徐融

深圳機械院建筑設計有限公司  廣東.深圳518000

   摘 要: 燃氣設計合理與否，關(guān)系到燃氣運行的安全可靠性。本文主要從四個(gè)方面分析影響高層建筑燃氣管道設計的因素，并提出設計注意事項，以期燃氣管道設計能夠滿(mǎn)足現代高層要求。

關(guān)鍵詞: 高層住宅; 燃氣管道; 設計分析

    一、燃氣設計強制性規定

（一）燃氣引入管設計原則

 通常住宅燃氣管線(xiàn)入戶(hù)分為地面入戶(hù)和地下入戶(hù)。燃氣入口對建筑外墻的整體影響最為顯著(zhù)，因此在設計時(shí)應兼顧美觀(guān)。管道穿越建筑物基礎、墻體或管道時(shí)，必須設在管道內，不能鋪設在臥室、衛生間和易燃易爆場(chǎng)所，如在有腐蝕物的場(chǎng)所，必須在密閉空間內安裝通風(fēng)設備。另外，地下室和半地下室引入管道的穿壁處要安裝氣體濃度報警裝置，以保證安全。在設計煤氣管道時(shí)，除以上所提及的幾點(diǎn)外，還應考慮以下幾點(diǎn)：①進(jìn)氣管必須設置在方便維修的廚房、走道等非居住區；②在進(jìn)入密閉空間時(shí)，通風(fēng)設備的換氣次數正常工作時(shí)應≥6次/小時(shí)，事故通風(fēng)時(shí)應≥12次/小時(shí)；③輸氣管道的最小公稱(chēng)直徑為：15 mm；④在進(jìn)氣管的總管上，應安裝一種快速的關(guān)閉閥和清潔裝置，圖1中顯示了導入管道的設計。

圖 1 進(jìn)戶(hù)管裝接圖

   （二）燃氣管道敷設注意事項

 燃氣管線(xiàn)鋪設時(shí)，應注意以下事項：①地下室及地面封閉室內鋪設天然氣管線(xiàn)，其建筑凈高為≧ 2. 2m；②鋪設管線(xiàn)時(shí)，管線(xiàn)的鋪設高度應為≧ 2. 2m，車(chē)輛可通過(guò)時(shí)應≧ 4. 5m；③建筑內的燃氣管線(xiàn)一般都是明裝的，在一些特殊的條件下，可以采用隱蔽的方式。

   （三）燃氣管道暗設要求

安裝暗管時(shí)，必須滿(mǎn)足下列條件：①在管槽內設置可移動(dòng)的閘門(mén)和通風(fēng)口，在管溝內設置可移動(dòng)的蓋板，并用干燥的沙子填充；②可以在管道井、管溝和設備層內使用焊接和上水管道等；③管線(xiàn)必須用黃漆進(jìn)行防腐蝕標識；④豎管可以安裝在壁管槽或管井中，而水平管可以安裝在平頂或管溝中；⑤管路必須有防腐蝕的隔熱材料，并且不能在可能滲透到腐蝕介質(zhì)的管溝內，⑥煤氣管線(xiàn)的隱蔽設置應易于安裝、維修等。如圖2所示，陽(yáng)臺廚房豎井的設計。

           圖 2 陽(yáng)臺廚房立管設計示意圖

   （四）室內燃氣管道敷設注意點(diǎn)

在室內鋪設燃氣管線(xiàn)時(shí)，必須注意：①不能鋪設在潮濕或含有腐蝕性介質(zhì)的房間，也不能將其引入臥室，特別是在臥室、浴室或衛生間里；②嚴禁通過(guò)易燃、爆炸物品、配電間、變電所、煙、風(fēng)道等場(chǎng)所；③橫穿臥房、衛生間或地下室的管道，應在套管內安裝焊接；④如需放置于潮濕或有腐蝕性介質(zhì)的室內，則應采用防腐蝕措施；⑤管道穿越樓板、樓梯平臺、墻壁、隔墻時(shí)，應將管線(xiàn)置于套管內。⑥安裝燃氣灶的房間凈高不宜低于2.2米，安裝熱水器的房間應該宜大于2.4米。如圖3所示，室內廚房豎管的設計。

圖 3 室內廚房立管設計示意圖

    二、高層建筑燃氣管道設計的影響因素

 在高層建筑中進(jìn)行合理的燃氣管線(xiàn)設計，必須綜合考慮實(shí)際供氣環(huán)境、不均勻沉降、附加壓力等諸多因素，外力的影響，確保了其安全性和經(jīng)濟性。

   （一）地基沉降

通常燃氣管線(xiàn)施工是在工程完成后的早期階段進(jìn)行，并且應滿(mǎn)足相關(guān)規范要求。但由于樓層較高、體積大、自重較大，在一定程度上會(huì )發(fā)生沉降（參見(jiàn)圖4)，由于其沉降的影響，會(huì )使輸氣管道出現較大的剪切應力，進(jìn)而發(fā)生一些不可預見(jiàn)的安全事故。根據調查結果，高層建筑建成后5年內的沉降速率最大，以后逐步下降，必須采取措施進(jìn)行補償【1】。此外，地基上的回填土沉陷也會(huì )使引水管線(xiàn)出現部分懸空現象，隨著(zhù)時(shí)間的推移，管線(xiàn)存在可能爆裂、漏氣等問(wèn)題，從而產(chǎn)生安全隱患。因此，根據基礎沉陷這一基本現象，在進(jìn)行燃氣管線(xiàn)的設計時(shí)，必須充分考慮建筑物的沉降。

           圖 4 建筑沉降對燃氣管道的影響

（二）自然災害

 由于地震、風(fēng)災等自然災害的影響，會(huì )使管線(xiàn)發(fā)生變形，從而影響到天然氣的正常供應，嚴重時(shí)可引發(fā)天然氣泄漏、爆炸等事故。所以，在進(jìn)行燃氣管線(xiàn)的設計時(shí)，必須要考慮到外部的自然災害，根據建筑的抗震設防類(lèi)別和抗震設防烈度，采取抗震構造措施。對于內徑大于或等于25mm的燃氣管道進(jìn)行抗震設計，并在適當的間隔設置抗震支撐、抗震支吊架等。設防烈度 7 度

   （三）管道自重

室內的燃氣管道通常為鋼管、不銹鋼管等，由于自身重量大，在環(huán)境溫度的作用下會(huì )產(chǎn)生熱膨脹、冷收縮，從而縮短管道的使用壽命。在高層住宅建筑中，由于使用的燃氣直管長(cháng)度越長(cháng)，其自身重量也越大，其管道應力比管材的極限值要大時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生變形、損壞，進(jìn)而引起安全事故。

（四）附加壓力

由于高層建筑的高度較高，而天然氣的密度小于空氣，因此在供氣過(guò)程中，由于氣體的密度所帶來(lái)的額外壓力，會(huì )造成兩種情況：一是由于供氣過(guò)程中，低層用戶(hù)的管路壓力不夠大，無(wú)法連續供應；二是由于建筑物高度高，從下往上供氣時(shí)，豎管內會(huì )有額外的壓力，因此，當居民不用燃氣時(shí)，就會(huì )出現額外的壓力；高層用戶(hù)在使用過(guò)程中，爐頭壓力會(huì )超出最大容許值，從而造成燃氣供應不穩，造成脫火、離焰、熄火等現象［2］。為此，必須進(jìn)行合理的規劃和設計，以保證供氣系統的穩定供應和安全運行。

三、高層住宅燃氣管道的設計注意事項

（一）地基沉降補償

建筑的沉陷對煤氣管線(xiàn)的結構設計有很大的影響。高層建筑因其自身的自重，其沉陷對其的作用不可忽略，而沿其壁面鋪設的煤氣管線(xiàn)，在進(jìn)行結構的同時(shí)，還應對其沉降的負面效應進(jìn)行分析。為了降低建筑結構的沉陷對天然氣管線(xiàn)的負面作用，可以采用以下幾種方法來(lái)進(jìn)行：1）在豎管上安裝波浪式的補償；2)增加導流管道的穿壁直徑。3) 引入管水平段設置金屬軟管等。

（二）防雷、防靜電

由于高層建筑的層數比較高，很有可能會(huì )受到雷擊和其他自然災害的侵襲，所以一般的高層建筑都需要安裝防雷、防靜電的設備，其中的圓形鋼的直徑要超過(guò)8毫米，焊縫的長(cháng)度要達到50毫米。為保證高層建筑的燃氣管線(xiàn)設計安全，必須將其與建筑物的防雷裝置相銜接。同時(shí)根據《建筑物防雷設計規范》，高層建筑沿外墻敷設的管道壁厚不得小于 4毫米。

（三）緊急切斷閥

在燃氣設計規范中，有一條很清楚的規定，第一類(lèi)高層住宅必須設計應急關(guān)閉閥門(mén)，應急關(guān)閉閥門(mén)必須安裝在室外的導流管道上?！度細夤こ添椖恳幏丁分幸矊?xiě)明建筑高度大于 100m 時(shí)，用氣場(chǎng)所應設置燃氣泄漏報警裝置；并應在燃氣引入管處設置緊急自動(dòng)切斷閥。根據高層建筑消防管理要求，燃氣泄漏報警器以及緊急自動(dòng)切斷閥的信號和控制都需接入建筑的消防控制 中心，通過(guò)消防控制中心，可以及時(shí)對緊急切斷閥進(jìn)行遠程 控制操作。

（四）立管自重壓縮應力補償

壓縮應力是指管道的垂直截面與管道自身重量之比。一般情況下，燃氣管線(xiàn)不會(huì )因為本身的重量而有問(wèn)題，但是高層建筑需要的燃氣直管長(cháng)度較長(cháng)，它的自重相對較大；因此，會(huì )有一些壓力。因此，在設計豎管時(shí)，必須在各層豎管上安裝能承受自身重量的固定支架，并在相應的樓層安裝豎管支撐設備。

（五）立管熱應力補償

在不同的環(huán)境溫度條件下，鋼管的長(cháng)度是不同的，因而，受溫度的影響；豎管在熱脹冷縮過(guò)程中會(huì )發(fā)生一定的變形。在進(jìn)行立管設計時(shí)，必須充分考慮環(huán)境溫差對管的影響，比如：按管子的熱膨脹系數選用適當的管子；為了減小因熱應力引起的管道變形，在豎管上設置活動(dòng)支架、補償裝置或增設彎頭。另外，在考慮到溫度變化對管線(xiàn)安裝的影響的情況下，還需要在施工中選取最優(yōu)的施工方案［3］。

（六）避免附加壓力影響

在高層建筑的輸氣過(guò)程中，由于氣體濃度的增加，會(huì )對供氣系統造成不良的影響。對豎管直徑和供氣壓力的合理選擇，如有需要，可以在豎管上增加一個(gè)閥門(mén)，以減少額外的壓力。

（七）管道布局設計盡量美觀(guān)

管道的安裝要達到美觀(guān)的要求。在確保天然氣管道的安全運行的前提下，應盡可能地考慮到現代建筑的美學(xué)和居住環(huán)境的美學(xué)需求，并將給水、排水、供暖等其它管路的綜合布局。 

（八）管道設計選材

 在現代的高層建筑中，燃氣流體是天然氣。在施工全過(guò)程中，對管道的選用要考慮到經(jīng)濟與安全性。通過(guò)大量調查發(fā)現，目前在室內安裝天然氣管線(xiàn)的鋼管有鍍鋅鋼管、不銹鋼管等。任何一種管道都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在選用管道時(shí)，必須考慮到房屋的層高、結構形式、管道自身的承重。從供氣壓力等因素來(lái)看，應以安全、可靠、耐久性為優(yōu)先，符合現行國家標準和技術(shù)規范。

四、結語(yǔ)

總之，當代住宅的發(fā)展趨勢是越來(lái)越大，而高層住宅的燃氣項目又是一項高風(fēng)險的分支工程。城市天然氣管線(xiàn)管理工作是否扎實(shí)、有效、可靠，關(guān)系到一個(gè)地區政治、經(jīng)濟、民生大局的和諧和穩定。所以，在高層建筑燃氣管線(xiàn)的設計中，必須做好基本的工作；其次，要嚴格遵守《城鎮燃氣設計規范》、《燃氣工程項目規范》和有關(guān)規范、標準和相關(guān)法律、法規的規定，對燃氣管線(xiàn)進(jìn)行合理的安排，不斷完善小區內的天然氣管線(xiàn)建設；第三，應充分考慮燃氣的附加壓力、立管自重以及建筑沉降等因素，采取各種措施，以降低或消除安全隱患。同時(shí)，加強工程建設的質(zhì)量管理，保證用戶(hù)使用天然氣的安全，保證社會(huì )的平穩發(fā)展。

參考文獻：

［1］李剛. 論高層建筑管道燃氣設計中管道的安全設計［J］．住宅與房地產(chǎn)，2016(15):187.

［2］胡曉峰 . 現代住宅室內燃氣管道設計淺析［J］． 江西建材，2015(01):16 －17.

［3］鄧松 . 高層建筑燃氣管道安全設計探討［J］． 建設科技，2016(01):76 －77.