程中应格外注意，应在室内进行人工弯制工作，多次成型且要求温度保持在0℃以上，还应该注意弯曲部位的外观变形问题。

2.4建筑物的下沉补偿

通常情况下，高层建筑的整体较大，整个基础需要承受较大的静动载荷，随着时间的推移会出现整个建筑沉降现象，在工程完工后的头3年这种现象较为明显。建筑沉降会严重影响燃气管道的安置，这是因为燃气管道会随着建筑物一起沉降，而外部的埋地以及架空管道不会沉降，这样一来，在管道的引入处会产生阻碍建筑物下沉的力，从而破坏管道，甚至还会导致燃气的泄漏，出现燃气供应中断事故。在进行高层建筑的燃气管道设计时，要充分考虑建筑沉降这一因素，适当调整燃气管道的工艺设计。

3.高层建筑燃气管道设计的安全措施

3.1阀门系统

根据《城镇燃气设计规范》的有关要求及气源特性，高层建筑管道设计需要在上升总管设紧急切断阀。当燃气泄漏或发生事故时。可立即关闭紧急切断阀，以确保安全。在临潮、临波大楼改造中根据液化气气源特性，在上升总管设置了球阀，一旦出现液化气泄漏等安全事故，能更有效的便于抢修维护。又结合液化气在冬天容易产生积液现象，为保障安全供气，在每根立管底部采用设置球阀方式，便于及时排除积液对安全供气造成的不利影响。

3.2防雷、防静电

高层建筑燃气管道防雷设计必须针对直接雷击、雷电波侵入采取防护措施。设计中一般要求楼顶燃气管道及阀门箱应与楼顶女儿墙避雷带连接，其中楼顶管道与避雷带连接不得小于2处。结合燃气管道防雷接地装置的冲击接地电阻应小于10?、静电接地电阻应小于100?，在临潮、临波大楼改造中对每根供气立管都采取了防静电接地保护措施。以防止雷静电对燃气管道的冲击，引发事故。

3.3支架与穿墙保护设计

在沿住宅建筑外墙敷设燃气管道时，应当每隔一层设置一个支架，即每隔2.8米至3.0米设置一个固定支架。在其余部位，根据实际情况设置一定数量的管卡式活动支架。在住宅燃气管道设计时，设计单位应当绘制燃气管道的预留洞图，预留洞和预留套管。燃气管道施工单位必须严格按照燃气管道设计图纸预留洞和套管。通常情况下，住宅燃气管道采用套管预留方式。预留的套管的直径应当比燃气管道的直径要大，以便于在套管中心部位安装燃气管道。

4.结语

城市燃气管道管理是否扎实有效、稳妥可靠，事关千家万户的生命财产安全，事关一个城市和地区政治、经济与民生大局的和谐稳定。因此，确保燃气管道的安全运行，燃气企业责无旁贷、义不容辞，是全职履行的责任与义务，必须以高度的安全意识、先进的安全技术、完备的安全设计措施，编织起完善可靠的安全网，让城市居民放心享用快捷经济的清洁能源，推动城市生态文明的进步。

参考文献：

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