摘要：如今城市化建设飞速发展，各大城市都在建设高层建筑，由于高层建筑自身具有极大的特殊性，在高层建筑的燃气设计中，需要考虑诸多的安全因素。本文将对高层建筑燃气设计中的安全设计进行深入探讨，希望对相关人员有所帮助。
关键词：高层建筑；燃气设计；安全设计；
随着我国建筑行业的发展，居民的住房不断高层化，几百米的超高层建筑也屡见不鲜。这些高层建筑给人们带来了优质的生活环境，但给建筑的燃气设计工作带来了很大难度。在整个燃气设计过程中不但要保证设计的合理性，更重要的是保证设计的安全性，这样才能给人们一个安全的生活环境。
1高层建筑中影响燃气安全的主要因素
1.1建筑物沉降影响
高层建筑在投入使用后，因为自身重量、地基处理方式以及地质条件等因素，会出现不同程度的沉降。均匀沉降给建筑物带来的危害较小，但是如果发生不均匀沉降，对于建筑建筑物本身以及附属安装的燃气管道，就会构成很大威胁。燃气室的外埋地管道通过燃气引入管与室内的燃气立管相连接。当建筑出现沉降后，室内、室外两部分的燃气管道会发生相对位移。导致燃气引入管在切应力的作用下发生变形甚至断裂，引发燃气泄漏事故。
1.2 安全措施选择合理性的影响
燃气设计采用的安全措施是设计中最重要的环节。燃气属于危险化学品的一种，具有易燃易爆的特性，大量泄漏还会引发人员窒息或中毒。在密闭空间聚集达到爆炸的浓度，一旦遇到明火将会发生爆炸，就会造成严重的人员伤亡和社会危害。高层建筑内人员居住密集，疏散难度较大。如果不能保证燃气设计的安全性，则在事故发生时，所造成的损失是不可估量的。因此在设计环节中，需要结合高层建筑本身的结构特点和功能布局，合理选择燃气管道材质、设置安全自闭阀和泄漏报警器。并按照建筑物防雷、防静电的设计要求，设置必要的绝缘防护装置等，才能保证燃气系统使用的安全性和稳定性。如果设计忽视这些环节，就会增大后期的使用危险，给人们的生命财产带来威胁。
1.3 高层建筑附加压力的影响
高层建筑物中低压燃气管道的系统压力，受建筑物高度和建筑物所处地形的高程差影响，从而引起燃气的附加压力。建筑物高度越高，附加压力的附加值越大。进而给燃气管道设计带来一定的制约。对于超高层建筑的燃气管道，忽视这一因素的影响，可能造成在某一高度层的用户灶前压力超标，出现火焰喷射甚至脱火现象。影响用户的正常使用，降低安全使用系数。
2高层建筑燃气管道设计中的安全设计
2.1 建筑沉降的分析和应对措施
高层建筑在建设完成后，会因为自身的重力荷载，使得地基土受到压缩，出现竖向变形或沉降现象。通过对以往资料的分析，高层建筑在完工后的三年内，出现的沉降情况是较为严重的。不但沉降速度快，而且沉降量大。当出现建筑物下沉量与室外地坪的下沉量不同时，或者是建筑物沉降缝的一侧下沉量与另一侧不同时，就是属于不均匀沉降。室外的埋地管道与室内燃气主管也会出现相对的竖向位移。在应力的作用下，将燃气引入管拉弯或拽裂。这种管道的形变过程是一个缓慢的过程，泄漏位置可能出现在引入管的任何位置。如不能及时发现，就会造成燃气泄漏事故，是建筑燃气系统安全运行的一大隐患。
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在高层建筑燃气设计中针对沉降问题，我国北方地区一般采用一下几种方式来克服管道形变。一是按照城镇燃气设计规范的规定，选择抗拉强度较高的无缝钢管作为引入管道，提高管材本身的克服形变能力；二是采用错位引入设计，在室外立管出地后，加做一米左右的水平管道，再引入室内。这样形成的“蹬踏弯”，将竖直方向上的拉应力，转变成为Z字型的扭转效果，大大提高引入管道的形变量；三是在引入管道及建筑物的沉降缝处加做金属波纹软管，并将波纹软管按照克服沉降方向上提前弯曲成L或S型。在楼房沉降发生时，软管被拉伸，不但不会发生泄漏，还便于观察沉降的程度。另外，做好燃气管道施工过程中的地基处理和土方回填也是能够抵抗沉降影响的有效手段。
2.2燃气安全措施的设置
随着燃气在高层建筑领域的不断推广，燃气安全设计的重要性也逐渐显现出来。国家规范对设计的合理性和安全设施的配置都有了更严格的规定。这些规定直接关系到燃气系统的运行质量和整个建筑物的安全。由于高层建筑本身的结构复杂，房屋功能多种多样。在燃气设计中，严禁在下列场所如楼梯间、消防通道、配电间、避难层、管道竖井等进行管道敷设；高层建筑的燃气管道应选择焊接钢管或无缝钢管，并采用焊接的连接形式，管道最小壁厚不得小于3mm。敷设在不同场所的管道，必须满足规范对管道壁厚的要求；在室外引入管道上设置手动切断阀门，便于事故发生时及时切断气源。同时，在住户家中设置安全自闭阀或报警器及与其连锁的自动切断阀，可以有效的提高燃气安全防护能力。在燃气泄漏时，系统将会自动关闭阀门切断供气，并通过报警器通知住户。
高层建筑的各类管道、线路密布，其中电气类的设施对燃气安全影响最大。燃气管道是金属材质，具有良好的导电性能。一旦某处与带电管线搭接，将静电或电流导入燃气系统，轻则加速管道腐蚀、引起触电事故，重则成为点火源，在泄漏点引发爆炸。因此，在燃气安全设计中应兼顾电气安全设计，采取有效的 “防电”措施。在燃气引入管上设置绝缘法兰或绝缘接头，将室内、室外的燃气体系分离。并在绝缘设施上部采用镀锌扁钢制作引下线，与防雷接地点做等电位连接。这样即使发生电流导入的情况，也会及时将电流传导至大地。从而减少此类危险的带来的影响，维护燃气管道系统的运行安全。
2.3 附加压力的计算和利用
以天然气用户的用气设备的为例，燃具的额定压力值Pn一般在2000Pa。为了保证用气设备能够正常使用，一般的灶前供气压力应控制在0.75Pn-1.5Pn。高层建筑的产生的附加压力会对供气压力造成影响。附加压力的计算公式为△H=9.8×（ρk-ρm）×h。高度每增加1米，压力将会增加5.8Pa。对于高层建筑来说，综合考虑管道阻力损失带来的压力损失，在高度超过100米后，灶前压力受其附加压力的影响逐渐明显。一旦压力超出1.5Pn范围，不仅会降低灶具的热效率，造成燃烧不充分，还会发生脱火情况，给用户使用带来危险。
因此，在高层建筑燃气设计中，要确保燃气系统压力与灶具额定压力值之间的平衡。对于一般的高层建筑，在管道设计时，可以采用缩小立管管径或者加装减压阀的方式来抵消附加压力的影响；对于超高层建筑来说，可以采用中压入户的方式，分户安装调压器来调节入户压力，从而忽略附加压力的影响。
3结束语
综上所述，在我国高层建筑燃气设计中，为了加强安全性，提升燃气系统的运行效率。需要充分考虑高层建筑自身的特殊性，并结合建筑设计要求进行综合分析，然后选择合适的设计方案，进而加强燃气安全设计的合理性，降低危险事故的发生率。为人们提供舒适、安全的居住环境。
参考文献：
[1]李刚.论高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计[J].住宅与房地产.2016（15）
[2]齐磊.浅谈燃气设计中存在的问题与相关措施[J].中国新技术新产品.2018（01）
论文作者:王磊
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第19期
论文发表时间:2019/4/15
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