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摘要：高层建筑的火灾危险性高，消防要求高，燃气作为一种易燃、易爆的气体，一旦泄漏，易发生爆炸或爆燃，会给居民的生命财产造成不可估量的损失，也会给燃气公司的经营带来无可挽回的损失。本文将针对高层建筑燃气管道设计、燃气立管的伸缩与补偿以及解决高层建筑燃气设计中的问题的措施进行简要分析。
关键词：高层建筑；燃气管道；管道设计；措施
中图分类號：TU208文献标识码： A
引言
当前高层已经是我们生活中非常常见的建筑了。由于其独特性，在设计供气体系的时候，要认真处理的要素非常多。像是其附加压力，下沉情况等等。同时还要确保技术优秀，保证群众用气的安全性能高。
一、高层建筑燃气管道设计
1、高层建筑的附加压力
民用燃气管线系统多采用楼栋调压箱后低压入户，在计算低压燃气管道阻力时，对高层建筑立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力 燃气的附加压力按下式计算：
△H=9.8×（PK-Pm）×h
式中：△H——燃气的附加压力（Pa）；
PK；Pm——分别为空气 燃气密度（kg/m3）；
H——燃气管道起点至终点高程差（m）。
通过上式取PK；Pm分别为1.205和0.7134可计算出 H=4.818h，即高度上升一米，管道附加压力增加4.818Pa。我国一般民用燃灶具额定压力Pn为 2000Pa，按《城镇燃气设计规范》要求，燃气设备前的燃气压力应在0.75-1.5Pn范围内，即1500Pa-3000Pa范围内波动，仍能达到灶具燃烧的要求 若超出此范围，则会出现燃烧不稳定，出现脱火、回火或不完全燃料产生CO气体，导致发生安全事故。按广东地区一般调压箱后压力为 2200-2500Pa，取最不利因素，沿途管线无用气单位，管阻接近于0，压力表取100Pa计算，则最高用气点高程差在124米范围内灶具前压力仍小于3000Pa，故在非超高层建筑（高>100米）中，不计燃气附加压力作用仍能满足供气要求，但为减少用户灶前压力波动范围，平稳供气，仍需采用分层变径，缩小立管管径，增加管道阻力来减少附加压力的影响。如广东某住宅花园，为30层近100米高层建筑，通过水力计算，采用变径设计，1-11楼为 45 管道，12-16 楼为38管道，17-27楼为32管道，28-30楼为25管道，有效地将各层灶前额定压力（正常用气情况下）控制为100Pa范围内 对于少数的超高层建筑，可采用分层供气或采用中压入户，用户表前设中-低压调压阀来达到平稳供气的目地。
2、高层建筑地基沉降的影响
对于高层住宅的燃气引入管除了按《城镇燃气设计规范》进行设计外，还应该结合当地地质情况重点考虑高层建筑沉降所引起的燃气引入管补偿问题，以防止燃气引人管由于建筑物的沉降而被挤压变形、断裂从而产生安全事故燃气引入管一般和建筑物成垂直布置并穿越建筑物的墙体，受力情况主要是由于建筑物沉降对管道所产生的横向剪切力。对于普通的民用建筑（10层以下、沉降量在50mm以下），一般采用大直径套管来抵消建筑物沉降对燃气引入管所产生的影响。而随着建筑物高度的增加，显然，一味地用增大套管直径的方法来消除建筑物沉降对燃气引入管的影响是不现实的。
二、燃气立管的伸缩与补偿
1、燃气立管自重与热伸缩
高层住宅立管的自重和热胀冷缩产生的推力在达到一定程度时，燃气管道会产生变形、扭曲、断裂，引发事故。对于管道自重在立管底部设固定支座以承受立管自重，并在每层设管夹限定立管。对于热伸缩立管因环境温度变化热胀冷缩，应以立管底部为固定端，顶端为自由端，使之有自由伸缩的余地；也可在立管适当位置设置一个或多个波纹补偿器进行补偿。立管穿楼板、楼梯平台、墙壁时应设置预埋套管，套管与管道之间用填料填实，这时套管部分相当于滑动支架，有利于轴向移动。在实际工程中对于高层住宅克服燃气立管自重与热伸缩在立管底部设稳定的固定管座，在每一层用角钢固定立管用以承受立管自重。同时每隔两层设一活接，每隔七层设一分段阀门，根据伸缩量在合适位置设一个或多个波纹补偿器克服管道热伸缩的影响。
2、立管的变形补偿
对于高层来讲，其燃气管线的立管的长度很长，在管线从最初的安装到后续的运作时期，因为外在的气温会改变，所以管体中形成的温差会使管道形成一定的应力，同时管线本身的自重同样会作用于管线，使得其下降，而且顺着轴向产生形变。高层建筑室内的燃气管道一般使用钢管，其变形量的计算公式为：ΔL=0.012Δt×L。其中，ΔL为燃气管道的变形量，L为立管的长度，Δt为燃气管道安装以及燃气供应运行中产生的最大温差。在对立管的应力补偿设计中，首先，应根据高层建筑燃气设计的具体数值计算出立管的最大变形量，同时在立管上设置波纹管，进行分段设置，由此设置的波纹管将根据立管的形变而伸缩，并且抵消立管的温差应力；其次可在立管的底部设置支撑墩，减少立管由于温度差异导致的管道形变；最后，还可在立管上使用挠变管道补偿装置，在一定程度上还可减少高层建筑震动对燃气管道的影响。在开展补偿设计工作的时候，通常会用到如下的几个措施。第一，在立管的下方设置一个支撑，在立管上方设置多个波浪形状的管道，由于该管会随着立管的变动而出现变化，吸收掉立管的温差应力，使立管上的应力消失；其二，采用在立管设置挠变管道补偿装置，这种方法还可以消除建筑物震动时对管道的影响。
三、解决高层建筑燃气设计中的问题的措施
1、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10Ω、静电接地电阻应小于100Ω，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。
2、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。
3、设计人员要相应的去提高自身的职业素质
对于与专业有关的能力要进一步的去培养，增强自己的服务意识，了解新的知识和新技术的动态，建立起以人为本的设计观念。在设计时要有对自己、对用户负责的态度去设计，考虑问题时要全面合理，在做完时要有令人满意的结果，可以从以下几个方面去改进燃气管道设计：设计人员在设计时，首先要去站在用户的角度考虑问题，把设计规范运用的更加灵活，既不要死搬硬套，也不要全部否认。在设计时，第一是要保证设计和施工的安全，第二就是尽量的去满足用户对于美观和实用的要求。在如今的楼房的设计时，大部分是没有把煤气管道的安装位置考虑在设计范围内的，这就会导致燃气公司在进行室内设计时的操作困难，厨房里面没有了方便用户使用的合适位置。所以，燃气的公司要与建筑的设计单位互相去协调沟通，如果发现相关的问题，可以在施工前的建筑图纸的会审时提出来，这样就会尽早的解决问题，为了燃气管道的入户设计和安装打下一个好的基础。
随着社会的进步和人类文明的发展，城市燃气管道已经成为人们生活必不可少的设施之一。在进行燃气设计时考虑不周或处理不当，就可能引发管道的损坏，燃气管道一旦损坏、泄漏，将会引起爆炸和火灾等恶性事故的发生，因此，在设计和施工的过程中对于其防腐、变性补偿及安全性的考虑是十分必要的。
参考文献
[1]严铭卿等.燃气工程设计手册[M].中国建筑工业出版社，2009.
[2]董朝晖.浅谈建筑燃气管道的设计与施工[J].价值工程，2011（16）.
[3]赵国利.高层建筑燃气管道的设计问题分析及解决方法的讨论[J].黑龙江科技信息，2013（20）
关键词：高层建筑；燃气管道；管道设计；措施
中图分类號：TU208文献标识码： A
引言
当前高层已经是我们生活中非常常见的建筑了。由于其独特性，在设计供气体系的时候，要认真处理的要素非常多。像是其附加压力，下沉情况等等。同时还要确保技术优秀，保证群众用气的安全性能高。
一、高层建筑燃气管道设计
1、高层建筑的附加压力
民用燃气管线系统多采用楼栋调压箱后低压入户，在计算低压燃气管道阻力时，对高层建筑立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力 燃气的附加压力按下式计算：
△H=9.8×（PK-Pm）×h
式中：△H——燃气的附加压力（Pa）；
PK；Pm——分别为空气 燃气密度（kg/m3）；
H——燃气管道起点至终点高程差（m）。
通过上式取PK；Pm分别为1.205和0.7134可计算出 H=4.818h，即高度上升一米，管道附加压力增加4.818Pa。我国一般民用燃灶具额定压力Pn为 2000Pa，按《城镇燃气设计规范》要求，燃气设备前的燃气压力应在0.75-1.5Pn范围内，即1500Pa-3000Pa范围内波动，仍能达到灶具燃烧的要求 若超出此范围，则会出现燃烧不稳定，出现脱火、回火或不完全燃料产生CO气体，导致发生安全事故。按广东地区一般调压箱后压力为 2200-2500Pa，取最不利因素，沿途管线无用气单位，管阻接近于0，压力表取100Pa计算，则最高用气点高程差在124米范围内灶具前压力仍小于3000Pa，故在非超高层建筑（高>100米）中，不计燃气附加压力作用仍能满足供气要求，但为减少用户灶前压力波动范围，平稳供气，仍需采用分层变径，缩小立管管径，增加管道阻力来减少附加压力的影响。如广东某住宅花园，为30层近100米高层建筑，通过水力计算，采用变径设计，1-11楼为 45 管道，12-16 楼为38管道，17-27楼为32管道，28-30楼为25管道，有效地将各层灶前额定压力（正常用气情况下）控制为100Pa范围内 对于少数的超高层建筑，可采用分层供气或采用中压入户，用户表前设中-低压调压阀来达到平稳供气的目地。
2、高层建筑地基沉降的影响
对于高层住宅的燃气引入管除了按《城镇燃气设计规范》进行设计外，还应该结合当地地质情况重点考虑高层建筑沉降所引起的燃气引入管补偿问题，以防止燃气引人管由于建筑物的沉降而被挤压变形、断裂从而产生安全事故燃气引入管一般和建筑物成垂直布置并穿越建筑物的墙体，受力情况主要是由于建筑物沉降对管道所产生的横向剪切力。对于普通的民用建筑（10层以下、沉降量在50mm以下），一般采用大直径套管来抵消建筑物沉降对燃气引入管所产生的影响。而随着建筑物高度的增加，显然，一味地用增大套管直径的方法来消除建筑物沉降对燃气引入管的影响是不现实的。
二、燃气立管的伸缩与补偿
1、燃气立管自重与热伸缩
高层住宅立管的自重和热胀冷缩产生的推力在达到一定程度时，燃气管道会产生变形、扭曲、断裂，引发事故。对于管道自重在立管底部设固定支座以承受立管自重，并在每层设管夹限定立管。对于热伸缩立管因环境温度变化热胀冷缩，应以立管底部为固定端，顶端为自由端，使之有自由伸缩的余地；也可在立管适当位置设置一个或多个波纹补偿器进行补偿。立管穿楼板、楼梯平台、墙壁时应设置预埋套管，套管与管道之间用填料填实，这时套管部分相当于滑动支架，有利于轴向移动。在实际工程中对于高层住宅克服燃气立管自重与热伸缩在立管底部设稳定的固定管座，在每一层用角钢固定立管用以承受立管自重。同时每隔两层设一活接，每隔七层设一分段阀门，根据伸缩量在合适位置设一个或多个波纹补偿器克服管道热伸缩的影响。
2、立管的变形补偿
对于高层来讲，其燃气管线的立管的长度很长，在管线从最初的安装到后续的运作时期，因为外在的气温会改变，所以管体中形成的温差会使管道形成一定的应力，同时管线本身的自重同样会作用于管线，使得其下降，而且顺着轴向产生形变。高层建筑室内的燃气管道一般使用钢管，其变形量的计算公式为：ΔL=0.012Δt×L。其中，ΔL为燃气管道的变形量，L为立管的长度，Δt为燃气管道安装以及燃气供应运行中产生的最大温差。在对立管的应力补偿设计中，首先，应根据高层建筑燃气设计的具体数值计算出立管的最大变形量，同时在立管上设置波纹管，进行分段设置，由此设置的波纹管将根据立管的形变而伸缩，并且抵消立管的温差应力；其次可在立管的底部设置支撑墩，减少立管由于温度差异导致的管道形变；最后，还可在立管上使用挠变管道补偿装置，在一定程度上还可减少高层建筑震动对燃气管道的影响。在开展补偿设计工作的时候，通常会用到如下的几个措施。第一，在立管的下方设置一个支撑，在立管上方设置多个波浪形状的管道，由于该管会随着立管的变动而出现变化，吸收掉立管的温差应力，使立管上的应力消失；其二，采用在立管设置挠变管道补偿装置，这种方法还可以消除建筑物震动时对管道的影响。
三、解决高层建筑燃气设计中的问题的措施
1、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10Ω、静电接地电阻应小于100Ω，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。
2、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。
3、设计人员要相应的去提高自身的职业素质
对于与专业有关的能力要进一步的去培养，增强自己的服务意识，了解新的知识和新技术的动态，建立起以人为本的设计观念。在设计时要有对自己、对用户负责的态度去设计，考虑问题时要全面合理，在做完时要有令人满意的结果，可以从以下几个方面去改进燃气管道设计：设计人员在设计时，首先要去站在用户的角度考虑问题，把设计规范运用的更加灵活，既不要死搬硬套，也不要全部否认。在设计时，第一是要保证设计和施工的安全，第二就是尽量的去满足用户对于美观和实用的要求。在如今的楼房的设计时，大部分是没有把煤气管道的安装位置考虑在设计范围内的，这就会导致燃气公司在进行室内设计时的操作困难，厨房里面没有了方便用户使用的合适位置。所以，燃气的公司要与建筑的设计单位互相去协调沟通，如果发现相关的问题，可以在施工前的建筑图纸的会审时提出来，这样就会尽早的解决问题，为了燃气管道的入户设计和安装打下一个好的基础。
随着社会的进步和人类文明的发展，城市燃气管道已经成为人们生活必不可少的设施之一。在进行燃气设计时考虑不周或处理不当，就可能引发管道的损坏，燃气管道一旦损坏、泄漏，将会引起爆炸和火灾等恶性事故的发生，因此，在设计和施工的过程中对于其防腐、变性补偿及安全性的考虑是十分必要的。
参考文献
[1]严铭卿等.燃气工程设计手册[M].中国建筑工业出版社，2009.
[2]董朝晖.浅谈建筑燃气管道的设计与施工[J].价值工程，2011（16）.
[3]赵国利.高层建筑燃气管道的设计问题分析及解决方法的讨论[J].黑龙江科技信息，2013（20）