摘要：众所周知，作为城市居民日常生活中不可缺少的一种能源，天然气得到了广泛的使用。由于城市用地越来越紧张，高层建筑不断拔地而起，建筑结构越来越复杂，建筑功能越来越全面，同时对于安全要求也随之增高。在燃气工程中，燃气管道设计工作极其重要。在对燃气管道进行设计的时候，如果没有经过全面、仔细的考虑，就会对燃气管道的正常使用造成不利的影响，甚至威胁到居民的生命安全，对此，相关工作人员必须要对高层建筑燃气管道设计要点进行全面的分析。
关键词：高层建筑；燃气管道；安全设计
1高层建筑燃气管道设计要点
1.1建筑沉降造成燃气管线破坏的原因分析
一般来说，高层建筑沉降现象主要表现在以下两个方面：一是建筑物建成后沉降会有所不同，而建筑物的沉降将对气体引入管产生非常严重的影响。由于建筑物的沉降，引气管道相对静止，引气管道应承受建筑物作用产生的剪应力。当剪应力超过极限时，管道断裂，导致煤气泄漏。第二，在高层建筑中，在工程建设中，由于缺乏地面强度或不进行相关回填工作，可能导致部分燃气管道悬空，造成燃气泄漏，对管道及周围设施造成严重影响。可以看出，在设计高层燃气管道时，应采取有效措施，避免建筑物沉降对燃气管道的影响。
1.2预防燃气管道建筑沉降的补偿方法
为了防止建筑物沉降的问题，我们需要做到以下几点：首先，在安装燃气管道的立管，有必要设置金属软管，使剪切的管道应力大大降低；其次，在立管的安装，几个弯头可以正确设置根据实际需求。肘部就像一个方形补偿器。通过设置弯头并利用其自然补偿功能，大大降低了进水管的受力。第三，当管道通过墙体时，增加了钢制的套管，钢制套管保证上部和钢套管之间的间隙大于建筑物的最大沉降量，下部也应有一定的间隙。目前，根据中国的实际情况，在高层建筑中的大多数气体管道穿墙安装在垂直管水平管，使天然气管道在水平方向，并充分扩展，它不易弯曲。
2高层建筑燃气设计的消防安全要求
2.1紧急切断阀系统
《城镇燃气设计规范》中规定，在对高层建筑的燃气管道进行设计时，应在管道的上升总管处设置紧急切断阀系统。紧急切断阀结构通常有两种形式，首先是无手动气动切断阀，该结构是通过氮气的压力使切断阀保持开启状态，当火情出现时，控制室的工作人员可将球阀开启，氮气被释放后，紧急切断阀将会随之关闭。紧急切断阀系统中还需设置旁通管和旁通阀门，这样便于对紧急切断阀的检修与维护工作。第二是带手动气动紧急切断阀，此种形式的紧急切断阀可采用手动和气动两种操作形式，其可靠性较高，所以此种形式的设计应用也较为普遍。除此之外，在一些建筑中，氮气管的铺设会存在一定困难，所以，在设计中也可将气动控制改为电动控制。该系统将一个储气罐安装在氮气罐上，储气罐用氮气瓶通过紧急切断阀加入氮气，气压应保持在0.3~0.5MPa。出口阀为电磁阀，将控制箱与电箱相连。当火灾事故发生时，消防控制室的工作人员可以启动切断开关，切断紧急切断阀，如果自动控制系统出现故障，也可通过转动手轮进行手动关闭。
2.2防雷、防静电及防腐
对于高层建筑燃气管道的防雷设计，应当对雷电感应、直接雷击和雷电波侵入采取相应的防护设计。在防雷设计过程中，楼顶燃气管道以及阀门箱应当与楼顶女儿墙的避雷带相连接，其连接处不得小于两处。避雷连接应采用大于或等于DN8mm的圆钢双面焊接，焊接长度不得小于圆钢直径的六倍以上，焊接处也要做相应的防腐处理。燃气管道的防雷设计还应注意的是，防雷接地装置的冲击接地电阻不应超过10Ω，燃气管道静电接地电阻不能超过100Ω。通常应选用铜片跨接的方式对管道和设备法兰进行连接，选用大于等于DN8mm的圆钢进行螺纹连接，其电阻值最低不能小于0.03Ω。对于室外中压无缝钢管的防腐处理一般采取如下措施：首先要彻底清除钢管锈迹，使钢管表面呈现金属光泽。然后先刷一道P207防腐底漆，再刷一道P205防腐底漆，再刷两道银粉漆，最后刷黄色标志进行区别。
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2.3高层建筑燃气用户安全防护
热水器的选择也极大地影响着燃气管道的安全，所以高层建筑居民应选择符合安全标准的热水器。《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》CJJ12—2013中规定：直排式热水器不能安装在浴室内。在民用建筑中，于室内通常安装平衡式或强制排烟式热水器。有些建筑因使用时间较长，所以燃气管道与燃具连接的胶管出现老化或损坏的现象，这就为燃气安全使用带来巨大的安全隐患。设计人员在对此处进行设计时可以选用硬连接或是新型材质的连接管道。此外，还可在燃气管道处设置用户燃气浓度报警自动切断装置以及管道燃气稳压自闭阀等装置，这样可以在第一时间发现燃气泄漏情况并及时进行处理，从而进一步保障居民的用气安全。
3城市高层建筑燃气管道的安全设计
3.1减缓高层建筑物的沉降
由于土地的承载能力有限，加上高层建筑的自重较大，所以建筑普遍存在沉降问题。这就要求在高层建筑建设之前，设计人员要对施工地区的实际地质情况进行科学地勘察，详细了解地质条件后再进行进一步的设计工作。通常的建筑物都会发生一定的沉降，如果地址条件较好，建筑的沉降也较为均匀；反之，建筑物将出现不均匀沉降的情况，而且沉降的幅度也较大，这就会为燃气管道带来安全隐患。基于此，高层建筑的燃气管道安装时要进行一定的保护措施，燃气管道的引入管在主管的基础上要加设辅助套管，管道之间还应留有一定的缝隙，从而保障燃气管道的安全性。
3.2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。
3.3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。
4结论
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。
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论文作者:姜川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：管道论文; 燃气论文; 高层建筑论文; 应力论文; 建筑物论文; 建筑论文; 氮气论文; 《基层建设》2019年第27期论文;