楊慧　劉文勇

摘 要：隨著城市化進程的不斷加快，城市建筑的配套設施也來越完善。城市建筑燃氣工程設計，已經成為許多建筑設計非常重要的一個問題。現(xiàn)代建筑設計不僅要考慮到美觀實用，更要考慮到建筑空間的有效利用以及燃氣工程的安全性與特殊性，本文針對高層建筑燃氣工程簡要論述了其關鍵設計技術，并分析了管線布局等燃氣工程相關的設計要點。

關鍵詞：高層建筑；燃氣設計

1 管線布局以及調壓系統(tǒng)的設置選擇

1.1 管線的布局

和其他建筑物相比，高層建筑具有很多的特殊性，在傳統(tǒng)建筑史上，一般的建筑物都是坐北朝南，這樣的建筑不但采光好，而且在風水學等方面也有著很多的講究。在傳統(tǒng)許多的多層建筑中，樓房設計一般都是坐北朝南，許多的樓房都是長方形結構，在廚房的設計上，一般情況下，都是廚房在房間的北側，所以，在樓房鋪設燃氣管道上，前管便順勢朝著北面，有一個三通留在廚房的位置，地接引入管可以通過管線順利出土入戶。但是，高層建筑則不一樣，高層建筑在外觀上仿佛是一個看似六面體的正方形，并且許多高層建筑的底層都是寫字樓、商貿中心、辦公場所，上面才是居民樓或者高檔住所。因此，再設計高層建筑的時候，都有一個天井槽設置在六面體的中間，并且每個方向都有，無論是居住的第一層，還是居住的最高層其任何一個樓層都有設置，天井槽槽寬約為2--3米，商貿最高層的頂板即為天井槽底面，所以，高層建筑在設計廚房時，廚房的布局一般有以下幾種，第一種是天井槽的兩側基本上就是高層建筑廚房的投影點，第二種是廚房一般坐落在各個電梯出口兩側，公共樓道一般都與廚房的外墻相鄰。

1.2 設置高層建筑的調壓系統(tǒng)

一般情況下，高層建筑的燃氣管道都采用從底層逐漸分戶立管上升至頂層的方式，如果高層建筑在25 層以上，無論是天然氣，還是液化石油氣，無論是密度小于空氣還是密度高于空氣，所附加的壓頭都比較大，因此，為了方便調節(jié)壓力，高層建筑的調壓系統(tǒng)都應該進行獨立設置。我們在進行調壓設備選擇的時候，要根據(jù)實際情況來定，選擇調壓設備時要兼顧高層建筑庭院管網設計，一般情況下，要選用調壓箱替代調壓柜，并且流量每小時一定要大于庭院管網1.2倍，這樣，不僅維修操作等十分方便，而且可以將調壓系統(tǒng)在小區(qū)的露天綠地里以平臺方式安全地放置，不會影響到環(huán)境的美觀。

2 高層建筑燃氣管道的工藝設計

2.1 高層建筑沉降的影響

高層建筑因自重會產生一定量的沉降量。高層建筑一般采取上行下給方式，即燃氣自庭院從上升管到達樓頂成環(huán)狀或枝狀，再通過各下降立管，中壓進戶調壓計量后引至燃具。根據(jù)高層建筑管道燃氣的供氣形式，在設計及施工中應考慮以下措施：

在上升管與庭院管連接處，燃氣鋼管盡可能采取煨彎減少焊縫，對該處焊縫要求100 %探傷。庭院管與上升管的接口應在高層建筑建成沉降一段時間后，并在室內管全部竣工后施工安裝，這樣能減少沉降對接口處的應力。

上升管應在設置緊急切斷閥后管道上盡可能采取多個彎頭組合方式來進行沉降量的補償。

如果高層建筑基礎周圍為非原土層或建筑沉降較大，可在上升管出庭院地面0.3～0.5 m處設一個金屬軟管或Π型補償器，以補償高層建筑及庭院管的沉降。

2.2 燃氣立管的應力分析

高層建筑因立管（上升管、下降管）較長，管道自重大，管道上會產生壓縮應力。因受環(huán)境溫度變化影響，立管會產生脹縮變形和熱應力。另外，高層建筑物在受到風荷載和可能發(fā)生的地震影響時均會產生一定的擺動，燃氣立管因此產生彎曲應力。

以上三種應力在高層建筑設計時均不可忽視，設計不當有可能使管道自身和支架達到破壞的程度，而造成管道彎曲、斷裂，致使燃氣泄漏，引發(fā)事故。在無承重支撐時，立管底部的壓縮應力要達到允許應力，管長一般須超過1400 m，而如此高的立管長度對一般高層建筑是不可能的。因此，對一般高層建筑燃氣管道本身通常不致于產生壓縮應力破壞。為使立管自重得到均勻分攤，通常在設計中要求每一層（按標準層層高）設一支架，以免立管底部壓縮應力過于集中。此外，在立管底部設置穩(wěn)定的固定支架，以進一步承受立管自重。

高層建筑在地震裂度為7度地區(qū)受地震影響時及受風荷載影響時的允許層間相對水平位移通常為1/1 500及1/3 000。如高層建筑層高為3 m，建筑物允許層間相對水平位移量為2 mm。該值往往遠小于管道的允許位移量（管道允許位移量與管材允許應力、管道彈性模數(shù)及管道回轉半徑有關，具體計算略）。因此，高層建筑（超高層除外）燃氣管道一般在采取伸縮補償及承重支撐等措施后，產生的彎曲應力對燃氣管道的影響可忽略不計。

2.3 燃氣管道支架及穿墻保護設計

（1） 支架 由于高層建筑燃氣管道設計基本上是沿建筑物外墻敷設，每隔一層層高（2.8～3.0 m）設一個支架。除在設計位置安裝固定支架外，其余均采用管卡式活動支架。

（2） 預留套管及預留洞 設計單位要繪制管道、熱水器預留洞圖，施工單位要嚴格按照設計圖紙準確預留。燃氣管道通常采用套管預留方式。套管一般比燃氣管道大二號。燃氣管應安裝在套管中心部位。

熱水器預留洞必須根據(jù)熱水器的類型及型號確定。目前未對熱水器類型及型號有明確規(guī)定時，通常按對流平衡式熱水器設計。預留洞尺寸為250×190×墻壁厚 mm3，預留洞中心高度通常在1.7 m。目前，使用強制排煙式熱水器較普遍。其預留洞為100 mm的孔洞。預留中心高度為1.7 m。

2.4 附加壓力的影響及供氣方式的選擇

高層建筑如果采取區(qū)域調壓、低壓進戶形式，由于高層建筑立管較長，必須考慮附加壓力。

ΔP=H.（ρa-ρb）.g

式中：ΔP-附加壓力 Pa；

ρa-空氣的密度 kg/m3；

ρb-燃氣的密度 kg/m3；

H-燃氣管道終、起點的高程差 m；

g-重力加速度。

近期氣源為液化石油氣，遠期氣源為天然氣。以上升管為例，氣源為液化石油氣時，產生的附加壓力ΔP值為負；氣源為天然氣時，產生的附加壓力ΔP值為正。如采用區(qū)域調壓、低壓供氣方式，氣源為液化石油氣時，隨樓層增高，附加壓力減小，達到一定高度時，會使室內低壓燃氣管道阻力損失超過允許值，這種供氣方式建筑物層高不應超過6～8層。如果采用樓棟調壓能使可供氣能力有所增強，但對于普遍20～30層的高層建筑，顯然是不適合的。與此同時，也需考慮遠期使用天然氣，附加壓力會使高層燃具灶前壓力增高，不穩(wěn)定，達到一定高度必然使灶前壓力超過允許值。

中壓進戶供氣方式可保證高層建筑用戶灶前壓力的穩(wěn)定。如調壓器選擇適當，完全可確保遠、近期氣源互換后灶前壓力穩(wěn)定且滿足各自技術要求。中壓進戶供氣方式中壓立管均沿外墻敷設，可較在室內敷設安全。但由于采用中壓進戶，一旦泄漏其危害性較低壓進戶大，因此，必須對中壓立管及進戶中壓管的施工提出更高要求。例如：中壓管道采用無縫鋼管，進戶部分中壓管盡可能煨彎，穿墻部分不得有焊縫等。此外，上升管位置選擇應考慮距小區(qū)道路不要過近，同時應避開地下室、窗戶、陽臺等處。

3 結束語

總之，隨著建筑事業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，建筑施工室內燃氣管道的設計也增添了許多的新的內容。在高層建筑工程設計過程中，我們一定要對高層建筑燃氣系統(tǒng)進行科學的分析，合理的考慮燃氣工程的安全性以及特殊性，綜合分析燃氣工程關鍵設計技術，樹立以人為本的設計理念，結合具體情況，做好高層建筑燃氣工程的設計。

參考文獻

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