徐融

深圳机械院建筑设计有限公司  广东.深圳518000

   摘 要: 燃气设计合理与否，关系到燃气运行的安全可靠性。本文主要从四个方面分析影响高层建筑燃气管道设计的因素，并提出设计注意事项，以期燃气管道设计能够满足现代高层要求。

关键词: 高层住宅; 燃气管道; 设计分析

    一、燃气设计强制性规定

（一）燃气引入管设计原则

 通常住宅燃气管线入户分为地面入户和地下入户。燃气入口对建筑外墙的整体影响最为显著，因此在设计时应兼顾美观。管道穿越建筑物基础、墙体或管道时，必须设在管道内，不能铺设在卧室、卫生间和易燃易爆场所，如在有腐蚀物的场所，必须在密闭空间内安装通风设备。另外，地下室和半地下室引入管道的穿壁处要安装气体浓度报警装置，以保证安全。在设计煤气管道时，除以上所提及的几点外，还应考虑以下几点：①进气管必须设置在方便维修的厨房、走道等非居住区；②在进入密闭空间时，通风设备的换气次数正常工作时应≥6次/小时，事故通风时应≥12次/小时；③输气管道的最小公称直径为：15 mm；④在进气管的总管上，应安装一种快速的关闭阀和清洁装置，图1中显示了导入管道的设计。

图 1 进户管装接图

   （二）燃气管道敷设注意事项

 燃气管线铺设时，应注意以下事项：①地下室及地面封闭室内铺设天然气管线，其建筑净高为≧ 2. 2m；②铺设管线时，管线的铺设高度应为≧ 2. 2m，车辆可通过时应≧ 4. 5m；③建筑内的燃气管线一般都是明装的，在一些特殊的条件下，可以采用隐蔽的方式。

   （三）燃气管道暗设要求

安装暗管时，必须满足下列条件：①在管槽内设置可移动的闸门和通风口，在管沟内设置可移动的盖板，并用干燥的沙子填充；②可以在管道井、管沟和设备层内使用焊接和上水管道等；③管线必须用黄漆进行防腐蚀标识；④竖管可以安装在壁管槽或管井中，而水平管可以安装在平顶或管沟中；⑤管路必须有防腐蚀的隔热材料，并且不能在可能渗透到腐蚀介质的管沟内，⑥煤气管线的隐蔽设置应易于安装、维修等。如图2所示，阳台厨房竖井的设计。

           图 2 阳台厨房立管设计示意图

   （四）室内燃气管道敷设注意点

在室内铺设燃气管线时，必须注意：①不能铺设在潮湿或含有腐蚀性介质的房间，也不能将其引入卧室，特别是在卧室、浴室或卫生间里；②严禁通过易燃、爆炸物品、配电间、变电所、烟、风道等场所；③横穿卧房、卫生间或地下室的管道，应在套管内安装焊接；④如需放置于潮湿或有腐蚀性介质的室内，则应采用防腐蚀措施；⑤管道穿越楼板、楼梯平台、墙壁、隔墙时，应将管线置于套管内。⑥安装燃气灶的房间净高不宜低于2.2米，安装热水器的房间应该宜大于2.4米。如图3所示，室内厨房竖管的设计。

图 3 室内厨房立管设计示意图

    二、高层建筑燃气管道设计的影响因素

 在高层建筑中进行合理的燃气管线设计，必须综合考虑实际供气环境、不均匀沉降、附加压力等诸多因素，外力的影响，确保了其安全性和经济性。

   （一）地基沉降

通常燃气管线施工是在工程完成后的早期阶段进行，并且应满足相关规范要求。但由于楼层较高、体积大、自重较大，在一定程度上会发生沉降（参见图4)，由于其沉降的影响，会使输气管道出现较大的剪切应力，进而发生一些不可预见的安全事故。根据调查结果，高层建筑建成后5年内的沉降速率最大，以后逐步下降，必须采取措施进行补偿【1】。此外，地基上的回填土沉陷也会使引水管线出现部分悬空现象，随着时间的推移，管线存在可能爆裂、漏气等问题，从而产生安全隐患。因此，根据基础沉陷这一基本现象，在进行燃气管线的设计时，必须充分考虑建筑物的沉降。

           图 4 建筑沉降对燃气管道的影响

（二）自然灾害

 由于地震、风灾等自然灾害的影响，会使管线发生变形，从而影响到天然气的正常供应，严重时可引发天然气泄漏、爆炸等事故。所以，在进行燃气管线的设计时，必须要考虑到外部的自然灾害，根据建筑的抗震设防类别和抗震设防烈度，采取抗震构造措施。对于内径大于或等于25mm的燃气管道进行抗震设计，并在适当的间隔设置抗震支撑、抗震支吊架等。设防烈度 7 度

   （三）管道自重

室内的燃气管道通常为钢管、不锈钢管等，由于自身重量大，在环境温度的作用下会产生热膨胀、冷收缩，从而缩短管道的使用寿命。在高层住宅建筑中，由于使用的燃气直管长度越长，其自身重量也越大，其管道应力比管材的极限值要大时，就会产生变形、损坏，进而引起安全事故。

（四）附加压力

由于高层建筑的高度较高，而天然气的密度小于空气，因此在供气过程中，由于气体的密度所带来的额外压力，会造成两种情况：一是由于供气过程中，低层用户的管路压力不够大，无法连续供应；二是由于建筑物高度高，从下往上供气时，竖管内会有额外的压力，因此，当居民不用燃气时，就会出现额外的压力；高层用户在使用过程中，炉头压力会超出最大容许值，从而造成燃气供应不稳，造成脱火、离焰、熄火等现象［2］。为此，必须进行合理的规划和设计，以保证供气系统的稳定供应和安全运行。

三、高层住宅燃气管道的设计注意事项

（一）地基沉降补偿

建筑的沉陷对煤气管线的结构设计有很大的影响。高层建筑因其自身的自重，其沉陷对其的作用不可忽略，而沿其壁面铺设的煤气管线，在进行结构的同时，还应对其沉降的负面效应进行分析。为了降低建筑结构的沉陷对天然气管线的负面作用，可以采用以下几种方法来进行：1）在竖管上安装波浪式的补偿；2)增加导流管道的穿壁直径。3) 引入管水平段设置金属软管等。

（二）防雷、防静电

由于高层建筑的层数比较高，很有可能会受到雷击和其他自然灾害的侵袭，所以一般的高层建筑都需要安装防雷、防静电的设备，其中的圆形钢的直径要超过8毫米，焊缝的长度要达到50毫米。为保证高层建筑的燃气管线设计安全，必须将其与建筑物的防雷装置相衔接。同时根据《建筑物防雷设计规范》，高层建筑沿外墙敷设的管道壁厚不得小于 4毫米。

（三）紧急切断阀

在燃气设计规范中，有一条很清楚的规定，第一类高层住宅必须设计应急关闭阀门，应急关闭阀门必须安装在室外的导流管道上。《燃气工程项目规范》中也写明建筑高度大于 100m 时，用气场所应设置燃气泄漏报警装置；并应在燃气引入管处设置紧急自动切断阀。根据高层建筑消防管理要求，燃气泄漏报警器以及紧急自动切断阀的信号和控制都需接入建筑的消防控制 中心，通过消防控制中心，可以及时对紧急切断阀进行远程 控制操作。

（四）立管自重压缩应力补偿

压缩应力是指管道的垂直截面与管道自身重量之比。一般情况下，燃气管线不会因为本身的重量而有问题，但是高层建筑需要的燃气直管长度较长，它的自重相对较大；因此，会有一些压力。因此，在设计竖管时，必须在各层竖管上安装能承受自身重量的固定支架，并在相应的楼层安装竖管支撑设备。

（五）立管热应力补偿

在不同的环境温度条件下，钢管的长度是不同的，因而，受温度的影响；竖管在热胀冷缩过程中会发生一定的变形。在进行立管设计时，必须充分考虑环境温差对管的影响，比如：按管子的热膨胀系数选用适当的管子；为了减小因热应力引起的管道变形，在竖管上设置活动支架、补偿装置或增设弯头。另外，在考虑到温度变化对管线安装的影响的情况下，还需要在施工中选取最优的施工方案［3］。

（六）避免附加压力影响

在高层建筑的输气过程中，由于气体浓度的增加，会对供气系统造成不良的影响。对竖管直径和供气压力的合理选择，如有需要，可以在竖管上增加一个阀门，以减少额外的压力。

（七）管道布局设计尽量美观

管道的安装要达到美观的要求。在确保天然气管道的安全运行的前提下，应尽可能地考虑到现代建筑的美学和居住环境的美学需求，并将给水、排水、供暖等其它管路的综合布局。 

（八）管道设计选材

 在现代的高层建筑中，燃气流体是天然气。在施工全过程中，对管道的选用要考虑到经济与安全性。通过大量调查发现，目前在室内安装天然气管线的钢管有镀锌钢管、不锈钢管等。任何一种管道都有其自身的优点和缺点，在选用管道时，必须考虑到房屋的层高、结构形式、管道自身的承重。从供气压力等因素来看，应以安全、可靠、耐久性为优先，符合现行国家标准和技术规范。

四、结语

总之，当代住宅的发展趋势是越来越大，而高层住宅的燃气项目又是一项高风险的分支工程。城市天然气管线管理工作是否扎实、有效、可靠，关系到一个地区政治、经济、民生大局的和谐和稳定。所以，在高层建筑燃气管线的设计中，必须做好基本的工作；其次，要严格遵守《城镇燃气设计规范》、《燃气工程项目规范》和有关规范、标准和相关法律、法规的规定，对燃气管线进行合理的安排，不断完善小区内的天然气管线建设；第三，应充分考虑燃气的附加压力、立管自重以及建筑沉降等因素，采取各种措施，以降低或消除安全隐患。同时，加强工程建设的质量管理，保证用户使用天然气的安全，保证社会的平稳发展。

参考文献：

［1］李刚. 论高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计［J］．住宅与房地产，2016(15):187.

［2］胡晓峰 . 现代住宅室内燃气管道设计浅析［J］． 江西建材，2015(01):16 －17.

［3］邓松 . 高层建筑燃气管道安全设计探讨［J］． 建设科技，2016(01):76 －77.