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摘要：文章对高层建筑燃气引入管设计、取材、应力补偿、暗设等方面进行了分析，为改进设计、提高安全性能提供了方案指导。
关键词：燃气引入管；应力补偿；井中设置
高层建筑特点，突出表现在下列几方面：（１）建筑外形高大，装修华丽有特色；内部附属设施齐全，结构复杂繁多；（２）人员活动频繁集中，人口相对密度大；（３）建筑设计标准高，防火规格严。④将优质燃气放在首选能源消费之位。本文结合高层建筑特点，重点阐明燃气设计中的若干问题。
一、高层建筑对燃气引入管的影响分析及处理措施
由于防冻等原因，在设计室内燃气管道时。燃气引入管一般选择埋地引入。高层建筑由于建筑高、自重大，本身的自然沉降量也大，从而使埋地的引入管承受的压力增大。而建筑
物基础周围如果为非原土层，同样会导致建筑物周围的土壤产生不均匀沉降．其沉降范围和面积都大。这种沉降将直接影响引人管的安全运行，造成引入管变形、扭曲或断裂，导致燃气泄露。
對于单层及多层建筑物，由于沉降量小，对燃气引入管的影响也比较小，通常采用将穿过建筑物基础或墙的燃气引入管设置在套管中。一般是将套管直径取大于引入管直径一号即可。这样，即使建筑物有小量沉降，也不致使燃气引入管因受力而损坏。
对于高层建筑，由于高度越来越高，自重越来越大，如果建筑物周围的地质条件较好，地耐力较高，建筑物基础又坐落在原土层上，那么l5层以下的建筑用加大套管的办法是可行的。套管直径一般可选1．2～1．5倍的沉降量，并在套管与引入管问添加柔性材料封堵。但是，对于15层以上建筑，其基础周围又非原土层．那么建筑物基础及基础周围土壤的不均匀沉降将对埋地引人管的影响极大，仅用加大套管的方式是不可行的。因为无论基础发生何种沉降，都将导致埋地引入管产生位移、变形，如果其变形应力超过管道的许用应力，引人管就会被拉裂。
（一）采用局部柔性管材做引入管
采用局部柔性管材做引入管是最简单的处理办法。例如近几年米使用的聚乙烯塑料管(简称PE管)。其柔韧性、耐腐蚀性良好，并有较高的断裂延伸率(国际燃气用埋地聚乙烯管材GB15558—1995中规定其断裂伸长率高于350％)。考虑到管道的安全性，在实际工程设计中设定许用延伸率低于或等于300％。利用PE管的这一特性，可在引入管前增加一段PE管。PE管的长度L可根据所需的补偿量来计算确定。
（二）采用波纹管做补偿
波纹管补偿器系利用其波纹的横向位移对管道进行补偿，该种方式结构紧凑，补偿能力大，管道耐压性好，用不同的安装方式可对管道的轴向及径向变形进行补偿，波纹管朴偿器在安装时应进行预冷紧，并使冷紧量大于或等于建筑物的沉降量。选择波纹管朴偿器的单向膨胀量要大于预冷紧量。
（三）采用金属软管做补偿
用金属软管做引入管的补偿，其补偿性能类似波纹管补偿，当中R为金属软管实际的弯曲半径，其数值应大于金属软管的最小弯曲半径。在安装时，也要进行预冷紧，冷紧量要大于建筑物的沉降量，金属软管的长度L要同时满足弯曲半径R及冷紧量的要求。
二、燃气立管应力补偿措施
高层建筑因立管较长、管道自重大，管道上会产生压缩应力。因受环境温度变化影响，立管会产生胀缩变形和热应力。另外，高层建筑物在受到风荷载和可能发生地震影响时均会产生一定的摆动，燃气立管因此产生弯曲应力。上述三种应力在高层建筑设计时均不可忽视，设计不当有可能使管道自身和支架达到破坏的程度．而造成管道弯曲、断裂．致使燃气泄露，引发事故。
（一）压缩应力的补偿措施
为使立管自重得到均匀分摊，通常在设计中每一层设一支架，免立管底郁压缩应力过于集中。此外，在立管底郁设置稳定的固定支架，以进一步承受立臂自重。
（二）热应力的补偿措施
设计中采用安装Z型补偿器、Ⅱ型(Q)补偿器、波纹补偿器等形式。采用每隔六层将管道安装成型，利用其自然伸缩补偿，效果也较好。
（三）弯曲应力
高层建筑(超高层脒外)，燃气管道一般在采取伸缩补偿及承重支撑等措施后，产生弯曲应力对燃气管道的影响可忽略不计。
三、燃气管道的暗设
在讨论燃气管道井设计前，先分析一下暗设的燃气管道(以下简称“暗管”)的情况。暗设的燃气管道大致可分为四种类型：(1)设置在专业的管道井、管槽内(一般在竖直方向)；(2)设置在天花吊顶内(水平方向)；(3)直接埋设(可水平或竖直方向)；(4)设置在专用的沟管内(一般在水平方向)。
对于(1)、(2)种情形，由于有内部空间，因此对通风及报警要求较高。对于(3)、(4)种情况，特别是(3)则偏重于对管道防腐的要求。
（一）表面防泄漏
对于防管道泄漏，一般的做法是加钢制套管。但实际上，套管的施工是相当困难的。目前一些地区(如广州)已尝试使用“热收缩套(胶带)”作为管道表面防泄漏的措施。该材料原本作防腐材料用，但通过实践，发现其除有良好的防腐性能外，还有密封性好、施工简单、重量轻、有较好的防火性，值得尝试。为了测试其密封性，他们曾在0．1MPa压力下，经热收缩套密封后未发现漏气。实际上，目前热收缩套还仅用在低压管中，经过一段时间的运行，效果良好。
（二）燃气管道的直埋
这是在人户管道设计时最常见的情况。根据《城镇燃气设计规范》7．2．17条第(3)款的要求，直埋管道仅局限于实验室和工业用户，但实际上，在一些高级公共建筑及房地产项目中，开发商会根据国际上的通用作法，要求燃气管道暗埋。这就要求我们对材质、连接方式、埋设环境、防腐要求等制定相应的规定及验收要求。
需要说明的是：直埋燃气管道在理论上可以检修，但在实际操作中，几乎是不太可能。因此，一定要强调防腐及施工质量。同时，我们也会建议用户，如非必须，尽量不要采用直埋的方式。
（三）吊顶天花中的燃气管
在《城镇燃气设计规范》中，对设置于天花吊顶中的燃气管道没有提出明确的要求。我们考虑的重点仍是通风问题，对于大型的公共建筑，通常设有集中抽风系统，相对容易解决。而对于住宅房间，在天花吊顶内设抽风系统是不现实的。为此，我们主要是要求吊顶天花的透气性及可以检修，不得全密封，如果可能，应在燃气管道的下方设置可透气的天花，其目的是在燃气泄漏时能及时被发现，以免酿成事故。
四、燃气管道在管道井中的设置
（一）管道井的通风
在1995年11月颁布实施的《高层民用建筑设计防火规范》中，对管道井的作法有明确的要求，公安消防部门也较注重管道井的通风问题，因此，我们在设计时都会明确要求建设单位要保证有足够的通风。比如：管道井临外墙时，要求临外墙一侧开透气窗；当管道井在建筑内部而不临外墙时，则要求设置换气系统(包括如排气扇、中央抽风等)。设计时还要特别强调：在正式施工前，燃气管道井的做法必须获得公安消防部门的认可。
（二）对与燃气管道同井的其他管线的要求
在实际设计中，最有疑问的是与排水管及通讯电缆的同井问题，在《城镇燃气设计规范》7．2．17条第(4)款中，未有说明，我们参照其他地区的做法，认为，只要做好安全措施，是有可能消除安全隐患的。此外，我们对管道井内各种管线之间的距离也作了规定。
五、克服高层差引起的附加压头的影响
燃气与空气密度不同时，随着建筑物高度的增加，便会产生附加压头，当燃气的相对密度小于1时，且气体向上流动时便会产生向上的浮力，它有助于燃气向上流动，但附加压头过大时会产生灶前压力过高，引起燃烧不完全，而且燃具的工作压力是有一定的允许波动范围的(一般燃烧器具前允许压力为0 5—1．5 Pa)。为防止附加压头过大而引起底层用户点火困难或高层用户灶前超压脱火等现象，在燃气立管上每隔5—6层增设一分段阀门，作调节用，同时也为安全防火提供了依据。对于设计高度大于75 m的民用建筑燃气设计，还必须采取以下措施：如在立管上选择适当的位置设置低压调压器或
在楼层超过一定高度(此高度通过计算确定)后的用户灶前增设低用户调节器。
六、泄漏报警装置的设置
安装泄漏报警装置是我们在设计燃气管道时最常用的安全措施之一。不仅仅限于高层建筑使用，在其他安全性要求较高的地方也要求使用，其范围还包括：暗设的燃气管道；一些大型的重要的公共建筑；地下室内燃气管道。根据报警探头的有效范围，我们一般要求至少每10米设置一个探头，所有报警信号要求连到大楼的消防中心或值班室。
参考文献
[1]张琴. 内厨房燃气设计存在的问题及对策[J]. 工程与建设,2010.01.
[2]张玉梅,曾令璂. 城镇燃气设计规范与内厨房的安全供、用气[J]. 上海煤气,2009.05.
关键词：燃气引入管；应力补偿；井中设置
高层建筑特点，突出表现在下列几方面：（１）建筑外形高大，装修华丽有特色；内部附属设施齐全，结构复杂繁多；（２）人员活动频繁集中，人口相对密度大；（３）建筑设计标准高，防火规格严。④将优质燃气放在首选能源消费之位。本文结合高层建筑特点，重点阐明燃气设计中的若干问题。
一、高层建筑对燃气引入管的影响分析及处理措施
由于防冻等原因，在设计室内燃气管道时。燃气引入管一般选择埋地引入。高层建筑由于建筑高、自重大，本身的自然沉降量也大，从而使埋地的引入管承受的压力增大。而建筑
物基础周围如果为非原土层，同样会导致建筑物周围的土壤产生不均匀沉降．其沉降范围和面积都大。这种沉降将直接影响引人管的安全运行，造成引入管变形、扭曲或断裂，导致燃气泄露。
對于单层及多层建筑物，由于沉降量小，对燃气引入管的影响也比较小，通常采用将穿过建筑物基础或墙的燃气引入管设置在套管中。一般是将套管直径取大于引入管直径一号即可。这样，即使建筑物有小量沉降，也不致使燃气引入管因受力而损坏。
对于高层建筑，由于高度越来越高，自重越来越大，如果建筑物周围的地质条件较好，地耐力较高，建筑物基础又坐落在原土层上，那么l5层以下的建筑用加大套管的办法是可行的。套管直径一般可选1．2～1．5倍的沉降量，并在套管与引入管问添加柔性材料封堵。但是，对于15层以上建筑，其基础周围又非原土层．那么建筑物基础及基础周围土壤的不均匀沉降将对埋地引人管的影响极大，仅用加大套管的方式是不可行的。因为无论基础发生何种沉降，都将导致埋地引入管产生位移、变形，如果其变形应力超过管道的许用应力，引人管就会被拉裂。
（一）采用局部柔性管材做引入管
采用局部柔性管材做引入管是最简单的处理办法。例如近几年米使用的聚乙烯塑料管(简称PE管)。其柔韧性、耐腐蚀性良好，并有较高的断裂延伸率(国际燃气用埋地聚乙烯管材GB15558—1995中规定其断裂伸长率高于350％)。考虑到管道的安全性，在实际工程设计中设定许用延伸率低于或等于300％。利用PE管的这一特性，可在引入管前增加一段PE管。PE管的长度L可根据所需的补偿量来计算确定。
（二）采用波纹管做补偿
波纹管补偿器系利用其波纹的横向位移对管道进行补偿，该种方式结构紧凑，补偿能力大，管道耐压性好，用不同的安装方式可对管道的轴向及径向变形进行补偿，波纹管朴偿器在安装时应进行预冷紧，并使冷紧量大于或等于建筑物的沉降量。选择波纹管朴偿器的单向膨胀量要大于预冷紧量。
（三）采用金属软管做补偿
用金属软管做引入管的补偿，其补偿性能类似波纹管补偿，当中R为金属软管实际的弯曲半径，其数值应大于金属软管的最小弯曲半径。在安装时，也要进行预冷紧，冷紧量要大于建筑物的沉降量，金属软管的长度L要同时满足弯曲半径R及冷紧量的要求。
二、燃气立管应力补偿措施
高层建筑因立管较长、管道自重大，管道上会产生压缩应力。因受环境温度变化影响，立管会产生胀缩变形和热应力。另外，高层建筑物在受到风荷载和可能发生地震影响时均会产生一定的摆动，燃气立管因此产生弯曲应力。上述三种应力在高层建筑设计时均不可忽视，设计不当有可能使管道自身和支架达到破坏的程度．而造成管道弯曲、断裂．致使燃气泄露，引发事故。
（一）压缩应力的补偿措施
为使立管自重得到均匀分摊，通常在设计中每一层设一支架，免立管底郁压缩应力过于集中。此外，在立管底郁设置稳定的固定支架，以进一步承受立臂自重。
（二）热应力的补偿措施
设计中采用安装Z型补偿器、Ⅱ型(Q)补偿器、波纹补偿器等形式。采用每隔六层将管道安装成型，利用其自然伸缩补偿，效果也较好。
（三）弯曲应力
高层建筑(超高层脒外)，燃气管道一般在采取伸缩补偿及承重支撑等措施后，产生弯曲应力对燃气管道的影响可忽略不计。
三、燃气管道的暗设
在讨论燃气管道井设计前，先分析一下暗设的燃气管道(以下简称“暗管”)的情况。暗设的燃气管道大致可分为四种类型：(1)设置在专业的管道井、管槽内(一般在竖直方向)；(2)设置在天花吊顶内(水平方向)；(3)直接埋设(可水平或竖直方向)；(4)设置在专用的沟管内(一般在水平方向)。
对于(1)、(2)种情形，由于有内部空间，因此对通风及报警要求较高。对于(3)、(4)种情况，特别是(3)则偏重于对管道防腐的要求。
（一）表面防泄漏
对于防管道泄漏，一般的做法是加钢制套管。但实际上，套管的施工是相当困难的。目前一些地区(如广州)已尝试使用“热收缩套(胶带)”作为管道表面防泄漏的措施。该材料原本作防腐材料用，但通过实践，发现其除有良好的防腐性能外，还有密封性好、施工简单、重量轻、有较好的防火性，值得尝试。为了测试其密封性，他们曾在0．1MPa压力下，经热收缩套密封后未发现漏气。实际上，目前热收缩套还仅用在低压管中，经过一段时间的运行，效果良好。
（二）燃气管道的直埋
这是在人户管道设计时最常见的情况。根据《城镇燃气设计规范》7．2．17条第(3)款的要求，直埋管道仅局限于实验室和工业用户，但实际上，在一些高级公共建筑及房地产项目中，开发商会根据国际上的通用作法，要求燃气管道暗埋。这就要求我们对材质、连接方式、埋设环境、防腐要求等制定相应的规定及验收要求。
需要说明的是：直埋燃气管道在理论上可以检修，但在实际操作中，几乎是不太可能。因此，一定要强调防腐及施工质量。同时，我们也会建议用户，如非必须，尽量不要采用直埋的方式。
（三）吊顶天花中的燃气管
在《城镇燃气设计规范》中，对设置于天花吊顶中的燃气管道没有提出明确的要求。我们考虑的重点仍是通风问题，对于大型的公共建筑，通常设有集中抽风系统，相对容易解决。而对于住宅房间，在天花吊顶内设抽风系统是不现实的。为此，我们主要是要求吊顶天花的透气性及可以检修，不得全密封，如果可能，应在燃气管道的下方设置可透气的天花，其目的是在燃气泄漏时能及时被发现，以免酿成事故。
四、燃气管道在管道井中的设置
（一）管道井的通风
在1995年11月颁布实施的《高层民用建筑设计防火规范》中，对管道井的作法有明确的要求，公安消防部门也较注重管道井的通风问题，因此，我们在设计时都会明确要求建设单位要保证有足够的通风。比如：管道井临外墙时，要求临外墙一侧开透气窗；当管道井在建筑内部而不临外墙时，则要求设置换气系统(包括如排气扇、中央抽风等)。设计时还要特别强调：在正式施工前，燃气管道井的做法必须获得公安消防部门的认可。
（二）对与燃气管道同井的其他管线的要求
在实际设计中，最有疑问的是与排水管及通讯电缆的同井问题，在《城镇燃气设计规范》7．2．17条第(4)款中，未有说明，我们参照其他地区的做法，认为，只要做好安全措施，是有可能消除安全隐患的。此外，我们对管道井内各种管线之间的距离也作了规定。
五、克服高层差引起的附加压头的影响
燃气与空气密度不同时，随着建筑物高度的增加，便会产生附加压头，当燃气的相对密度小于1时，且气体向上流动时便会产生向上的浮力，它有助于燃气向上流动，但附加压头过大时会产生灶前压力过高，引起燃烧不完全，而且燃具的工作压力是有一定的允许波动范围的(一般燃烧器具前允许压力为0 5—1．5 Pa)。为防止附加压头过大而引起底层用户点火困难或高层用户灶前超压脱火等现象，在燃气立管上每隔5—6层增设一分段阀门，作调节用，同时也为安全防火提供了依据。对于设计高度大于75 m的民用建筑燃气设计，还必须采取以下措施：如在立管上选择适当的位置设置低压调压器或
在楼层超过一定高度(此高度通过计算确定)后的用户灶前增设低用户调节器。
六、泄漏报警装置的设置
安装泄漏报警装置是我们在设计燃气管道时最常用的安全措施之一。不仅仅限于高层建筑使用，在其他安全性要求较高的地方也要求使用，其范围还包括：暗设的燃气管道；一些大型的重要的公共建筑；地下室内燃气管道。根据报警探头的有效范围，我们一般要求至少每10米设置一个探头，所有报警信号要求连到大楼的消防中心或值班室。
参考文献
[1]张琴. 内厨房燃气设计存在的问题及对策[J]. 工程与建设,2010.01.
[2]张玉梅,曾令璂. 城镇燃气设计规范与内厨房的安全供、用气[J]. 上海煤气,2009.05.