高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计

付乐乐

摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑的数量越来越多，对建筑的整体安全性也提出了更为严格的要求。与传统建筑相比，高层建筑高度高，内部结构复杂，人员密度大。一旦发生火灾，可能造成相当严重的后果。基于此，相关人员需要在燃气设计中高度重视管道的安全设计，提高设计方案的合理性和有效性，切实保障管道用气的安全。

关键词：高层建筑;管道燃气设计;安全设计

1高层建筑燃气管道安全问题探讨

大家都知道，煤气的使用存在一些隐患。特别是对于高层、人口密集的商业区，一旦发生燃气泄漏或爆炸等安全事故，势必造成不可估量的财产损失，甚至严重威胁周边群众的人身安全。

为了避免此类事故的发生，高层建筑燃气管道的早期设计应以安全为首要考虑因素。通过详细的计算和规划，可以满足相关的安全检查标准，为后续的施工过程打下坚实的基础。同时，高层建筑燃气管道的安全设计还应结合我国的具体国情和建筑周围的野外环境。在我国大多数城市规划中，居住区与商业区存在一定程度的混合，一些高层建筑承担着商住两用的特殊功能。因此，在具体建设项目的安全设计中，必须全面、科学地综合各种因素，从而制定出最合理的设计方案。

2高层建筑燃气管道安全的影响

2.1建筑物沉降的影响

由于高层建筑本身的荷载大，受地质条件和建筑荷载等因素的影响，高层建筑会产生不同程度的地基沉降，建筑物沉降的程度也受许多外部因素的影响。对于城市高层建筑燃气管道，如果建筑物主体的沉降程度不同，由于燃气管道处于静态状态，燃气管道引入管在建筑物基础沉降过程中会形成较大的剪应力，容易造成燃气管道断裂和损坏，事故后果非常严重[1]。

2.2建筑结构附加压力对输气管道形成的影响

与普通建筑相比，城市中的高层建筑不仅高度更高，而且重量更重。因此，建筑物本身对地面形成的附加应力的影响也非常复杂。在高层建筑的强荷载压力作用下，经常会出现燃气管道损坏、破裂等现象。如果楼内压力过低，用户将直接造成供气压力损失或压力过载等问题。如果建筑物附加应力过高，直接超过输气管道的极限承载力，就会产生失稳因素，直至管道破裂。

2.3建筑选线的影响

高层建筑燃气管道的设计是一项基础性工作。燃气管道能否正常使用，直接影响到整个高层建筑工程的造价，也直接影响到整个供气系统的安全稳定。因此，在选择高层建筑燃气管道材料和型号时，要切实掌握当地的实际环境条件，并按设计图纸的要求进行设计。如果输气管道设计工作与实际情况存在较大差异，很可能引发后续的供气安全问题。

3解决措施

3.1管道附加压力计算和消除

相关分析表明，在民用低压燃气灶的设计中，额定压力一般能达到2000pa，高层建筑具有独特的特点，能使灶具的压力在合理的范围内波动。如果炉子比额定压力高0.75-1.5倍，可以满足高层建筑的应用需求。但如果压力逐渐升高，会导致灶具的热耗率下降，燃烧强度不够，导致回火。另外，在燃烧不足的情况下，烟气中的一氧化碳会增多，容易引起煤气中毒，更严重的是会引起火灾、爆炸等情况。因此，在高层建筑燃气管道的设计中，应注意管道的建筑物沉降补偿和温差变形的应力补偿。根据国内高层建筑燃气管道设计的基本情况，低压进户方式被广泛采用。在低压输气管道的压力损失计算中，需要对大型管道引起的高层建筑附加压力进行分析。在高层建筑燃气管理设计中，如果管道附加压力过大，灶具前的压力将比额定压力高1.5倍。如果高层建筑安装燃气管道后，压力为P1，数值为2000Pa，此时，如果燃气管道安装工作不能达到标准要求，导致只有少数住户使用管道燃气，那么附加压力仅为燃气表阻力和燃气量之和管道阻力。如果家用炉灶前的压力为P2，则附加压力可按有关规定计算。公式为：P2=P1+△H=150pa=185pa+5.83h，如果家用炉灶前压力为3000pa，则H值为197m，具体来说，当高层建筑高度大于197m时，燃气管道的附加压力会使炉灶前压力高于炉灶的工作范围燃烧器。因此，要使燃气炉前压力波动程度保持在最小范围内，保证燃气系统压力与额定压力无明显差异，就必须在燃气管道设计时采取合理的方式，以减少附加压力的不利影响天然气管道上的压力。

3.2建筑沉降分析和应对

相关分析表明，在民用低压燃气灶的设计中，额定压力一般能达到2000pa，高层建筑具有独特的特点，可以使燃气灶的压力在合理的范围内波动。如果炉膛比额定压力高0.75-1.5倍，可以满足高层建筑的使用要求。但是，如果压力逐渐升高，灶具的热耗率就会降低，燃烧强度不够，导致回火。另外，在燃烧不足的情况下，烟气中的一氧化碳会增多，容易引起煤气中毒，更严重的是会引起火灾、爆炸等情况。因此，在高层建筑燃气管道的设计中，应注意建筑物的沉降补偿和温差变形的应力补偿。根据国内高层建筑燃气管道设计的基本情况，低压进户模式被广泛采用。在低压输气管道压力损失计算中，有必要对大型管道引起的高层建筑附加压力进行分析。在高层建筑燃气管理的设计中，如果管道附加压力过大，灶具前的压力将比额定压力高1.5倍。如果在高层建筑内安装燃气管道后，压力为P1，压力值为2000Pa，此时如果燃气管道安装不能达到标准要求，导致只有少数住户使用管道燃气，则附加压力仅为燃气表阻力和燃气量之和，以及管道阻力。如果家用炉灶前的压力为P2，则附加压力可按有关规定计算。公式为：P2=P1+△H=150pa=185pa+5.83h，若家用炉灶前压力为3000pa，则H值为197m，具体为高层建筑高度大于197m时，燃气管道的附加压力会使炉前压力高于炉子的工作范围。因此，为了使煤气炉前压力波动保持在最小范围内，保证煤气系统压力与额定压力无明显差异，在输气管道设计中，必须采取合理的方法，以减少附加压力对天然气管道压力的不利影响。

3.3做好防雷、防静电和防腐工作

在对高层建筑燃气管道进行防雷设计时，必须对雷电感应雷和直击雷进行合理的防护设计。防雷设计时，屋顶燃气管道及阀箱应与屋顶女儿墙避雷针连接，连接处应多于两处。同时，连接避雷针时，宜采用圆钢双面焊接，焊接长度应大于圆钢直径的6倍，焊接处应做防腐处理。另外，在燃气管理防雷设计时，应注意防雷接地装置的冲击接地电阻应小于10，燃气管道的静电接地电阻不应大于100。一般情况下，管道与设备法兰连接宜采用钢板桥接的方法，同时螺纹应采用圆钢连接，其阻力值应大于0.03。另外，在对室内压力无缝钢管进行防腐处理时，要对钢管锈进行全面清理，使钢管表面有金属光泽，然后刷一层P207防腐底漆，再刷两层银漆，最后涂上黄色标记，以利防腐区别。

结语

总之，高层建筑本身的特殊性使其对燃气管道设计有着相当严格的要求。对于设计人员来说，应充分考虑建筑物高度、建筑物沉降、管道压力、环境温度、消防安全等因素的影响，确定科学合理的燃气管道设计方案，确保管道运行安全。另外，高层建筑燃气管道应与建筑主体结构同时设计、同时施工，避免重复施工现象。必须认识到安全问题是输气管道设计中必须注意的核心问题。在充分认识安全问题的基础上，保证输气管道设计的安全。

參考文献：

[1]孔令云.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨及应用[J].上海煤气，2019，（1）.

[2]王淑静.超高层建筑燃气管道设计及安全措施[J].煤气与热力，2018，33（10）.

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