高层建筑管道燃气设计中的安全设计

高层建筑管道燃气设计中的安全设计

发表时间：2018-12-04T11:09:13.487Z 来源：《防护工程》2018年第25期作者：李帅

[导读] 对于建筑整体的安全也提出了更加严格的要求。与常规建筑相比，高层建筑高度大、内部结构复杂，人员密度大，一旦出现火灾隐患，可能造成相当严重的后果。基于此，相关人员需要高度重视燃气设计中管道的安全设计，提升设计方案的合理性和有效性，切实保证管道燃气使用安全。

李帅

山东济华燃气有限公司山东省济南市 250000

摘要：城市化进程的加快，使得高层建筑的数量不断增长，对于建筑整体的安全也提出了更加严格的要求。与常规建筑相比，高层建筑高度大、内部结构复杂，人员密度大，一旦出现火灾隐患，可能造成相当严重的后果。基于此，相关人员需要高度重视燃气设计中管道的安全设计，提升设计方案的合理性和有效性，切实保证管道燃气使用安全。

关键词：高层建筑；管道燃气；管道；安全设计

1注重高层建筑燃气管道设计及安全措施使用的价值所在

为了实现对高层建筑燃气管道设计及安全措施的高效利用，则需要对这些措施使用的价值有一定的了解。具体表现为：（1）注重高层建筑燃气管道设计及安全措施使用，有利于满足燃气管道性能优化要求，使得其在高层建筑应用中能够处于安全运行状态；（2）注重高层建筑燃气管道设计及安全措施使用，有利于得到燃气管道理想的设计方案，从而为其施工作业开展提供科学指导。同时，在安全措施的作用下，有利于降低燃气管道在高层建筑应用中的安全问题发生率；（3）注重高层建筑燃气管道设计及安全措施使用，有利于提升燃气管道的实践应用水平，从而为其在高层建筑中的应用范围扩大打下基础，并降低燃气管道实践中的施工风险。

2高层建筑燃气管道设计措施

2.1管道附加压力计算与消除

相关研究指出，民用低压燃气灶具在设计过程中，额定压力为2000Pa，高层建筑本身相对特殊，引出允许灶具使用压力在一定范围内波动，当灶具压力超出额定压力0．75倍-1．5倍时，能够满足高层建筑的使用要求，不过如果压力继续增大，则会导致灶具热效率偏低，燃烧不充分，出现回火或者脱火的问题。不仅如此，在无法充分燃烧的情况下，烟气中的一氧化碳浓度增大，可能会引发煤气中毒甚至火灾、爆炸问题。因此，在高层建筑燃气管道设计中，需要关注的问题有几个，包括附加压头、建筑沉降对于管道的补偿、温差变形的应力补偿等。以我国某地高层建筑燃气管道设计为例，采用的多是低压入户模式，在针对低压燃气管道压力损失进行计算的过程中，还需要将高层建筑本身较大高度导致的管道附加压力考虑在内。高层建筑燃气管道设计中，如果管道附加压力过高，会使得灶具前压力超出额定压力1．5倍以上，假定高层建筑在引入燃气管道后，压力为p1，数值为标准的2000Pa，假定燃气管道安装状况最不利，即仅有极少用户使用管道燃气，则附加压力仅为燃气表阻力和燃气管道阻力之和。当用户灶具前压力为p2时，依照《城市燃气设计规范》的相关标准，可以对附加压力进行计算，存在p2=p1+△H-150Pa=1850Pa+5．83h如果用户灶具前压力的数值达到3000Pa，则h的取值为197m。换言之，如果高层建筑本身的高度超过197m，燃气管道附加压力才会使得灶具前压力超过燃烧器的运行范围。因此，为了将燃气灶前压力的波动范围控制到最小，确保燃气系统压力与额定压力接近，在对燃气管道进行设计安装时，需要采取切实有效的措施和方法，减少附加压力对于燃气管道的负面影响。对于一些高度较低的高层建筑，考虑燃气管道附加压力数值较小，在管道安全设计中，可以通过缩小立管直径、设置分段阀门等方式，减少乃至消除管道附加压力的影响；对于高度较大的高层建筑，在进行燃气管道设计的过程中，可以将高层供气系统分离出来，以满足不同用户需求，或者在燃气表前设置低压调压器；对于高层建筑，可以采用中压进户、设置低压调压器的方式，将灶具前压力控制在2000Pa左右。

2.2建筑沉降分析与应对

高层建筑在使用过程中，受自身自重的影响，会对基础产生较大的静动荷载，从而引发基础沉降问题，相关调查数据显示，在竣工后三年内，高层建筑的沉降速度较快，沉降量最大可以达到5-10cm，之后沉降的速度回有所减缓。高层建筑沉降会对燃气管道造成破坏，主要是因为建筑内部的燃气管道会随着建筑沉降而出现下沉，但是建筑外部的地埋管或者架空管静止，在管道接口位置会产生应力，伴随着沉降量的增大，燃气引入管受到的抗力也会随之增加，当沉降达到一定程度后，就会导致燃气管道的严重变形甚至断裂，影响燃气的正常供应。高层建筑中，燃气管道立管长度达，从安装到投运，受环境温度变化的影响，管道内部的温差会引发相应的应力，其自重也会对下层管道产生压迫，引发管道的下沉问题，在管道轴向还可能出现变形现象。一般情况下，如果没有特殊要求，高层建筑室内燃气管道采用的多是钢管，管道变形量的计算公式为:△L=0．012△t×L。这里的L是燃气立管长度，△t表示燃气管道安装及使用过程中的最大温差。立管应力补偿设计环节，需要关注三个方面的问题:一是必须依照高层建筑燃气设计相关标准和规范，结合具体数值计算，得到立管最大变形量，通过设置分段波纹管的方式，对立管温差应力进行抵消；二是应该在立管底部设置支撑墩，减少温度差异引发的管道变形问题；三是可以利用挠变补偿装置，减少高层建筑振动的影响。

2.3重视管材、安装及防腐设计措施使用

通过对高层建筑燃气管道实际情况及设计要求的考虑，在其设计措施使用中应重视管材、安装及防腐措施使用。这些措施包括：（1）在高层建筑室内燃气管道设置过程中，应通过对管材质量、使用寿命、成本经济性等要素的考虑，注重热镀锌防腐钢管使用，且在焊接方式的支持下，提高管道连接质量；（2）燃气管道设计中，需要结合高层建筑的实际需求，选用性能可靠的管材，并在超声波探伤、射线检验等不同方式的作用下，对管道焊口、固定焊口、活动焊口进行检验，确保管道焊缝质量达标；（3）加强燃气管道在高层建筑中的设计安装过程控制，优化其安装流程，使得燃气管道能够安装在指定的位置，保持其良好的安装质量。同时，为了增强高层燃气管道应用中的防腐效果，则需要在其防腐设计中加强铝箔防腐带使用，将其缠绕在竖井内燃气管道的表面，进而增强燃气管道长期运行中的防腐效果。

2.4燃气管道安全设施

燃气本身属于易燃易爆品，如果其管道出现泄漏，可能引发火灾甚至爆炸事故，而高层建筑本身的人员密集，疏散难度大，一旦发生上述事故，造成的财产损失和人员伤亡是难以估量的。对此，在高层建筑燃气管道设计中，必须高度重视安全设计，严格依照相关标准和