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，關系到燃氣運行的安全可靠性。本文主要從四個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足現代高層要求。

關鍵詞: 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

 通常住宅燃氣管線入戶分為地面入戶和地下入戶。燃氣入口對建筑外墻的整體影響最為顯著，因此在設計時應兼顧美觀。管道穿越建筑物基礎、墻體或管道時，必須設在管道內，不能鋪設在臥室、衛生間和易燃易爆場所，如在有腐蝕物的場所，必須在密閉空間內安裝通風設備。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，除以上所提及的幾點外，還應考慮以下幾點：①進氣管必須設置在方便維修的廚房、走道等非居住區；②在進入密閉空間時，通風設備的換氣次數正常工作時應≥6次/小時，事故通風時應≥12次/小時；③輸氣管道的最小公稱直徑為：15 mm；④在進氣管的總管上，應安裝一種快速的關閉閥和清潔裝置，圖1中顯示了導入管道的設計。

圖 1 進戶管裝接圖

   （二）燃氣管道敷設注意事項

 燃氣管線鋪設時，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，其建筑凈高為≧ 2. 2m；②鋪設管線時，管線的鋪設高度應為≧ 2. 2m，車輛可通過時應≧ 4. 5m；③建筑內的燃氣管線一般都是明裝的，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，必須滿足下列條件：①在管槽內設置可移動的閘門和通風口，在管溝內設置可移動的蓋板，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管線必須用黃漆進行防腐蝕標識；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的管溝內，⑥煤氣管線的隱蔽設置應易于安裝、維修等。如圖2所示，陽臺廚房豎井的設計。

           圖 2 陽臺廚房立管設計示意圖

   （四）室內燃氣管道敷設注意點

在室內鋪設燃氣管線時，必須注意：①不能鋪設在潮濕或含有腐蝕性介質的房間，也不能將其引入臥室，特別是在臥室、浴室或衛生間里；②嚴禁通過易燃、爆炸物品、配電間、變電所、煙、風道等場所；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，應將管線置于套管內。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

 在高層建筑中進行合理的燃氣管線設計，必須綜合考慮實際供氣環境、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濟性。

   （一）地基沉降

通常燃氣管線施工是在工程完成后的早期階段進行，并且應滿足相關規范要求。但由于樓層較高、體積大、自重較大，在一定程度上會發生沉降（參見圖4)，由于其沉降的影響，會使輸氣管道出現較大的剪切應力，進而發生一些不可預見的安全事故。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，必須采取措施進行補償【1】。此外，地基上的回填土沉陷也會使引水管線出現部分懸空現象，隨著時間的推移，管線存在可能爆裂、漏氣等問題，從而產生安全隱患。因此，根據基礎沉陷這一基本現象，在進行燃氣管線的設計時，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、風災等自然災害的影響，會使管線發生變形，從而影響到天然氣的正常供應，嚴重時可引發天然氣泄漏、爆炸等事故。所以，在進行燃氣管線的設計時，必須要考慮到外部的自然災害，根據建筑的抗震設防類別和抗震設防烈度，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，在環境溫度的作用下會產生熱膨脹、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度越長，其自身重量也越大，其管道應力比管材的極限值要大時，就會產生變形、損壞，進而引起安全事故。

（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，因此在供氣過程中，由于氣體的密度所帶來的額外壓力，會造成兩種情況：一是由于供氣過程中，低層用戶的管路壓力不夠大，無法連續供應；二是由于建筑物高度高，從下往上供氣時，豎管內會有額外的壓力，因此，當居民不用燃氣時，就會出現額外的壓力；高層用戶在使用過程中，爐頭壓力會超出最大容許值，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，在進行結構的同時，還應對其沉降的負面效應進行分析。為了降低建筑結構的沉陷對天然氣管線的負面作用，可以采用以下幾種方法來進行：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8毫米，焊縫的長度要達到50毫米。為保證高層建筑的燃氣管線設計安全，必須將其與建筑物的防雷裝置相銜接。同時根據《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，第一類高層住宅必須設計應急關閉閥門，應急關閉閥門必須安裝在室外的導流管道上。《燃氣工程項目規范》中也寫明建筑高度大于 100m 時，用氣場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切斷閥的信號和控制都需接入建筑的消防控制 中心，通過消防控制中心，可以及時對緊急切斷閥進行遠程 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，燃氣管線不會因為本身的重量而有問題，但是高層建筑需要的燃氣直管長度較長，它的自重相對較大；因此，會有一些壓力。因此，在設計豎管時，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

在不同的環境溫度條件下，鋼管的長度是不同的，因而，受溫度的影響；豎管在熱脹冷縮過程中會發生一定的變形。在進行立管設計時，必須充分考慮環境溫差對管的影響，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，在豎管上設置活動支架、補償裝置或增設彎頭。另外，在考慮到溫度變化對管線安裝的影響的情況下，還需要在施工中選取最優的施工方案［3］。

（六）避免附加壓力影響

在高層建筑的輸氣過程中，由于氣體濃度的增加，會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閥門，以減少額外的壓力。

（七）管道布局設計盡量美觀

管道的安裝要達到美觀的要求。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和居住環境的美學需求，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。在施工全過程中，對管道的選用要考慮到經濟與安全性。通過大量調查發現，目前在室內安裝天然氣管線的鋼管有鍍鋅鋼管、不銹鋼管等。任何一種管道都有其自身的優點和缺點，在選用管道時，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看，應以安全、可靠、耐久性為優先，符合現行國家標準和技術規范。

四、結語

總之，當代住宅的發展趨勢是越來越大，而高層住宅的燃氣項目又是一項高風險的分支工程。城市天然氣管線管理工作是否扎實、有效、可靠，關系到一個地區政治、經濟、民生大局的和諧和穩定。所以，在高層建筑燃氣管線的設計中，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》和有關規范、標準和相關法律、法規的規定，對燃氣管線進行合理的安排，不斷完善小區內的天然氣管線建設；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，加強工程建設的質量管理，保證用戶使用天然氣的安全，保證社會的平穩發展。

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，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.