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摘要：管道燃气作为一种清洁能源开始进入千家万户，它的安全使用关系到用户安全，因此，燃气管道的设计和施工尤为重要。为了保证燃气管道在使用时 的安全性，必须要有专门的规划设计，对影响其使用质量和安全性的方面均要全面考虑，以避免在投入使用时出现安全隐患。本文就高层建筑燃气管道设计要点谈些粗浅看法，和同行共勉。
关键词：高层建筑；燃气管道；设计
1 前言
随着城市的发展，管道燃气基本上替代了瓶装液化气进入千家万户，它方便、安全，而且作为一种清洁能源，大大提升了城市的环境质量。尽管管道燃气较瓶装液化气安全，但从新闻中我们仍常常看到燃气管道破裂、泄露、爆炸及燃气管道火灾等报道，这就为我们敲响了安全警钟。在建设中，燃气管道是随着高层建筑的增高而增高的，它是否安全运行直接关系到用户的使用安全，因此它的安全设计与施工非常重要。作为一项隐蔽工程，燃气管道的设计涉及很多问题，如建筑沉降、附加压力、防雷防静电、燃气计量，等等，文章中将逐一展开叙述。
2高层建筑燃气管道设计要点
2.1燃气管道设计首要考虑的是建筑沉降问题
高层建筑本身的沉降量是非常大的，尤其是在一些地质并不是硬质土地上，5年内建筑沉降量会比较大，因此在燃气管道设计时就要考虑到建筑沉降量，以免当建筑发生沉降时，燃气引入管的切应力超过极限时，就会导致管道断裂，造成燃气泄漏。在燃气管道设计时，应先科学预测出最精准的沉降量，然后根据此在引入管上设置不同的补偿器，同时在对燃气管道进行立管安装之前，将金属软管设置进去，这样利用其随外力发生挠变的物理特性来降低引入管承受的切应力，从而有效地防止引入管的破损，预防燃气泄漏，减少燃气事故的发生。目前，在工程设计中较多的做法是，把金属柔性软管安装在穿墙的立管水平管前，从而使燃气管道处于一个水平方向，同时得到全面的伸展，不易发生弯折现象。
2.2燃气管道设计的附加压力问题
高层建筑楼层较高，燃气管道的高度也随着增高，由于城市燃气的密度与空气密度不同，在立管中就会产生较大的附加压力，如果在设计燃气管道时不加以消除，就会大大影响燃气的使用。因此，在设计时，一定要消除建筑的附加压力，增加管道阻力。在实际工程中，可采用如下方式消除附加压力：
1.通过水力计算使立管逐步变径，即高度较低的高层建筑，可以采用较下层细的立管管径或采用分段阀的方法，增大立管的沿程阻力损失来减少附加压力。
2.增加表后管阻力损失的方法克服附加压力；
3.对于楼层较高的高层建筑，每隔若干层就要在用户表前设置一低压调节用阀门，增大局部阻力。或是在进户表前设置低低压调压器，使燃气灶具前的压力接近2000Pa，适应附加压力。
2.3燃气立管的应力
图1 高层立管根部支撑做法图
因此高层建筑楼层较高，那么燃气立管就会与之同长，其自重就会大大增加，由此产生的压应力与环境温度变化产生的热应力相互作用时，就有可能导致立管变形或折断。一般，燃气管道自重产生的应力计算公式为：
σy=gql/f
式中，σy——压缩应力，MPa；
g——重力加速度，m/s2；
q——燃气立管单位长度重力，kg/m；
l——燃气立管长度，m；
f——燃气立管截面积，mm2。
因此，在设计时，要减少燃气立管的压应力，可每隔 6-8 层在主立管上设一个门型弯，并在各分段立管底部设固定支撑，以承受立管自重。具体做法见图1。
而对于室内燃气管道，可以设置Ω型管卡替换立管上的管卡，以分散立管自重。具体做法见图2。
图2 高层建筑每层立管管卡图
2.4燃气管道及设备的防雷、防静电设计
1.进出建筑物的燃气管道的进出口处，室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃气设备等处均应有防雷、防静电接地设施。在设计时，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2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6倍以上。
2.防雷接地设施的设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》的规定.一般，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。
3.防静电接地设施的设计应符合国家现行标准《化工企业静电接地设计规程》的规定。
2.5管道设计中燃气计量问题
燃气使用量的计量工作极为关键，因此在设计时就要确定后期的燃气使用计量方法。目前，高层建筑燃气计量基本上都是使用智能燃气远程抄表，因此在设计安装时可直接设置计量传感器、单片无线数据传输等设备，即应用传感技术与网络技术来进行后期的收费与管理工作。
2.6燃气管道设计时必须考虑的安全问题
生活中不乏见到燃气泄漏、爆炸、火灾等安全事故，可见燃气的使用存在着一定的安全隐患，在设计时安全问题也是要考虑的重点之一。
1.在设计时，为防止燃气泄露，应处理好管道的接缝处，确保接缝处的气密性良好，同时在接口处做好防腐措施，避免因腐蚀而导致燃气泄漏。此外还应设置燃气泄漏报警器，一旦出现燃气泄漏能够及时报警，这样就可大大减少安全事故的发生。在设计时，燃气泄漏报警器与燃具或阀门的水平距离不得大于8m，安装高度应距顶棚0.3m以内，且不得设在燃具上方。
2.应设置紧急自动切断阀，其与燃气泄漏报警系统联锁，并可实现远程控制，在出现燃气泄漏及其他事故时选用旋塞阀或是球阀来及时切断燃气的供应，以此避免人员和财产损失。在设计时，燃气紧急自动切断阀的设置应符合下列要求：①紧急自动切断阀应设在用气场所的燃气入口管、干管或总管上。②紧急自动切断阀宜设在室外。③紧急自动切断阀前应设手动切断阀。④紧急自动切断阀宜采用自动关闭、现场人工开启型，当浓度达到设定值时，报警后关闭。
3.后期定期检查与维修燃气管道以及各种燃气设备也非常重要，只有这样才能确保燃气管道和设备运行的安全性。
3结束语
总之，在城市化发展进程中，建筑燃气管道已成为居民生活必备的设施，它的安全运行与人们的生命财产安全息息相关。虽然当前我国燃气管道的设计和施工技术已趋向成熟，但随着高层建筑的楼层不断增加，这也在一定程度上增加了燃气管道设计的难度。在本文中，提到燃气管道在设计时需要考虑到建筑沉降、附加压力、防雷防静电、燃气计量以及其他安全设施等问题，但在实际工程中要具体问题具体分析，且要求施工时严格按照施工方案进行，以确保设计与施工均落实到位，保证燃气管道的使用安全。
参考文献：
[1]王迎刚.高层建筑燃气设计思考[J].江西建材，2017（21）.
[2]黄山.高层建筑燃气管道的安全设计分析[J].化工设计通讯，2017（11）.
[3]于涛.现代小区燃气管道设计中的若干问题探讨[J].科技创新与应用，2014（05）.
论文作者:黄凤仙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/24
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