唐弢

摘要：高層建筑是當(dāng)前城市建筑的主流，可以對有限的土地資源進行充分利用，緩解城市規(guī)模擴大引發(fā)的人地矛盾沖突。不過，高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，加上使用人員眾多，對于安全有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，燃?xì)夤艿涝O(shè)計就是其中一個不容忽視的組成部分，如果燃?xì)夤艿涝O(shè)計缺乏安全性，則可能會引發(fā)相當(dāng)嚴(yán)重的后果。本文就高層建筑管道燃?xì)庠O(shè)計中管道的安全設(shè)計進行了討論。

關(guān)鍵詞：高層建筑；管道燃?xì)?；管道；安全設(shè)計

城市化進程的加快，使得高層建筑的數(shù)量不斷增長，對于建筑整體的安全也提出了更加嚴(yán)格的要求。與常規(guī)建筑相比，高層建筑高度大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人員密度大，一旦出現(xiàn)火災(zāi)隱患，可能造成相當(dāng)嚴(yán)重的后果?；诖?，相關(guān)人員需要高度重視燃?xì)庠O(shè)計中管道的安全設(shè)計，提升設(shè)計方案的合理性和有效性，切實保證管道燃?xì)馐褂冒踩?/p>

1 管道附加壓力計算與消除

相關(guān)研究指出，民用低壓燃?xì)庠罹咴谠O(shè)計過程中，額定壓力為2000Pa，高層建筑本身相對特殊，引出允許灶具使用壓力在一定范圍內(nèi)波動，當(dāng)灶具壓力超出額定壓力0.75倍1.5倍時，能夠滿足高層建筑的使用要求，不過如果壓力繼續(xù)增大，則會導(dǎo)致灶具熱效率偏低，燃燒不充分，出現(xiàn)回火或者脫火的問題。不僅如此，在無法充分燃燒的情況下，煙氣中的一氧化碳濃度增大，可能會引發(fā)煤氣中毒甚至火災(zāi)、爆炸問題。因此，在高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計中，需要關(guān)注的問題有幾個，包括附加壓頭、建筑沉降對于管道的補償、溫差變形的應(yīng)力補償?shù)取Ｒ晕覈车馗邔咏ㄖ細(xì)夤艿涝O(shè)計為例，采用的多是低壓入戶模式，在針對低壓燃?xì)夤艿缐毫p失進行計算的過程中，還需要將高層建筑本身較大高度導(dǎo)致的管道附加壓力考慮在內(nèi)。

高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計中，如果管道附加壓力過高，會使得灶具前壓力超出額定壓力1.5倍以上，假定高層建筑在引入燃?xì)夤艿篮?，壓力為p1，數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)的2000Pa，假定燃?xì)夤艿腊惭b狀況最不利，即僅有極少用戶使用管道燃?xì)猓瑒t附加壓力僅為燃?xì)獗碜枇腿細(xì)夤艿雷枇χ?。?dāng)用戶灶具前壓力為p2時，依照《城市燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以對附加壓力進行計算，存在

p2=p1+△H150Pa=1850Pa+5.83h

如果用戶灶具前壓力的數(shù)值達(dá)到3000Pa，則h的取值為197m。換言之，如果高層建筑本身的高度超過197m，燃?xì)夤艿栏郊訅毫Σ艜沟迷罹咔皦毫Τ^燃燒器的運行范圍。因此，為了將燃?xì)庠钋皦毫Φ牟▌臃秶刂频阶钚?，確保燃?xì)庀到y(tǒng)壓力與額定壓力接近，在對燃?xì)夤艿肋M行設(shè)計安裝時，需要采取切實有效的措施和方法，減少附加壓力對于燃?xì)夤艿赖呢?fù)面影響。

對于一些高度較低的高層建筑，考慮燃?xì)夤艿栏郊訅毫?shù)值較小，在管道安全設(shè)計中，可以通過縮小立管直徑、設(shè)置分段閥門等方式，減少乃至消除管道附加壓力的影響；對于高度較大的高層建筑，在進行燃?xì)夤艿涝O(shè)計的過程中，可以將高層供氣系統(tǒng)分離出來，以滿足不同用戶需求，或者在燃?xì)獗砬霸O(shè)置低壓調(diào)壓器；對于超高層建筑，可以采用中壓進戶、設(shè)置低壓調(diào)壓器的方式，將灶具前壓力控制在2000Pa左右。

2 建筑沉降分析與應(yīng)對

高層建筑在使用過程中，受自身自重的影響，會對基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的靜動荷載，從而引發(fā)基礎(chǔ)沉降問題，相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在竣工后三年內(nèi)，高層建筑的沉降速度較快，沉降量最大可以達(dá)到510cm，之后沉降的速度回有所減緩。高層建筑沉降會對燃?xì)夤艿涝斐善茐?，主要是因為建筑?nèi)部的燃?xì)夤艿罆S著建筑沉降而出現(xiàn)下沉，但是建筑外部的地埋管或者架空管靜止，在管道接口位置會產(chǎn)生應(yīng)力，伴隨著沉降量的增大，燃?xì)庖牍苁艿降目沽σ矔S之增加，當(dāng)沉降達(dá)到一定程度后，就會導(dǎo)致燃?xì)夤艿赖膰?yán)重變形甚至斷裂，影響燃?xì)獾恼９?yīng)。

高層建筑中，燃?xì)夤艿懒⒐荛L度達(dá)，從安裝到投運，受環(huán)境溫度變化的影響，管道內(nèi)部的溫差會引發(fā)相應(yīng)的應(yīng)力，其自重也會對下層管道產(chǎn)生壓迫，引發(fā)管道的下沉問題，在管道軸向還可能出現(xiàn)變形現(xiàn)象。一般情況下，如果沒有特殊要求，高層建筑室內(nèi)燃?xì)夤艿啦捎玫亩嗍卿摴?，管道變形量的計算公式為：△L=0.012△t×L。這里的L是燃?xì)饬⒐荛L度，△t表示燃?xì)夤艿腊惭b及使用過程中的最大溫差。立管應(yīng)力補償設(shè)計環(huán)節(jié)，需要關(guān)注三個方面的問題：一是必須依照高層建筑燃?xì)庠O(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，結(jié)合具體數(shù)值計算，得到立管最大變形量，通過設(shè)置分段波紋管的方式，對立管溫差應(yīng)力進行抵消；二是應(yīng)該在立管底部設(shè)置支撐墩，減少溫度差異引發(fā)的管道變形問題；三是可以利用撓變補償裝置，減少高層建筑振動的影響。

3 燃?xì)夤艿腊踩O(shè)施

燃?xì)獗旧韺儆谝兹家妆?，如果其管道出現(xiàn)泄漏，可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸事故，而高層建筑本身的人員密集，疏散難度大，一旦發(fā)生上述事故，造成的財產(chǎn)損失和人員傷亡是難以估量的。對此，在高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計中，必須高度重視安全設(shè)計，嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行設(shè)計，從建筑具體情況著眼采取相應(yīng)的安全措施，例如，可以在燃?xì)庖虢ㄖ彝庠O(shè)置相應(yīng)的燃?xì)夤?yīng)快速切斷閥門，在室內(nèi)燃?xì)夤艿乐性O(shè)置自動切斷閥，也可以在燃?xì)夤?yīng)點以及在燃?xì)夤艿澜?jīng)過高層建筑的位置，設(shè)置相應(yīng)的安全報警系統(tǒng)，并將其與自動切斷系統(tǒng)和機械通風(fēng)裝置實現(xiàn)連鎖，確保在出現(xiàn)燃?xì)庑孤r，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出告警信息，切斷燃?xì)夤?yīng)的同時啟動通風(fēng)裝置，避免安全事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

總而言之，高層建筑本身的特殊性使得其對于燃?xì)夤艿涝O(shè)計有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，對于設(shè)計人員而言，應(yīng)該充分考慮建筑高度、建筑沉降、管道壓力、環(huán)境溫度、消防安全等因素的影響，確定科學(xué)合理的燃?xì)夤艿涝O(shè)計方案，切實保證管道運行安全。另外，高層建筑燃?xì)夤艿缿?yīng)該與建筑主體結(jié)構(gòu)同步設(shè)計施工，避免重復(fù)施工的現(xiàn)象，必須認(rèn)識到，安全問題是燃?xì)夤艿涝O(shè)計中必須關(guān)注的核心問題，在充分認(rèn)識安全問題的基礎(chǔ)上，才能保證燃?xì)夤艿涝O(shè)計的安全性。

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