呂攀

（湖南省邵陽(yáng)市燃?xì)饪偣?，湖南邵?yáng)，422000）

高層建筑物燃?xì)飧郊訅毫︻A(yù)留及消除

呂攀

（湖南省邵陽(yáng)市燃?xì)饪偣?，湖南邵?yáng)，422000）

隨著現(xiàn)代城市建設(shè)步伐加快，大量集辦公、商貿(mào)、景觀及居住于一體的新高層建筑得以建成，這些建筑具有多功能屬性。為了保證安全，本文首先探討了高層建筑物燃?xì)夤こ痰脑O(shè)計(jì)方案，提出消除附加壓力的必要性；接著分析了消除高層建筑物燃?xì)飧郊訅毫Φ木唧w措施，簡(jiǎn)單介紹了高層建筑物管線布局以及供氣方式；最后研究了建筑物沉降對(duì)燃?xì)夤艿喇a(chǎn)生的作用以及高層建筑的燃?xì)庥?jì)量方法。

高層建筑；燃?xì)夤こ?；設(shè)計(jì)方式；附加壓力；建筑物沉降

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，以及城鎮(zhèn)建設(shè)速度加快等形勢(shì)下，高層建筑數(shù)量較以前得到較大幅度增長(zhǎng)。由于高層建筑具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特征，其燃?xì)庠O(shè)計(jì)和施工難度也較大［1-12］。

為了保證高層建筑安全，施工單位需結(jié)合建筑工程實(shí)際，對(duì)各種可能產(chǎn)生的影響因素，包括建筑物沉降以及管道自重等進(jìn)行考慮，并且采取針對(duì)性措施，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)完善，從而使燃?xì)夤?yīng)效率與安全得到有效保障。

1 附加壓力分析

1.1壓力要求

在燃?xì)夤?yīng)方面，由于燃?xì)夂涂諝饷芏炔坏龋S著建筑物高度以及層高的增高，燃?xì)庵懈郊訅侯^也逐漸增大。按照相關(guān)規(guī)定：天然氣、液化石油氣以及人工煤氣壓力在0.75～1.5 Pn范圍內(nèi)波動(dòng)，瓶裝液化石油氣壓力在±0.5 kPa范圍內(nèi)波動(dòng)。試驗(yàn)用燃?xì)夤?yīng)壓力為1000～3000 Pa，在小于1000 Pa情況下，出現(xiàn)離焰及回火等情況的可能性較大；在大于3000 Pa的情況下，將發(fā)生漏氣、燃燒不充分以及晃眼等現(xiàn)象。

1.2附加壓頭對(duì)壓力的影響

某建筑供應(yīng)的天然氣密度為0.7 kg/m3，空氣密度為1.293 kg/m3。當(dāng)燃?xì)夤艿榔骄? m，產(chǎn)生的附加壓頭大小為（1.293-0.75）*9.8=5.32 Pa。

假定該建筑在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行調(diào)壓柜設(shè)置，在高層建筑范圍內(nèi)供氣，2400 Pa將為調(diào)壓柜在一般狀態(tài)下的出口壓力，調(diào)壓柜穩(wěn)壓精度的計(jì)算按照AC5進(jìn)行，關(guān)閉壓力的計(jì)算按SG10進(jìn)行。在最糟糕的情況下，調(diào)壓柜后端沒有正在燃燒的用氣設(shè)備，燃?xì)夤艿缐毫ψ畲罂蛇_(dá)到2400*（1+10%）=2640 Pa。如果管道壓力和調(diào)壓柜關(guān)閉壓力等同，且只有高層頂層用戶正在使用燃?xì)庠罹?，由于灶具的用氣量極小，此時(shí)計(jì)量表以及管道中產(chǎn)生的壓損基本上可以采取忽略不計(jì)的處理方式。對(duì)此，頂層用戶的高度h應(yīng)為（3 000-2 640）/5.32=67.6 m，在立管長(zhǎng)度大于67.6 m的情況下，將導(dǎo)致頂層用戶出現(xiàn)過大的附加壓頭，使頂層用戶壓力超出范圍，有可能超出灶具規(guī)定的最高壓力值范圍。

1.3消除附加壓力的必要性

高層建筑物的高度相比普遍建筑要高，其設(shè)置的燃?xì)饬⒐荛L(zhǎng)度也更長(zhǎng)，在立管中就容易產(chǎn)生較大的附加壓力。由于燃?xì)饷芏群涂諝饷芏鹊拇笮〈嬖趨^(qū)別，附加壓力如果不在燃具穩(wěn)定工作的范圍之內(nèi)，將導(dǎo)致用戶燃具前壓力波動(dòng)更加明顯，使燃?xì)獾娜紵煌耆?，出現(xiàn)回火及脫火等情況，使供氣存在更大安全隱患。要想更好地保證高層供氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全，必須有效消除或者控制其附加壓力的影響。

2 高層建筑物燃?xì)飧郊訅毫ο龑?duì)策

2.1使管道阻力增加

憑借水力計(jì)算以及壓力降分配，進(jìn)行合理燃?xì)饬⒐芄軓降倪x擇，并且通過將截流閥增設(shè)至燃?xì)饬⒐苌系姆椒ǎ谷細(xì)夤艿赖淖枇υ黾?。該方法具有以下?yōu)勢(shì)，包括操作簡(jiǎn)單、成本較低、可行性強(qiáng)，其不足之處在于管道內(nèi)流量影響到立管內(nèi)阻力，使用戶用氣的穩(wěn)定性得不到保障，不利于用戶灶具正常燃燒狀態(tài)的維持。在出現(xiàn)用電高峰時(shí)，阻力過大，將直接影響底層用戶的用氣壓力。此外，頂層用戶單獨(dú)用氣，且使用較少用氣量時(shí)，其發(fā)揮的作用可以忽略不計(jì)。

2.2進(jìn)行用戶調(diào)壓器設(shè)置

該方法是通過各用戶調(diào)壓器的安裝實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈮毫Φ慕档停谷細(xì)鈮毫刂圃谌紵恼７秶鷥?nèi)。采用中壓燃?xì)馊霊舻姆绞?，之后憑借各戶中低壓調(diào)壓器作用的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)氣體壓力的合理調(diào)整。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，中壓入戶管道工作壓力的最大值達(dá)到0.2MPa。而同時(shí)也存在相關(guān)規(guī)定指出，壓力≥0.01MPa管道的連接應(yīng)采用焊接的方式，所以，該方法的使用不具有較高的經(jīng)濟(jì)性，其施工復(fù)雜程度較高，和低壓入戶相比，在安全性方面較差。但該方法也在某些城市得到較為廣泛的應(yīng)用，例如深圳、成都等地區(qū)。

低壓7kPa入戶，在用戶燃?xì)獗砬斑M(jìn)行低壓調(diào)壓器的設(shè)置。該方法的應(yīng)用比較常見，例如香港、悉尼等城市使用這種方式已經(jīng)有一段時(shí)間。因?yàn)?kPa入戶，未超出0.01MPa，也可對(duì)室內(nèi)管道采用鋼管絲扣連接的方式，在用戶燃?xì)獗砬斑M(jìn)行低壓調(diào)壓器的設(shè)置，使用戶灶具前壓力維持在一定的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)熱效率的提高及污染物的減少具有幫助。

2.3設(shè)置低～低調(diào)壓器設(shè)置于燃?xì)饬⒐苌?/p>

將低-低調(diào)壓器設(shè)置在燃?xì)饬⒐苌?，可?shí)現(xiàn)樓層附加壓頭的分段消除。該方法具有較高的可行性，然而該方法的采用并不廣泛。通過水利計(jì)算，在最不利的情況下，燃?xì)饬⒐艿膲毫_(dá)到1.5Pa的水平時(shí)，進(jìn)行一個(gè)低-低調(diào)壓器的設(shè)置，將低～低調(diào)壓器的出口壓力調(diào)整至灶具的額定壓力，當(dāng)立管壓力上升至1.5Pn的情況下，進(jìn)行低～低調(diào)壓器的再次設(shè)置，按照這種方法繼續(xù)下一步的實(shí)施，從而使燃?xì)庠罹咔皦毫刂圃谠罹哒９ぷ鞣秶鷥?nèi)。然而該方法同樣存在其局限性：第一、若調(diào)壓器出現(xiàn)故障，其對(duì)低～低調(diào)壓器后端的大量用戶造成影響；第二、室內(nèi)立管的維修工作實(shí)施困難，維修成本是一大問題；第三、低～低調(diào)壓器的進(jìn)出口壓差極小，只有0.5Pn，管道流量會(huì)影響低～低調(diào)壓器進(jìn)口壓力值的大小，使得低～低調(diào)壓器出現(xiàn)選擇方面的難題；第四、設(shè)計(jì)要求較高，產(chǎn)品精度的達(dá)標(biāo)率較低，采購(gòu)工作存在較大的困難。

2.4將低-低壓力調(diào)節(jié)器設(shè)置在室內(nèi)燃?xì)獗砬?/p>

在建筑物中直接使用中壓管，將低～低壓力調(diào)節(jié)器設(shè)置在室內(nèi)燃?xì)獗砬?，減小用戶受到的影響，高峰時(shí)氣體壓力不發(fā)生較大的波動(dòng)，而調(diào)壓器后的低壓管段不長(zhǎng)，使附加壓力的影響有效消除，整體而言燃?xì)饩咴陬~定壓力下能夠更好地運(yùn)行。然而，一定程度上降低了室內(nèi)部分中壓管道的安全性，并且項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，因此該方法的使用也需要斟酌。在實(shí)際應(yīng)用中，樓層在20層以內(nèi)，在立管中進(jìn)行節(jié)流閥的附加；樓層在20層以上，一般將低～低壓力調(diào)節(jié)器安裝在用戶表前。通過這種方法，使附加壓力得到有效消除，并且有效控制工程造價(jià)。

3 高層建筑物供氣方式及管線布局設(shè)計(jì)

3.1高層建筑物調(diào)壓系統(tǒng)選擇

25層以上高層建筑，分戶立管成為燃?xì)饬鹘?jīng)的路徑，從下至上向頂層用戶輸送，不僅包括密度小于空氣的天然氣，也包括密度大于空氣的液化石油氣。針對(duì)較大的附加壓頭，一般進(jìn)行調(diào)壓系統(tǒng)的單獨(dú)設(shè)置，從而使調(diào)節(jié)更加方便。在安全的綠地中進(jìn)行露天平臺(tái)小時(shí)計(jì)算流量的安裝，按照庭院管網(wǎng)小時(shí)計(jì)算流量的1.2倍值，使用調(diào)壓箱將調(diào)壓柜取代，不僅具有更好的外觀，也可使維修操作更加方便。

3.2高層建筑物管道布設(shè)方式

高層建筑物的結(jié)構(gòu)主要由各種低層建筑物構(gòu)成，形狀為長(zhǎng)矩形，為坐北朝南的朝向，廚房基本朝向北方，之后地接引入管出土入達(dá)到用戶，在廚房留置三通口，氣體樓前管道鋪設(shè)地下，順著北、東、西方向進(jìn)行敷設(shè)。高層建筑外輪廓以正方形的六面體為主，中間層以下的俱樂部、辦公以及商貿(mào)中心區(qū)，上部幾十層為高級(jí)住宅，六面體上的四個(gè)方向從居住的第一層至頂層切割天井槽，寬2～3 m，天井槽地面為商貿(mào)頂層的頂板。

高層建筑物的廚房布局形式有兩種：第一種，廚房外墻和公共樓道處于相鄰的位置，將廚房設(shè)置在建筑內(nèi)各層電梯出口后的公共樓道兩側(cè)；另外一種，廚房靠近室外天井，廚房投影點(diǎn)基本落在天井槽兩邊。由于南方城市冬季外溫不似北方嚴(yán)寒，選擇架空線位可免除燃?xì)庠O(shè)施防冰凍措施的實(shí)施，高層建筑燃?xì)夤芫W(wǎng)分配必須結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)安全與布局進(jìn)行考慮。為使視覺效果更加美觀，埋地敷設(shè)低壓線路調(diào)壓箱，立墻于較低建筑物外圍，安裝球閥四層屋頂墻壁，貼平鋪設(shè)墻上，在天井槽入口打開三通支線，路線仍然在庭院罐貼外墻水平線安裝，增加球閥于支線首端，設(shè)置一個(gè)三通分支線于各個(gè)廚房，從廚房的外墻粘貼在一層聳入頂層，每層打開三通口安裝至各個(gè)用戶廚房，并進(jìn)行IC卡燃?xì)獗淼陌惭b。根據(jù)節(jié)水力的計(jì)算結(jié)果確定家用立管直徑。對(duì)管道進(jìn)行合理布局，開發(fā)商確定立管等高位置，墻上的水平管道雖較長(zhǎng)，但是施工及維修難度不大。天井室外立管較為安全，但是維修比較復(fù)雜，發(fā)生氣體泄漏時(shí)，氣體在室外升空，不會(huì)進(jìn)入室內(nèi)對(duì)用戶安全產(chǎn)生影響，可達(dá)到安全擴(kuò)散的目的。如果將廚房布置在公共樓道內(nèi)，為各個(gè)廚房開設(shè)一根三通支線，通過樓道對(duì)外的窗戶將水平架空管引進(jìn)室內(nèi)，機(jī)制在吊頂層內(nèi)安裝，2.2 m相對(duì)標(biāo)高的公共樓墻水平敷設(shè)，也是在樓道內(nèi)貼廚房外墻立安裝，經(jīng)過各層樓板到達(dá)頂層。

4 建筑物沉降對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊?/h2>

建筑物沉降對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊懽畲?，建筑物建成后都?huì)產(chǎn)生各種程度的沉降，而燃?xì)庖牍艿奈恢孟鄬?duì)固定，在建筑物發(fā)生沉降時(shí)，燃?xì)庖牍軐⒊惺芙ㄖ镒饔卯a(chǎn)生的切應(yīng)力，如果切應(yīng)力過大，將導(dǎo)致燃?xì)庖牍馨l(fā)生斷裂，造成燃?xì)庑孤?。所以，在燃?xì)庠O(shè)計(jì)過程中，需要注意引入管的保護(hù)。

保護(hù)方法有：（1） 將波紋管補(bǔ)償器增設(shè)在水平立管或者壁管前，使引進(jìn)管的切應(yīng)力減?。唬?） 在立管或者穿墻管前的水平管上加設(shè)幾個(gè)彎頭，以采用煨彎為宜，憑借彎頭的自然補(bǔ)償使引入管的受力減小，起到加設(shè)方形補(bǔ)償器的效果。該方法可能在位置方面存在限制，但具有較高可行性；（3） 引進(jìn)管道穿墻鋼套管，保證燃?xì)夤艿赖纳喜繛殇撎坠埽虏啃枇粲泻线m的間隙，間隙的大小應(yīng)比建筑物沉降的最大值更大。

5 高層建筑燃?xì)庥?jì)量設(shè)施

傳統(tǒng)采用的燃?xì)庥?jì)量為手動(dòng)門到門抄表收費(fèi)，工作效率嚴(yán)重滯后，而且很容易對(duì)居民的生活造成干擾。同時(shí)該做法勞動(dòng)負(fù)擔(dān)較沉重，在管理方面存在較大難度。最近幾年出現(xiàn)的無(wú)線智能燃?xì)獗碜x取系統(tǒng)、微電腦控制技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及集成傳感測(cè)量等，具有以下多方面優(yōu)勢(shì)：（1） 可使收費(fèi)效率得到顯著提高，并且減輕收費(fèi)工作負(fù)擔(dān)，尤其針對(duì)高層建筑，通過數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行用戶用氣量的采集十分便捷；（2） 能夠避免對(duì)用戶的生活造成打擾，這是因?yàn)楸苊饬巳霊羰召M(fèi)的繁瑣；（3） 使整體管理水平得到提高，可以通過電腦收費(fèi)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)銀行代扣，進(jìn)行燃?xì)赓M(fèi)繳納；（4） 傳輸信號(hào)穩(wěn)定性好、可靠性高，傳輸速率與質(zhì)量均比較理想；（5） 能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)及抄表，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，高層建筑燃?xì)夤艿拦こ痰脑O(shè)計(jì)，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，需要針對(duì)高層建筑的特殊性進(jìn)行慎重考慮，尤其是高層建筑的高度越高，要考慮的因素也就越多。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧庠刺攸c(diǎn)、壓力、施工以及地理、自然環(huán)境等，對(duì)高層建筑燃?xì)夤艿肋M(jìn)行合理設(shè)計(jì)，得出最佳設(shè)計(jì)方案。

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Research on Elimination Method of Gas Additional Pressure for High Building

Pan Lv（Hunan Shaoyang Gas Engineering Company， Shaoyang， Hunan， 422000， China）

With the accelerating urban construction and development， a large number of new high-rise buildings are built by integration of office， commerce， landscape and residential， making modern city more charming. In this paper， the design of high-rise building gas engineering is discussed in this paper. Analysis is carried out to eliminate the additional pressure of high-rise buildings， and pipeline layout as well as gas supply method are briefly introduced. At last， we describe research on the effects of building settlement on gas pipeline and methods of gas measurement for high-rise buildings.

High-rise Building； Gas Engineering； Design Method； Additional Pressure； Building Settlement

TU1

A

2095-8412 （2016） 04-617-04

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.009

呂攀（1975-），男，工程師，專業(yè)方向：燃?xì)夤こ?。E-mail: 55924577@qq.com