摘要：燃气管道的施工和设计是复杂庞大的工程项目。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。
关键词：高层建筑；管道燃气；管道；安全设计
引言
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、建筑物下沉补偿
一般而言，高层建筑较大，基础上的静、动荷载相对较大。因此，高层建筑很可能导致整个沉降达到一定的水平。通常，高层建筑竣工后三年内，建筑物的沉降将非常快，沉降范围在5～10cm之间。燃气管道将因高层建筑的沉降而被破坏，建筑物整体结构沉降，天然气管道仍不可移动，外部埋没。在这种情况下管道的位置将产生防止建筑物整体下沉的力。随着建筑物的不断沉降，气体导入管在阻力的作用下逐渐增大，沉降量达到一定值，管道在严重时会变形甚至断裂。最后，会出现燃气管道泄漏的问题，在供气过程中会出现安全事故，从上面的描述可以看出，高层建筑物的沉降会对输气管道的安全带来非常不利的影响，在高层建筑燃气管道的设计工作中，应综合考虑。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，结合高层建筑的实际情况，对燃气管道的工艺设计进行调整，以促进燃气管道的设计实现更加优化。另一种方法是将伸缩补偿管（金属软管）安装在进水管的相应位置，它可以抵消由于高层建筑的沉降引起的不利影响，因为伸缩补偿管可以吸收一部分阻力，因此它可以吸收。在建筑物沉降过程中，可以采用伸缩补偿管有效地防止了燃气管道的断裂和破坏。同时，在引入金属软管后，波纹管会随着外力的变化而弯曲，从而减小了应力对进气管位置的影响，从而实现了建筑物的沉降补偿，通过这种方式可以实现对燃气管道的保护。金属波纹管补偿量较大，同时，金属波纹管具有抗震、耐腐蚀等特点。它具有良好的耐温性和密封性，使用时间长，已在许多行业得到广泛应用。
3、城市高层建筑燃气管道的安全设计
3.1燃气管道自身重量的控制
高层建筑的建设高度较高，这也在一定程度上增加了建筑内燃气管道的自身重量，从而增加了管道的压应力，压应力的增加容易导致燃气管道出现变形的风险，如变形幅度较大还有可能导致管道泄漏，引起安全事故。因此，解决燃气管道自重问题是保障燃气管道安全设计的有效措施。设计人员可以在建筑的各层内加设管道支撑点，支撑点可以分摊燃气管道的自重，管道压应力也会相应的减少。此外，还可在不改变设计要求的情况下，选择材质较轻的管材以降低燃气管道的自重。设计人员还可以增加燃气立管道的截面积，这种设计方法也可以有效消除管道自重引发的安全隐患。
3.2控制环境温度引发的管道应力
高层建筑中，在室外安装的主燃气管道容易受到外界温度变化的影响，如在冬天0℃以下时或是夏天的高温环境中，会导致燃气管道出现热胀冷缩，这种破坏程度虽然较小，但日积月累也可能导致管道接口出现扭曲或是受到腐蚀而断裂。解决这一问题可以通过加设波纹管，波纹管可以有效减少管道热胀冷缩引发大变形量，从而减少管道应力。在实际施工中，应对波纹管两端加以固定，波纹管支架应采用活动支架。此外，波纹管数量的确定应结合燃气管道的长度以及建筑所在地区最大温差比而确定。
3.3注重燃气管道防泄漏设计
天然气最显著的特点就是易燃易爆，所以如果天然气管道发生泄漏，就很容易引发火灾或是爆炸事故，天然气的泄露严重威胁着人们的安全。这就要求相关设计人员在设计燃气管道时必须要加强管道的防泄漏措施。对于燃气管道的防泄漏设计，首先要处理好管道的接缝处，设计人员可以改进连接器具，增加接缝处的气密性；其次，对于接口处应做好防腐措施，避免因腐蚀导致的燃气泄漏；第三，可设置燃气检测装置，如有燃气泄漏情况，检测装置可有效检测空气中的燃气含量，并进行报警。
结束语
综上所述，高层建筑中燃气管道的安全设计对建筑使用者的生命财产安全有着重要的影响，不过在实际使用过程中，高层建筑燃气管道由于受到多种因素的影响，容易存在一些安全隐患。相较于普通建筑，高层建筑在建设高度以及自身重量方面有了明显的增加，这就为燃气管道的安全设计增加了一定的难度。设计人员在对高层建筑的燃气管道进行设计前，应充分考察施工地的环境情况和地质情况，结合施工中可能存在的各种因素，对燃气管道进行科学设计，从而进一步提升燃气管道的安全性与可靠性，使居民的生命财产得到有效保障
参考文献：
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[3]吕锋，张斌.城市高层建筑燃气管道安全设计探讨[J].石油和化工设备，2014，17（07）：89-91.
论文作者:陈洪烨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/16
标签：管道论文; 燃气论文; 高层建筑论文; 压力论文; 灶具论文; 应力论文; 建筑物论文; 《基层建设》2018年第27期论文;