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摘 要：随着我国社会经济的发展，推动了我国的城市化进程。高层建筑逐步成为城市的重要组成部分的同时，其安全问题也备受社会各界的关注。作为人们日常生活的重要能源，燃气管道的安全设计关系着高层建筑的安全性。因此，必须重视高层建筑燃气管道的安全设计。本文将简单介绍高层建筑中燃气管道常见的安全问题，分析高层建筑燃气管道的安全设计要点，为相关工作者提供参考。
关键词：高层建筑；燃气管道；安全设计
中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0349-02
1 引 言
高层建筑的应用，极大的缓解了城市建设用地的紧张。由于高层建筑的人口密集度相对较大，内部结构复杂，因此对其的消防等安全要求更高。此外，高层建筑本身自重较大，可能存在一定的沉降問题，影响着燃气管道的安全性，如果处理不当，很可能发生严重的事故。因此，研究分析高层建筑燃气管道设计具有重要的现实意义。
2 高层建筑燃气管道安全主要影响
2.1 建筑物沉降对燃气管道安全的影响
高层建筑物受地质条件以及其自重大的影响，在使用过程中会出现沉降问题。由于建筑物内部的燃气管道处于相对静止状态，当建筑物发生沉降时，会给燃气管道带来较大的切应力，严重可以发燃气管道产生断裂，从而引发燃气泄漏等严重的安全事故。
2.2 管道选线不合理对燃气管道安全的影响
燃气管道的设计工作对其安全性的影响具有决定性的作用。一方面受工程造价的影响，燃气管道的材料选择可能出现问题，另外一方面，在进行管道设计过程中，未能结合建筑物的实际结构情况以及建筑图纸进行设计，导致燃气管道的设计不合理，很容易导致是在施工过程中，出现严重的燃气安全事故。
2.3 建筑的附加压力对燃气管道安全的影响
高层建筑本身具有高度高，自重大的特点，会对其内部的燃气管道造成一定的附加压力。如果在进行燃气管道设计过程中，燃气管道受到的建筑物附加压力，超过其承载能力，会出现变形甚至断裂的情况发生，从而引发燃气泄漏甚至爆炸等安全事故。
3 高层建筑燃气设计的消防安全要求
3.1 紧急切断阀系统
根据我国燃气管道相关设计要求，在进行高层建筑燃气管道设计时，应在燃气管道的总管处设置紧急切断阀系统。常见的紧急切断阀结构如下：
（1）无手动气动切断阀：在正常情况下，利用氮气的压力，确保切断阀处于开启状态。当发生燃气泄漏等情况时，相关工作人员将切断阀的球阀开启，释放其中的氮气，由于压力降低，切断阀会自动进入到关闭状态。为了方便日后的维护和检修方便，还应设置旁通管和旁通阀门。
（2）带手动气动紧急切断阀：这种切断阀的特点是可以实现手动和自动操作两种方式，更能使用各种紧急情况下的燃气管道切断，在现阶段的高层建筑燃气管道设计中应用较为广泛。由于在进行高层建筑燃气管道设计过程中，氮气管的施工相对复杂，所以现阶段大多设计中采用电动控制切断阀。当燃气事故或者火灾事故发生时，相关消防工作人员可以启动开关，通过电动的方式对紧急切断阀进行关闭，确保燃气安全。如果在火灾发生过程中，导致自动控制系统受到损坏，也可以采用手动的方式对切断阀进行关闭。
3.2 防雷、防静电及防腐
雷电、静电等也是影响燃气管道安全的重要因素之一。广东省多雷雨天气，雷电对燃气管道的影响十分严重，因此，在进行高层建筑燃气管道安全设计过程中，应重视相关的设计，主要设计要点如下：
（1）对于燃气管道的防雷设计过程中，应将燃气管道以及阀门箱重点进行防雷连接，与高层建筑的避雷带至少要有两处以上的连接。
（2）进行避雷带连接时，应进行圆钢双面焊接工艺，焊接的长度应大于圆钢直径的6倍，同时对焊接处做好相关的防腐处理工作。
（3）防雷接地装置的冲击接地电阻应不大于10Ω，燃气管道的静电接地电阻应小于100Ω。进行管道和设备法兰连接时，一般采用铜片跨接的方式。采用圆钢进行螺纹连接，且要求电阻值应大于0.03Ω。
（4）为了避免燃气管道受到腐蚀的影响，产生安全事故，应对室外的燃气管道进行防腐处理。尤其是广东省属于高热高潮时环境，更容易导致室外的燃气管道产生腐蚀。在进行防腐施工时，首先应确保钢管表面清洁、无锈迹，然后对钢管进行防腐漆涂刷，一般先采用P207防腐漆进行第一遍涂刷，再采用P205防腐漆，再涂刷两道银粉漆，最后表面涂刷黄色标志进行管道区分。
3.3 高层建筑燃气用户安全防护
（1）燃气式热水器：部分城市的高层用户，采用燃气式热水器。这也对燃气管道的安全造成了一定程度的影响，因此，在热水器的选择时，应选择符合要求的标准燃气式热水器。
（2）燃具的日常维护：由于燃具与燃气管道相连接管道大部分采用胶管，长时间的使用会导致胶管产生老化或者损坏的问题，给居民的安全用气带来了巨大的安全威胁。因此，在进行相关的燃气管道设计时，应采用新型材质的连接管道，并叮嘱用户加强对管道的维护和保养工作。
（3）用户端燃气浓度报警装置：为了保障用户的安全用气，可以在用户端设置燃气浓度报警装置和自动切断装置，当用户端管道出现燃气泄漏事故时，相关报警装置可以第一时间检测到燃气泄漏，产生报警信息，并联动自动切断装置，将燃气管道关闭，从而降低燃气泄漏造成的危险，保障居民的安全。
4 城市高层建筑燃气管道的安全设计
以广州市的高层建筑燃气管道设计为例，对其具体设计进行分析：
4.1 解决高层建筑沉降问题的设计措施
前文提到，高层建筑的沉降会导致燃气管道的承受应力增加，从而引发断裂等安全事故的发生。广州市在进行高层管道设计时，采用上行下给的方式，燃气管道从市政引入后，到达高层建筑的楼顶形成环状，再通过分别的下降立管，以中压进户的方式进入到用户家庭中。具体措施如下： （1）对于燃气管道的上升管，以及庭院管相连接部位，采用煨弯的方式，从而降低对焊接的工艺使用，同时对必须采用焊接的部位，进行100%的探伤，确保焊接部位无缝隙。此外，在进行此部分施工时，时间应选择高层建筑建成一段事件后，沉降问题已经趋于稳定的状态下施工，有利于降低沉降问题对接口处所造成的应力。
（2）对于上升管，设置紧急切断阀后，为了避免沉降对燃气管道产生的印象，在官道上采用多彎头组合。
（3）如果高层建筑所处的地质环境较差，产生的沉降幅度较大，可以在上升管处设计30～50cm的金属软管，用来降低沉降造成的影响。
4.2 燃气管道支架及穿墙保护设计
（1）支架设计：广州市对于高层建筑的燃气管道设计时，采用沿建筑物的外墙进行施工建设。每间隔3m距离设置一个支架。此外，除了固定支架外，其他的支架均采用管卡式活动支架。
（2）预留套管及预留洞：在进行燃气管道施工时，大多采用套管预留的方式，套管的直径较燃气管道的直径大两号。施工过程中可以采用玻璃胶或者其他材料对套管和燃气管之间的缝隙进行填充。套管的使用可以降低墙体对燃气管的腐蚀和破坏，同时还能补偿燃气管伸缩产生的位移，避免出现燃气管因应力作用产生损坏。
4.3 燃气立管的应力计算及其补偿措施
由于高层建筑较高，相对应的燃气管道的长度也较长，在自重的影响下，管道受到温度变化的影响，会出现一定的压缩应力和热胀冷缩。都会对管道本身造成移动程度的破坏，引发安全事故。
（1）压缩应力补偿：广州市高层建筑燃气供应一般采用中压进户方式，中压立管均为10#或20#无缝钢管。为了降低压缩应力对燃气管道的影响，使其自重均匀分配，再设计过程中，应按照高层建筑的标准层高进行固定支架的设计。同时，为了提升对管道的自重承受能力，应在立管的底部增设固定支架。
（2）热胀冷缩补偿：管道的热胀冷缩与管道的材料选择和周边环境的温度有较大关系（如表1），因此在进行管道设计时，可以采用特殊的设计，例如：Z型补偿器、Ⅱ型补偿器和波纹补偿器等。
5 结 语
综上所述，随着高层建筑项目的日渐增多，燃气管道安全设计问题必然成为社会关注的焦点问题。在进行设计过程中，必须综合考虑各方面因素，结合建筑结构实际情况，选择相对经济和安全的设计方案，确保用户的用气安全。相关工作者应当积极提升自身专业能力，有效的降低建筑沉降问题、雷电问题等对燃气管道的影响，推动我国高层建筑行业的可持续发展。
参考文献
[1]祝 达.城市高层建筑燃气管道安全设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2015（3）.
[2]关昊如.城市高层建筑燃气管道安全设计探讨[J].房地产导刊，2016（30）.
[3]秦 娜，王丙涛，唐梦琢.高层建筑燃气管道设计与安全分析[J].城市建设理论研究：电子版，2015（5）.
[4]黄 山.高层建筑燃气管道的安全设计分析[J].化工设计通讯，2017，43（11）.
收稿日期：2018-5-21
关键词：高层建筑；燃气管道；安全设计
中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0349-02
1 引 言
高层建筑的应用，极大的缓解了城市建设用地的紧张。由于高层建筑的人口密集度相对较大，内部结构复杂，因此对其的消防等安全要求更高。此外，高层建筑本身自重较大，可能存在一定的沉降問题，影响着燃气管道的安全性，如果处理不当，很可能发生严重的事故。因此，研究分析高层建筑燃气管道设计具有重要的现实意义。
2 高层建筑燃气管道安全主要影响
2.1 建筑物沉降对燃气管道安全的影响
高层建筑物受地质条件以及其自重大的影响，在使用过程中会出现沉降问题。由于建筑物内部的燃气管道处于相对静止状态，当建筑物发生沉降时，会给燃气管道带来较大的切应力，严重可以发燃气管道产生断裂，从而引发燃气泄漏等严重的安全事故。
2.2 管道选线不合理对燃气管道安全的影响
燃气管道的设计工作对其安全性的影响具有决定性的作用。一方面受工程造价的影响，燃气管道的材料选择可能出现问题，另外一方面，在进行管道设计过程中，未能结合建筑物的实际结构情况以及建筑图纸进行设计，导致燃气管道的设计不合理，很容易导致是在施工过程中，出现严重的燃气安全事故。
2.3 建筑的附加压力对燃气管道安全的影响
高层建筑本身具有高度高，自重大的特点，会对其内部的燃气管道造成一定的附加压力。如果在进行燃气管道设计过程中，燃气管道受到的建筑物附加压力，超过其承载能力，会出现变形甚至断裂的情况发生，从而引发燃气泄漏甚至爆炸等安全事故。
3 高层建筑燃气设计的消防安全要求
3.1 紧急切断阀系统
根据我国燃气管道相关设计要求，在进行高层建筑燃气管道设计时，应在燃气管道的总管处设置紧急切断阀系统。常见的紧急切断阀结构如下：
（1）无手动气动切断阀：在正常情况下，利用氮气的压力，确保切断阀处于开启状态。当发生燃气泄漏等情况时，相关工作人员将切断阀的球阀开启，释放其中的氮气，由于压力降低，切断阀会自动进入到关闭状态。为了方便日后的维护和检修方便，还应设置旁通管和旁通阀门。
（2）带手动气动紧急切断阀：这种切断阀的特点是可以实现手动和自动操作两种方式，更能使用各种紧急情况下的燃气管道切断，在现阶段的高层建筑燃气管道设计中应用较为广泛。由于在进行高层建筑燃气管道设计过程中，氮气管的施工相对复杂，所以现阶段大多设计中采用电动控制切断阀。当燃气事故或者火灾事故发生时，相关消防工作人员可以启动开关，通过电动的方式对紧急切断阀进行关闭，确保燃气安全。如果在火灾发生过程中，导致自动控制系统受到损坏，也可以采用手动的方式对切断阀进行关闭。
3.2 防雷、防静电及防腐
雷电、静电等也是影响燃气管道安全的重要因素之一。广东省多雷雨天气，雷电对燃气管道的影响十分严重，因此，在进行高层建筑燃气管道安全设计过程中，应重视相关的设计，主要设计要点如下：
（1）对于燃气管道的防雷设计过程中，应将燃气管道以及阀门箱重点进行防雷连接，与高层建筑的避雷带至少要有两处以上的连接。
（2）进行避雷带连接时，应进行圆钢双面焊接工艺，焊接的长度应大于圆钢直径的6倍，同时对焊接处做好相关的防腐处理工作。
（3）防雷接地装置的冲击接地电阻应不大于10Ω，燃气管道的静电接地电阻应小于100Ω。进行管道和设备法兰连接时，一般采用铜片跨接的方式。采用圆钢进行螺纹连接，且要求电阻值应大于0.03Ω。
（4）为了避免燃气管道受到腐蚀的影响，产生安全事故，应对室外的燃气管道进行防腐处理。尤其是广东省属于高热高潮时环境，更容易导致室外的燃气管道产生腐蚀。在进行防腐施工时，首先应确保钢管表面清洁、无锈迹，然后对钢管进行防腐漆涂刷，一般先采用P207防腐漆进行第一遍涂刷，再采用P205防腐漆，再涂刷两道银粉漆，最后表面涂刷黄色标志进行管道区分。
3.3 高层建筑燃气用户安全防护
（1）燃气式热水器：部分城市的高层用户，采用燃气式热水器。这也对燃气管道的安全造成了一定程度的影响，因此，在热水器的选择时，应选择符合要求的标准燃气式热水器。
（2）燃具的日常维护：由于燃具与燃气管道相连接管道大部分采用胶管，长时间的使用会导致胶管产生老化或者损坏的问题，给居民的安全用气带来了巨大的安全威胁。因此，在进行相关的燃气管道设计时，应采用新型材质的连接管道，并叮嘱用户加强对管道的维护和保养工作。
（3）用户端燃气浓度报警装置：为了保障用户的安全用气，可以在用户端设置燃气浓度报警装置和自动切断装置，当用户端管道出现燃气泄漏事故时，相关报警装置可以第一时间检测到燃气泄漏，产生报警信息，并联动自动切断装置，将燃气管道关闭，从而降低燃气泄漏造成的危险，保障居民的安全。
4 城市高层建筑燃气管道的安全设计
以广州市的高层建筑燃气管道设计为例，对其具体设计进行分析：
4.1 解决高层建筑沉降问题的设计措施
前文提到，高层建筑的沉降会导致燃气管道的承受应力增加，从而引发断裂等安全事故的发生。广州市在进行高层管道设计时，采用上行下给的方式，燃气管道从市政引入后，到达高层建筑的楼顶形成环状，再通过分别的下降立管，以中压进户的方式进入到用户家庭中。具体措施如下： （1）对于燃气管道的上升管，以及庭院管相连接部位，采用煨弯的方式，从而降低对焊接的工艺使用，同时对必须采用焊接的部位，进行100%的探伤，确保焊接部位无缝隙。此外，在进行此部分施工时，时间应选择高层建筑建成一段事件后，沉降问题已经趋于稳定的状态下施工，有利于降低沉降问题对接口处所造成的应力。
（2）对于上升管，设置紧急切断阀后，为了避免沉降对燃气管道产生的印象，在官道上采用多彎头组合。
（3）如果高层建筑所处的地质环境较差，产生的沉降幅度较大，可以在上升管处设计30～50cm的金属软管，用来降低沉降造成的影响。
4.2 燃气管道支架及穿墙保护设计
（1）支架设计：广州市对于高层建筑的燃气管道设计时，采用沿建筑物的外墙进行施工建设。每间隔3m距离设置一个支架。此外，除了固定支架外，其他的支架均采用管卡式活动支架。
（2）预留套管及预留洞：在进行燃气管道施工时，大多采用套管预留的方式，套管的直径较燃气管道的直径大两号。施工过程中可以采用玻璃胶或者其他材料对套管和燃气管之间的缝隙进行填充。套管的使用可以降低墙体对燃气管的腐蚀和破坏，同时还能补偿燃气管伸缩产生的位移，避免出现燃气管因应力作用产生损坏。
4.3 燃气立管的应力计算及其补偿措施
由于高层建筑较高，相对应的燃气管道的长度也较长，在自重的影响下，管道受到温度变化的影响，会出现一定的压缩应力和热胀冷缩。都会对管道本身造成移动程度的破坏，引发安全事故。
（1）压缩应力补偿：广州市高层建筑燃气供应一般采用中压进户方式，中压立管均为10#或20#无缝钢管。为了降低压缩应力对燃气管道的影响，使其自重均匀分配，再设计过程中，应按照高层建筑的标准层高进行固定支架的设计。同时，为了提升对管道的自重承受能力，应在立管的底部增设固定支架。
（2）热胀冷缩补偿：管道的热胀冷缩与管道的材料选择和周边环境的温度有较大关系（如表1），因此在进行管道设计时，可以采用特殊的设计，例如：Z型补偿器、Ⅱ型补偿器和波纹补偿器等。
5 结 语
综上所述，随着高层建筑项目的日渐增多，燃气管道安全设计问题必然成为社会关注的焦点问题。在进行设计过程中，必须综合考虑各方面因素，结合建筑结构实际情况，选择相对经济和安全的设计方案，确保用户的用气安全。相关工作者应当积极提升自身专业能力，有效的降低建筑沉降问题、雷电问题等对燃气管道的影响，推动我国高层建筑行业的可持续发展。
参考文献
[1]祝 达.城市高层建筑燃气管道安全设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2015（3）.
[2]关昊如.城市高层建筑燃气管道安全设计探讨[J].房地产导刊，2016（30）.
[3]秦 娜，王丙涛，唐梦琢.高层建筑燃气管道设计与安全分析[J].城市建设理论研究：电子版，2015（5）.
[4]黄 山.高层建筑燃气管道的安全设计分析[J].化工设计通讯，2017，43（11）.
收稿日期：2018-5-21