高层建筑管道燃气设计分析

高层建筑是当前城市建筑的主流，可以对有限的土地资源进行充分利用，缓解城市规模扩大引发的人地矛盾冲突。不过，高层建筑内部结构一般比较复杂，加上使用人员众多，对于安全有着相当严格的要求，燃气管道设计就是其中一个不容忽视的组成部分，如果燃气管道设计缺乏安全性，则可能会引发相当严重的后果。本文就高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计进行了讨论。

城市化进程的加快，使得高层建筑的数量不断增长，对于建筑整体的安全也提出了更加严格的要求。与常规建筑相比，高层建筑高度大、内部结构复杂，人员密度大，一旦出现火灾隐患，可能造成相当严重的后果。基于此，相关人员需要高度重视燃气设计中管道的安全设计，提升设计方案的合理性和有效性，切实保证管道燃气使用安全。

1管道附加压力计算与消除

相关研究指出，民用低压燃气灶具在设计过程中，额定压力为2000Pa，高层建筑本身相对特殊，引出允许灶具使用压力在一定范围内波动，当灶具压力超出额定压力0．75倍-1．5倍时，能够满足高层建筑的使用要求，不过如果压力继续增大，则会导致灶具热效率偏低，燃烧不充分，出现回火或者脱火的问题。不仅如此，在无法充分燃烧的情况下，烟气中的一氧化碳浓度增大，可能会引发煤气中毒甚至火灾、爆炸问题。

因此，在高层建筑燃气管道设计中，需要关注的问题有几个，包括附加压头、建筑沉降对于管道的补偿、温差变形的应力补偿等。以我国某地高层建筑燃气管道设计为例，采用的多是低压入户模式，在针对低压燃气管道压力损失进行计算的过程中，还需要将高层建筑本身较大高度导致的管道附加压力考虑在内。高层建筑燃气管道设计中，如果管道附加压力过高，会使得灶具前压力超出额定压力1．5倍以上，假定高层建筑在引入燃气管道后，压力为p1，数值为标准的2000Pa，假定燃气管道安装状况最不利，即仅有极少用户使用管道燃气，则附加压力仅为燃气表阻力和燃气管道阻力之和。

当用户灶具前压力为p2时，依照《城市燃气设计规范》的相关标准，可以对附加压力进行计算，存在p2=p1+△H-150Pa=1850Pa+5．83h如果用户灶具前压力的数值达到3000Pa，则h的取值为197m。换言之，如果高层建筑本身的高度超过197m，燃气管道附加压力才会使得灶具前压力超过燃烧器的运行范围。因此，为了将燃气灶前压力的波动范围控制到最小，确保燃气系统压力与额定压力接近，在对燃气管道进行设计安装时，需要采取切实有效的措施和方法，减少附加压力对于燃气管道的负面影响。

对于一些高度较低的高层建筑，考虑燃气管道附加压力数值较小，在管道安全设计中，可以通过缩小立管直径、设置分段阀门等方式，减少乃至消除管道附加压力的影响;对于高度较大的高层建筑，在进行燃气管道设计的过程中，可以将高层供气系统分离出来，以满足不同用户需求，或者在燃气表前设置低压调压器;对于超高层建筑，可以采用中压进户、设置低压调压器的方式，将灶具前压力控制在2000Pa左右。

2建筑沉降分析与应对

高层建筑在使用过程中，受自身自重的影响，会对基础产生较大的静动荷载，从而引发基础沉降问题，相关调查数据显示，在竣工后三年内，高层建筑的沉降速度较快，沉降量最大可以达到5-10cm，之后沉降的速度回有所减缓。高层建筑沉降会对燃气管道造成破坏，主要是因为建筑内部的燃气管道会随着建筑沉降而出现下沉，但是建筑外部的地埋管或者架空管静止，在管道接口位置会产生应力，伴随着沉降量的增大，燃气引入管受到的抗力也会随之增加，当沉降达到一定程度后，就会导致燃气管道的严重变形甚至断裂，影响燃气的正常供应。

高层建筑中，燃气管道立管长度达，从安装到投运，受环境温度变化的影响，管道内部的温差会引发相应的应力，其自重也会对下层管道产生压迫，引发管道的下沉问题，在管道轴向还可能出现变形现象。一般情况下，如果没有特殊要求，高层建筑室内燃气管道采用的多是钢管，管道变形量的计算公式为:△L=0．012△t×L。这里的L是燃气立管长度，△t表示燃气管道安装及使用过程中的最大温差。立管应力补偿设计环节，需要关注三个方面的问题:一是必须依照高层建筑燃气设计相关标准和规范，结合具体数值计算，得到立管最大变形量，通过设置分段波纹管的方式，对立管温差应力进行抵消;二是应该在立管底部设置支撑墩，减少温度差异引发的管道变形问题;三是可以利用挠变补偿装置，减少高层建筑振动的影响。

3燃气管道安全设施

燃气本身属于易燃易爆品，如果其管道出现泄漏，可能引发火灾甚至爆炸事故，而高层建筑本身的人员密集，疏散难度大，一旦发生上述事故，造成的财产损失和人员伤亡是难以估量的。对此，在高层建筑燃气管道设计中，必须高度重视安全设计，严格依照相关标准和规范进行设计，从建筑具体情况着眼采取相应的安全措施，例如，可以在燃气引入建筑室外设置相应的燃气供应快速切断阀门，在室内燃气管道中设置自动切断阀，也可以在燃气供应点以及在燃气管道经过高层建筑的位置，设置相应的安全报警系统，并将其与自动切断系统和机械通风装置实现连锁，确保在出现燃气泄漏时，系统能够自动发出告警信息，切断燃气供应的同时启动通风装置，避免安全事故的发生。

4结语

总而言之，高层建筑本身的特殊性使得其对于燃气管道设计有着相当严格的要求，对于设计人员而言，应该充分考虑建筑高度、建筑沉降、管道压力、环境温度、消防安全等因素的影响，确定科学合理的燃气管道设计方案，切实保证管道运行安全。另外，高层建筑燃气管道应该与建筑主体结构同步设计施工，避免重复施工的现象，必须认识到，安全问题是燃气管道设计中必须关注的核心问题，在充分认识安全问题的基础上，才能保证燃气管道设计的安全性。

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