高层建筑燃气管道设计要点探究

摘 要：随着城乡一体化的快速发展,人口与土地的矛盾不断尖锐,这为高层建筑的飞速发展创造客观条件,燃气管道的科学设计与布置也因高层建筑的发展而受到社会的广泛关注.在高层建筑燃气管道设计中应当结合所在城市燃气管道的供气设计特点,同时提出个性化的改进方案,并且兼顾高层建筑不均匀沉降、附加压头、应力立管补偿、杭震设计等因素,阐述高层建筑的燃气管道要点.

关 键 词：高层建筑；燃气管道；设计要点

【分类号】：TU8

前言：

随着国民经济健康发展,高层建筑俨然成为城乡一体化建设发展的主要方向,这也对其燃气管道的布置与设计增加了难度,燃气管道设计的影响因素也不断增加.对此,在燃气管道设计过程中应当充分根据高层建筑燃气管道的附加压头、不均匀沉降、供气要求等条件,从而制定个性化燃气管道设计方案,从而更好为社会服务.

1.高层建筑影响燃气设计主要因素

燃气管道设计人员在布置、规划燃气管道过程中,首先应考虑其影响因素,确保其安全性、经济性,结合现阶段我国高层燃气管道发展历程,高层燃气管道设计的设计影响因素主要包括以下内容：

1.1自重、体积因素

高层建筑在自重与体积等方面,远超过多层建筑,产生地基的下沉对燃气管道产生较大影响,高层建筑正是由于设计建筑特殊性与复杂性,建筑材料的使用量较多,从而造成建筑体积与重量增加,导致地基承载力偏大,甚至造成地基沉陷,这对天然气管道布置造成一定影响,造成管道弯曲变形,甚至出现气体泄漏的情况,而该因素对高层建筑物产生较大影响.

1.2附加压力因素

高层建筑的主体结构高度偏高,而空气与燃气比重发生一定的差异,引起附加压头不足,导致燃气不能持续性得到供给,对灶具的科学使用产生影响,并且对在城市生活的人们带来影响,对此设计人员应当进行科学规划与设计,消除高度的影响因素,确保燃气能够持续供应,保障人们群众的生活质量.除此以外,天然气管道受到建筑高度的影响其立管尺寸较长,而气体密度大于燃气密度,因此在管道中产生一定的附加应力值.附加应力值偏大从而导致用户燃具使用前附加压力突增,大于燃具正常工作的允许范围,对用户燃具正常使用产生影响,导致燃气的燃烧不充分,甚至引起脱火、离焰、熄火等情况,导致供气的不稳定,因此控制附加压力,是确保高层供气系统正常安全运行的前提.

1.3压缩应力因素

燃气立管自重所产生压缩应力,同时降低了管道供给水平,然而正是管内外环境的偏差过大致使管道发生伸缩,影响管道供气能力.

1.4外力因素

高层建筑不可难免受到外力因素的影响,比如地震、风力等灾害的影响,引起管道发生变形,导致燃气管道发生压迫,致使燃气管道发生弯曲,对燃气的正常供给产生影响.

2.加强高层建筑燃气设计要点

高层建筑的科学发展对我国国民经济发展以及对创建和谐社会均有着巨大意义,然而当前社会正处关键的产业转型时期,因此加强高层建筑燃气管道科学设计对推动我国社会的经济发展具有重要作用,结合高层建筑燃气设计的影响因素,根据高层建筑发展的实际环境,提出改善高层建筑燃气管道的设计措施.

2.1缓解高层建筑的燃气管道沉降影响

高层建筑由于受到自重的不利影响,在使用过程中必然出现一定程度的不均匀沉降,当燃气管道从室外引入业主的室内时,由于建筑物发生过大的沉降,造成主体结构产生损坏,对此设计人员应当采用一定的科学措施来实现补偿沉降量,常见的补偿措施是在主体结构基础外布置沉降箱,选择联接丝扣弯头,并根据顺时针方向来组合弯头,并采用管道的旋转性来补偿管道产生的沉降量,除此以外采用高挠度的铅管来补偿沉降.

2.2消除燃气管道的附加压力

随着高层建筑的高度不断增加,其管道的附加压力不断加大,同时也减少了管道阻力,然而加强燃气管道设计,不仅要缓解附加压力影响,加大管道的阻力,主要措施要求包括经济性以及实用性.然而,在建筑顶层的少数业主在使用燃气时,不能真正控制其附加压力,燃气管道的气体流量与其使用量呈一定关系,气体流量的变化也会引起管道阻力变化,造成用户在使用燃具时发生压力波动,对此在燃气管道上安装低压调压设备,然而调压设备通常安装在压力超过200帕的楼层,调压设备的安装很大程度上控制了燃具前端压力,实现对附加压力的控制,在实际工程案例中在高层建筑内布置中压管道,同时户内的燃表前端安装调压设备,从而减少了用户间的影响,并且在燃气使用高峰过程中,其波动压力数值变化不明显,同时调压设备的低压管道偏短,大部分燃具都能在其额定压力的环境下正常工作,其运行状态达到预期设计标准,从而有效控制附加压力的不利影响,然而户内有局部的中压管道的安全性偏低于低压管道,同时该措施的工程造价偏高,对此笔者不主张施工单位采用.在实际工程管道设计中,其高层楼层低于二十层时,主要在立管布置加节流阀,当楼层高于二十层时,一采用用户燃表前布置低压调压设备措施,只有这样既有效地消除了附加压力,保证了燃具前压力的稳定性,同时在一定程度上也降低了工程造价.除此以外,在每一用户布置设阀门,结合楼层燃气压力的差异,来实时调整阀门把手,实现调压节流,消除附加压力的不利影响,从而确保燃正常工作所需压力,然而阀门把手不宜调整,因此种措施很少应用.

2.3消除燃气立管应力影响

由于高层建筑布置的立管较大,从而增加了管道的重量,其管道会出现压缩应力,正是受到所处温度变化,造成立管产生伸缩应力发生变形.除此以外,高层建筑也会受到地震与风荷载的影响,出现一定幅度的摆动,而燃气立管也会受到楼板套的约束而也会发生摇摆,从而燃气管道出现弯曲变形.由于立管受到较大推力,因此设计人员一旦处理不合理,对管道造成破坏,因此设计人员应当对立管的应力与伸缩情况采取科学设计措施,第一是在燃气立管内布置组合弯头来进行位移补偿,其次是在燃气立管处布置多个波纹位移补偿设备来进行位移补偿,一旦弯头组合布置在户内,对室内建筑的美观度产生影响,除此以外如果采取丝扣弯头来进行管道伸缩补偿,一旦长期使用导致丝口发生松动.对此,在实际设计过程中,笔者不建议采用第一种方式,然而第二种措施较为理想,然而选择波纹补偿设备进行位移补偿时,管道端部应当用管承重支撑进行固定,并且强化管重支撑的强度,结合工程实际设计情况,在7度地区高层建筑受到地震影响时层间产生的水平位移量是层高的1/1500.

2.4加强安全性设计

高层建筑的高度较高,层数较为复杂,人员分布比较密集,因此出现火灾、地震等情况,其居民及时疏散显得尤为重要,一方面设计人员应布置消防设备,并及时采取安全措施,安全措施主要包括：在引入管端部布置快速切断阀,每间距5～8层安装分段阀门,除此以外各住户内安装燃气报警设备、自动切断设备、送排风装置等,实现燃气报警自动化、送排风连动化,在设计中强调对高层建筑燃气管道、设备进行定期检修,确保其运行稳定.

结束语：

综上所述,高层建筑物燃气管道的科学设计应当充分考虑各个方面因素,结合在燃气管道设计过程遇见的实际问题,根据高层建筑燃气管道的实际供气环境、不均匀沉降、附加压力、外力作用等因素进行科学探究选择科学合理的设计方案,从而更好地为社会大众服务.

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