周靜

摘 要：本文通過(guò)對(duì)于沉降對(duì)燃?xì)夤芫€的干擾以及沉降補(bǔ)償方法、消除管道的附加壓力以及管道自重的影響與設(shè)計(jì)過(guò)程中注意事項(xiàng)等方面的分析，進(jìn)一步完善了當(dāng)前高層建筑燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：高層建筑；燃?xì)庠O(shè)計(jì)；沉降

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.075

0 引言

隨著社會(huì)現(xiàn)代化水平的不斷提升，以及建筑行業(yè)受國(guó)家宏觀調(diào)控政策的影響，現(xiàn)代化建筑傾向于向高層化發(fā)展。相應(yīng)的，由于高層建筑結(jié)構(gòu)自身的復(fù)雜性也為高層建筑的燃?xì)庠O(shè)計(jì)施工提出了更高層次的要求，施工單位需根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況，針對(duì)易出現(xiàn)的各種影響因素如建筑沉降影響、管道附加應(yīng)力影響、管道自重影響等，研究相應(yīng)的解決對(duì)策，及時(shí)優(yōu)化完善相應(yīng)設(shè)計(jì)方案，以保障燃?xì)夤?yīng)的安全性、高效性。

1 沉降對(duì)燃?xì)夤芫€的干擾以及沉降補(bǔ)償方法

高層建筑在投入應(yīng)用后在建筑自重影響以及所處地基性質(zhì)的作用下，易發(fā)生建筑物沉降現(xiàn)象，而建筑物較大的沉降量對(duì)燃?xì)夤艿罆?huì)產(chǎn)生一定的干擾，影響正常的燃?xì)夤?yīng)及系統(tǒng)的安全性能。首先，沉降對(duì)于燃?xì)庖牍艿赖挠绊懽饔幂^為明顯，建筑物較大的沉降量造成的內(nèi)部切應(yīng)力集中作用于燃?xì)庖牍艿?，使之承受較大的切向應(yīng)力，當(dāng)管道承受的切向應(yīng)力超過(guò)自身承受能力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管道斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，造成燃?xì)馔庑梗廴经h(huán)境，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)、爆炸等惡劣現(xiàn)象的發(fā)生；其次，對(duì)于高層建筑地基回填土處引發(fā)的沉降也會(huì)影響燃?xì)庖牍艿?，造成管道局部懸空，從而?dǎo)致一系列安全事故的發(fā)生。

對(duì)于沉降補(bǔ)償?shù)闹攸c(diǎn)也應(yīng)放在對(duì)燃?xì)庖牍艿赖膬?yōu)化調(diào)整工作方面。首先，可以利用彈性補(bǔ)償彎頭緩沖變形的特性，通過(guò)在燃?xì)庖牍艿涝O(shè)置彈性補(bǔ)償彎頭連接，減輕作用于官道上的切向應(yīng)力的影響。一般來(lái)說(shuō)，彈性補(bǔ)償彎頭在實(shí)際應(yīng)用中依據(jù)適用環(huán)境不同，可分為通用波紋型、套管型、金屬軟管型以及鉛筒型等補(bǔ)償類型，在設(shè)置彈性補(bǔ)償彎頭時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)建筑物以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境的實(shí)際情況，選擇合適的補(bǔ)償方式，總體上講，金屬軟管型補(bǔ)償接頭在燃?xì)夤艿莱两笛a(bǔ)償中適用性比較強(qiáng)；同時(shí)，參考《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（GB50028-2006）》中的有關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)，當(dāng)高層建筑的基礎(chǔ)沉降量大于五十毫米時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)增大燃?xì)庖艽┰蕉纯谝?guī)格、適當(dāng)采用水平或垂直彎曲等手段提升管道承力特性，補(bǔ)償沉降對(duì)于燃?xì)夤艿浪鶐?lái)的危害。

2 消除管道的附加壓力以及管道自重的影響

2.1 消除管道附加壓力的影響

參考《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（GB50028-2006）》，民用低壓天然氣燃燒器的額定壓力為Pn=2000Pa，考慮到燃?xì)鈶?yīng)用中不同管段低壓沿程及局部損失影響的差異，因此一般控制燃?xì)獬浞秩紵龎毫υ?.75Pn～1.5Pn范圍內(nèi)，以防燃燒不充分、不穩(wěn)定引發(fā)的CO中毒、脫火及回火等安全事故。

考慮到現(xiàn)階段高層建筑燃?xì)馊霊魵鈮旱?，因此需考慮燃?xì)夤艿栏郊訅毫Ζ的影響；

ΔP的計(jì)算：ΔP=H*（ρa(bǔ)ir-ρgas）*9.8

其中，H——起始端到終止端燃?xì)夤艿栏叱滩睿琺；ΔP——燃?xì)夤艿赖母郊訅毫?，Pa；ρa(bǔ)ir——外界空氣的密度，kg/N·m3；ρgas——管道中燃?xì)獾拿芏?，kg/N·m3。

消除管道的附加壓力影響的措施一般根據(jù)高層建筑高度采取不同的控制對(duì)策：

（1）通過(guò)前期燃?xì)夤艿赖乃τ?jì)算，對(duì)于較矮的建筑物，由于其相應(yīng)的ΔP較小，因此較宜采用變徑管、增設(shè)閥門等增加管段阻力的方法消除管道的附加壓力影響；

（2）對(duì)于較高建筑物，高、低層燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)宜分開(kāi)布置，對(duì)于ΔP>200Pa的樓層，通過(guò)在燃?xì)饬⒐芗坝脩舯碓O(shè)置低—低壓調(diào)壓器方法消除管道的附加壓力影響；

（3）對(duì)于超高建筑物，通過(guò)在用戶表前設(shè)置中—低壓調(diào)壓器以實(shí)現(xiàn)入戶調(diào)壓的方式，消除管道的附加壓力影響。

2.2 消除管道自重的影響

高層建筑燃?xì)饬⒐芤资芄艿雷灾赜绊懏a(chǎn)生附加應(yīng)力，引發(fā)管道變形、斷裂，甚至造成污染、火災(zāi)等安全事故。

對(duì)于燃?xì)夤芫W(wǎng)中由于管道自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力由下式算得：

Fp=ζ*h*M/S

其中，F(xiàn)p為管道自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力，MPa；ζ為影響因子，一般為1.3；h為管道立管高程，m；M為管道自重，KN / m；S為燃?xì)饬⒐芙孛娣e，mm2。

因此可以通過(guò)較輕管材的應(yīng)用、適當(dāng)增加燃?xì)饬⒐芙孛娣e等方式減少管道自重帶來(lái)的安全隱患。

3 高層燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在高層建筑燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)中應(yīng)注意外界環(huán)境溫度變化帶來(lái)的管道彎曲伸縮以及熱應(yīng)力產(chǎn)生的影響。

溫度變化造成管道伸縮變形量由下式算得：R=103*ε*L*ΔTmax

管道熱應(yīng)力由下式算得：FT=ΔT*ε*Γ

其中，R為溫度變化造成管道伸縮變形量，mm；ε為管道線性膨脹因子m/m·℃；FT為管道隨外界溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，MPa；ΔT為燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)與實(shí)際溫度差異，℃；ΔTmax為最大溫差，℃；Γ為管材彈性模量，MPa；L為管段長(zhǎng)度，m；

由計(jì)算式可知，管道伸縮變形量與溫差、管長(zhǎng)成正比，管道熱應(yīng)力與溫差成正比，當(dāng)設(shè)計(jì)溫差最小時(shí)，相應(yīng)的管道產(chǎn)生的熱應(yīng)力與伸縮變形量也最小。因此，較宜在春季、秋季等季節(jié)進(jìn)行燃?xì)夤芫W(wǎng)的施工，而對(duì)于無(wú)法避免的熱應(yīng)力，一般采取立管加設(shè)L形、Z形、Π形及波紋管補(bǔ)償裝置減少溫度變化對(duì)管道的影響。

4 要重點(diǎn)完善高層建筑燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)

高層建筑燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)對(duì)于燃?xì)夤芫W(wǎng)的施工以及安全、高效應(yīng)用均起著關(guān)鍵性的作用，因此需重點(diǎn)完善相關(guān)前期設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇合適的調(diào)壓系統(tǒng)、合理的管線布局、溫差補(bǔ)償及管材選擇等策略結(jié)合沉降及附加應(yīng)力、自重的影響，進(jìn)一步優(yōu)化初步設(shè)計(jì)；同時(shí)，對(duì)于高層建筑，需做好安全設(shè)計(jì)工作，燃?xì)庖牍艿啦贾每焖偾袛嚅y門，管道合理位置布置自動(dòng)切斷閥、報(bào)警監(jiān)控裝置、壓控裝置以及送排風(fēng)系統(tǒng)等安全裝置，保障燃?xì)庀到y(tǒng)正常供應(yīng)及安全性能。

5 總結(jié)

燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，考慮到高層建筑的特殊性，對(duì)其進(jìn)行的燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)也應(yīng)區(qū)別性對(duì)待，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土質(zhì)、水文、環(huán)境應(yīng)用條件，合理設(shè)置沉降補(bǔ)償方式，采取合適的方式消除管道的附加壓力以及管道自重的影響，做好前期的安全設(shè)計(jì)工作，以不斷完善高層建筑燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（GB50028-2006）》[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.