城市高层建筑燃气管道设计研究

2022-06-25张杰

城市建设理论研究（电子版） 2022年15期

张杰

新地能源工程技术有限公司江苏泰州 225400

城市高层建筑燃气管道与长输送管道不同，其面临更多风险，整个结构也更加复杂，具体设计时需要考虑的因素多，为了保证最终设计合理性，要做好相应设计分析工作。

1 城市高层建筑燃气管道设计现状

针对我国城市高层建筑燃气管道设计现状进行分析可以发现，从宏观角度来看，可以为人们日常生活提供稳定的燃气资源，为城市稳定发展提高支持。但是，对于部分区域的高层建筑中的燃气管道设计来看，受气候、环境等各项因素影响，将会导致城市高层燃气管道设计经常会出现异常现象，这将会导致高层建筑中的居民在应用燃气期间，经常会出现不同类型的安全隐患，而且还会出现资源应用波动现象，这会对居民应用燃气造成不良影响，同时，制约了燃气企业的发展[1]。

针对高层建筑工程中的燃气管道来说，在进行安全设计期，为了充分发挥安全措施，保证高层燃气管道设计作用能够得到发挥，要明确每项措施的价值，具体特点如下。

（1）针对高层建筑来说，燃气管道必须要运行安全、可靠。

（2）具体设计必须要合理，对于高层建筑燃气管道来说，采用的安全措施对燃气管道需要能够起到一定保护作用。

（3）提高高层建筑燃气管道设计安全性、合理性，能够保证燃气应用安全性，建设后期应用风险。

2 城市高层建筑燃气管道设计期间常见的几项问题

2.1 管道材料不达标

目前，在具体设计期间，如果采用的燃气管道材料不达标，这势必会导致燃气管道在后期运行出现异常现象，可能会致使燃气管道出现各种安全事故。通过对燃气管道具体设计情况进行分析能够发现，燃气管道采用的材质过于单一，多数燃气管道都采取镀锌方式处理，经过这一方式处理的燃气管道，可以保证燃气在运输期间的安全性，其投入应用后，具有较强的抗压性、耐腐性，以及较高强度。需要注意的是，对于镀锌管材来说，对技术要求高，若在实际设计期间，存在偏差，可能会致使燃气系统在运行期间出现不顺畅问题，这也就对管道设计提出了更高要求[2]。此外，单一材质管道应用不利于实用、经济，因此，在具体设计时，要提高对这内容的重视，做好相应分析工作。

2.2 敷设方式存在问题

在燃气管道设计期间，若采取的敷设方式存在问题，其在投入应用后，将会出现严重安全隐患，这也是现阶段许多设计方案存在的一项问题。目前，明敷是一种较为常用的管道敷设方式，采取这一方式会对高层建筑工程整体美观性造成不良影响[3]。在这一背景下，许多高层建筑中燃气管道设计在敷设上都采取暗设方式，暗敷方式应用起来虽然能够提高建筑工程外观，但是，这一方式应用会带来一定威胁和安全隐患，而且后期燃气管道检修作业也面临一定难度，会消耗大量人力、物力。

2.3 行业标准不一致

在进行燃气管道设计落实作业需要严格遵循行业规范和标准要求，而从实际情况来看，行业标准不一致，存在一定差异，这将会导致设计单位在具体作业开展时，无法严格依据事先制定顺序完成相应作业，因此，在进行设计期间，经常会出现混乱情况。从以往燃气管道设计情况来看，只是简单利用气体输送规格选择管道，完成相应布置，这会对燃气管道后期的应用，以及燃气的合理输送造成干扰，容易出现事故[4]。除此之外，燃气管道设计本身是一项复杂作业，实际设计标准与其他类选管道标准混杂，具体设计作业开展起来面临的难度较大，这也是导致最终设计方案不符合实际情况，无法满足应用需求的一项关键原因。

2.4 管线布局存在问题

对于高层建筑工程中的燃气管道来说，对管线的局部的要求较高，如果管线布局不合理，管线混乱，将会出现混乱现象，这一方面会对管线输送燃气造成不良影响，另一方面还会提高建设成本，情况严重时，会引发安全事故。现阶段，许多城市中的高层建筑整体布局都发生了改变，并不是单一的采取坐北朝南结构，同时，针对高层建筑中的楼道、开窗等各项结构的设计也都发生了改变，这也就导致燃气管道需要具有较强适应性，特别是针对厨房内管线，在进行燃气管线布局时，要提高整体美观性，做好协调设计，提高对最终设计的重视[5]。

2.5 “三防”问题

所谓“三防”指的就是防雷电、防腐蚀、防静电，雷电、腐蚀、静电现象的出现将会影响燃气管道质量。在具体设计时，如果没有做好“三防”作业，将会缩短燃气管道寿命，也会降低燃气管道投入应用时的安全性。

2.6 高层建筑沉降引起的问题

高层建筑工程投入应用后，可能会发生沉降现象，这也是导致燃气管道设计不合理的一项主要原因。分析引起高层建筑沉降带来的燃气管道设计主要体现：高层建筑工程中的地基发生下沉问题，将会导致燃气管道固定装置出现位移，最终会出现泄漏、应力变形，以及其他各种事故[6]。这一类事故的发生，会导致人们在应用燃气期间发生火灾、爆炸等事故，将会导致人员伤亡，建筑倾斜、坍塌等各项事故，会出现严重安全隐患。

3 优化高层建筑燃气管道设计的合理措施

3.1 采用高质量材料

在进行燃气管道设计时，相关工作人员必须要做好燃气管道材料把控作业，确保燃气管道采用的材料质量能够达到要求标准，确保燃气管道投入应用后，在运输燃气时不会引发事故。如果采用镀锌管道，作为设计人员需要针对高层建筑工程所在区域，以及高层建筑工程具体情况，科学布置燃气管道，全面考虑燃气管道输送燃气时的时效性，同时，还要考虑整个燃气管道经济性[7]。除此之外，针对燃气管道性能来说，要重点考虑燃气管道接头，以及其他各项辅助材料，做好选择，对于采用的接头，其规格必须合理，进而使其能够体现出较强协调性；做好其他防护、防腐材料把控，通过对各个高质量材料的应用，确保燃气管道在投入应用后，不会出现事故。

3.2 科学敷设燃气管道

对于城市高层建筑工程来说，内部燃气管道设计采用的关键方式就位明敷方式，虽然过去燃气管道设计也会采取明敷方式，但是，部分设计单位为了提高高层建筑整体美观性，经常会通过对厨房柜等各项结构采取暗敷方式。过去很长一段时间，针对这一类型问题的，通常都是采取罚款方式处理，难以实现对问题的有效处理，因此，暗敷方式时有发生。因此，在未来燃气管道设计期间，需要提高对敷设方式把控，应当严格依据具体要求，以及明敷方式进行敷设（如图1所示），特别是针对一些容易发生燃气泄漏区域，设计人员需要提高这一区域的重视，严格依据明敷手段进行管道敷设作业，确保管道运行安全、稳定。

图1 室内燃气管道明敷方式

此外，针对必须采取暗敷方式敷设的燃气管道，在暗敷区域，要做好标识，从而为后续管理、维护作业开展提供支持。

3.3 统一标准

未来燃气管道优化设计要推行统一标准，在统一可靠标准要求下，保证最终燃气管道能够呈现出较强的规范性，以免在具体设计时出现燃气管道混乱现象。因此，政务部门和燃气管道主管部门要基于该项内容基础上，进行深入探讨，做好相应分析工作，对燃气管道设计作业面临的新特点、新要求进行全面把控，从而实现对燃气管道设计规范的完善，提高燃气管道设计合理性。加强对在对原有燃气管道设计标准中存在各项混乱问题的重视，对其进行特殊标注，确保设计人员在开展设计作业时，各项设计都有章可循。同时，针对燃气管道具体规格，以及相应设计要点详细规划，采取合理方式完成相应优化，确保设计的燃气管道能够与高层建筑保持协调，避免出现设计不合理现象。

3.4 合理规范管线

燃气管线布局情况会对城市高层建筑燃气管道设计情况造成直接影响，因此，燃气管道设计时要提高对管线布局的重视，保证布局的合理性，确保燃气管道能够高效运行，避免在设计时出现燃气管道随意布局现象，进而使各种威胁都能够得到解决[8]。设计人员在进行燃气管道布局前，要对城市高层建筑情况进行全面分析，在此基础上，对整个高层建筑进行分析，对结构特点进行确定，掌握城市高层建筑结构分布特点，针对室内楼梯、门窗结构、走廊等各项内容进行合理布置，做好相应研究工作，在此基础上，对燃气管道的具体走向进行确定。例如，针对城市高层建筑中天井槽两侧布置的燃气管道，或者天梯出口楼梯道两侧进行燃气管道布置时，需要对城市高层建筑特点进行适当分析，在确保燃气管道能够稳定、安全运行基础上，提高整体美观性，确保燃气管道能够稳定运行，实现对燃气的合理运输。

3.5 做好燃气管道“三防”作业

对于城市高层建筑来说，在进行燃气管道设计时，需要在对燃气管道情况进行分析基础上，做好防雷设计，确保在出现雷击时，能够实现合理防护，做好防雷、防雷电波、防雷电感应攻击。因此，具体设计时，应当在楼顶，包括转换层燃气管道和阀门上连接防雷带，为了确保燃气管道不会遭受雷击而出现事故，楼顶燃气管道与防雷带间连接最少要有两个。防护需要在两侧焊接DN8mm圆钢，在进行焊接时，焊接人员要控制好焊接作业，控制好焊接点，不得由于焊接不合理，而降低焊接质量。具体焊接时，应当将焊接长度不得小于圆钢直径6倍，同时，对于焊接点，还要做好防腐处理，避免由于腐蚀问题，而降低其质量。对于采用的防雷装置，在进行接地处理时，应当降低静电电阻控制在10Ω以内，而对于燃气管道接地电阻则应当控制在100Ω以内，连接法兰盘和燃气管道采用铜片，对于螺纹连接，为了确保最终连接的合理性，要采用DN8mm圆钢，而且电阻不得小于0.03Ω。

对于采用的无缝钢管防腐采取下列顺序：（1）做好除锈作业，除锈必须彻底，不得存在残留，除锈要以表面呈现出金属光泽作为标准。（2）将防腐涂料均匀涂抹管道表面，完成涂抹后，涂刷银粉涂料。在银粉涂料涂刷时，对于室内低压镀锌钢管涂刷一次银粉即可，而对于室外低压镀锌钢管则需要涂刷两次银粉涂料，在进行银粉涂刷时，工作人员必须要控制好涂刷作业，涂刷要均匀，并且不得出现漏涂情况。

3.6 下沉补偿问题

城市高层建筑工程整体规模大，建筑物地基需要承受较大静荷载，这就导致高层建筑在长期应用期间可能会发生下沉现象。通过对我国大量城市高层建筑的具体应用情况来看，其在竣工投入应用3年后，沉降速度较高，沉降约为5-10cm。从实际情况来看，城市高层建筑发生沉降后，燃气管道将会发生损坏，造成这一现象的原因就是建筑整体下沉后，架设在建筑内，或建筑外的燃气管道仍然处于静止状态，此时，燃气管道对建筑下沉会发生一定阻止，而建筑下沉会加大燃气管道受力，而当燃气管道下沉到一定程度后，将会使燃气管道发生变形现象，情况严重时会导致燃气管道发生断裂，这会引发严重事故。总而言之，城市高层建筑发生沉降会对燃气管道造成不良影响，因此，在进行燃气管道设计时，要在对城市高层建筑情况进行全面分析基础上，分析沉降现象。设计人员在对城市高层建筑具体情况进行合理分析基础上，依据案例情况，完成相应设计作业，对燃气管道的具体布局情况优化，做好相应设计作业。依据具体情况构建合理预防，防止城市高层建筑下沉出现伸缩补偿管道带来的抗力，避免燃气管道在投入应用后而出现断裂。因此，应当在适当引入金属软管的同时，通过对波纹管随外力而变形特性进行应用，减少燃气引入管道形成的应力，实现对城市高层建筑下沉的合理补偿，保护燃气管道，避免其遭受破坏。金属波纹管在具有补偿大、耐热、耐腐蚀、抗疲劳性强等多项优点，因此，可以长期应用。

3.7 燃气管道附加压头

城市高层建筑中燃气管道具有波动大和长的附加压力等，针对燃气管道来说，这些特性都对燃气管道施工作业开展造成不良影响。可见，如何做好空气密度和燃气设计比利时确保燃具稳定关键。对于较高层的燃气管道来说，针对不同密度空气和燃气管道密度都具有不同额外压力，而增加压力波动会导致燃具能处于超正常燃烧状态，这会对用户正常应用燃气造成不良影响，会出现熄火、回火等不良现象。因此，可以通过利用燃气管道附加压头方式消除和限制燃气管道额外压力，同时，通过这一方式，能够保证燃气管道在运行时的稳定性、安全性。