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【摘 要】 高层建筑管道燃气应与建筑主体同步设计、同步施工，从而达到最佳的效果。当然，安全防范在各个部门中均需要进一步提起重视，只有充分认识到安全的重要性，才有可能实现优秀的安全设计。本文就主要对高层建筑燃气管道设计与安全相关问题进行了简要分析。
【关键词】 高层建筑；燃气管道；设计
引言：
改革开放以来，随着经济的快速发展、建造技术水平的不断提高和用地面积的紧张，建筑愈来愈趋向高层化。而高层建筑燃气供应系统是庞大城市燃气供应系统工程中的一个子系统，由于高层建筑的供气要求高，因此在燃气设计中会遇到比一般建筑供气系统更为复杂的问题。
一、城市燃气管道设计及防腐蚀要求
1、埋地燃气管道阴极保护设计
（1）选用牺牲阳极的布点要求
在选择电防护法时，应注意：土壤电阻率对选用外加电流阴极保护时并无任何限制。在土壤电阻率>100Ω·m的场合中，不宜使用镁阳极；在土壤电阻率>200Ω·m的情况下，不应使用锌阳极。对地电位应达到-0.85V或更负是选用阳极的保护效果的要求，这在牺牲阳极法中能得到很好体现；硫酸根含量大于0.5%，且硫酸盐还原菌在水中或土壤中存在时，地电位应达到-0.95V或更负是对于通电后的要求；对于阴极电位较自然电位在通电时进行分析，要求其向负方向变化值应大于300mV；对于埋设相关的牺牲阳极过程中，应当注意埋设的距离，满足保护的燃气管道的距离为0.3～7m之间，尽量在潮湿的土壤中进行直埋设处理，在1m范围内控制埋设深度，卧式和立式是两种常见的埋设形式。其他金属构筑物应严禁在保护管道和阳极之间进行设置。
（2）设置检查桩和检测头的目的
在运行阴极保护系统之后，为了更好地掌握和检测管道被保护状态，设置相应的检测头。牺牲阳极装置的保护电位的监测是设置检测桩的目的。在进行相关管道设计中，对于机制弯头、热煨弯管、冷弯弯管以及弹性敷设，都有一定的确定原则和适用范围。相关的过铁路、过河和躲避交叉等，还有管道转角等问题都应在燃气管道设计中加以注意，特别是针对处理相应的改变平面位置或纵向位置的过程中。合理节点位置的确定，对于处理敷设燃气管道的道路中的匝道、环岛等弯道过程具有重要意义。应根据相关规定和要求，进行燃气管道弹性敷设的设计。
2、燃气管道阴极保护法
对于大部分埋在土壤中的金属管道的燃气管道，阳极区和阴极区都会由于各种原因出现在土壤包围的金属管道中，对金属管道进行阴极保护是为了避免局部腐蚀情况出现在阳极区。强制电流法和牺牲阳极法是保护电流供给方式的两种方法。对于城市范围内的埋地钢管，牺牲阳极法较为适用，因其具有保护电流利用率高、安装维护费用低、对外界干扰少、无需外部电源、无需征地或占用其他建构筑物等特点。当前，城市燃气输配管网中的管道防腐已全面采用牺牲阳极法。强制电流保护法在条件许可时也可使用。
3、燃气管道转角设计原则
只能在特殊情况下使用短曲率半径的机制弯头（R=D，D-管道外径，R-曲率半径）；对于长曲率半径的机制弯头，其中，R=1.5D时，适用于厂站及没有通球要求的管道。按照相关规定，管子对接偏差应控制在3°以内。热煨弯管适用于管道转角大于15°的情况，管道的设计压力和管径应根据有通球要求的管道进行设计，其中可设计弯头的曲率半径分别为R=4D、R=5D、R=6D等。冷弯弯管则适用于管道转角小于15°的情况，管径的不同决定了弯管曲率半径的不同。螺旋焊缝钢管制作的管道附件不能使用在压力大于1.6MPa的室外燃气管道中。
4、防泄漏问题的处理
对处于接头处的无缝钢管的镀锌管，为了防止发生泄漏，焊接连接应用在接头处。为防止住户钻孔凿穿管道，以及便于日后的维修，管线走向应尽量在楼板埋管位置、墙面进行标明，梁底或墙角是管道设计的合理走向。相应的强度及气密性试验应在进行管道隐蔽前进行，试验压力为0.4MPa，封管必须在检验合格后方可进行。
5、防腐蚀问题的处理
为了满足燃气管道与外界的隔绝要求，外防腐层则采用热收缩胶带或聚乙烯防腐胶带。为防止防腐层被水气侵入或刮破，不应该存有水汽或尖锐物体，应当及时清理燃气管道周围的垃圾。混凝土或墙面应完全覆盖燃气管道，且厚度应大于2cm。套管套住燃气管道在引出口进行设置，在混凝土楼板内铺设燃气管道过程中，应注意让套管伸出地面5-10cm，另外，利用柔性防水材料对套管两端进行一定的密封处理。
二、技术要点分析
1、高层建筑沉降及其补偿
高层建筑的沉降速度在建成后的五年期间是最大的。高层建筑因自重原因会发生一定沉降物，致使引入管道的切向应力变大；建筑物的基础底部若回填土发生沉降，也会使引入管道内局部悬空，假使力度超出管道受限范围，则管道极易变形且发生泄漏，如此一来便埋下了安全隐患。所以，在对高层建筑进行天然气管道设计时，采用的补偿措施能否加强高层建筑沉降的补偿很关键。
提出了具体的几点有效补偿措施，仅供参考：应用柔性或金属软管等连接管道拐弯处；引入管道上加设补偿器，借助自己能在外力的作用下发生挠变的优势，可减小天然气引入管道内的压力，实现补偿沉降；否则会在过大的压力作用下，使天然气管道发生损毁。基于当前沉降补偿的结果来看，设置补偿器虽不是一劳永逸之举，但确实能实现补偿沉降的目的。
2、附加压力的影响及消除
（1）附加压力的计算
《城市燃气设计规范》中明文规定：民用低压天然气燃具的额定压力Pn=2000Pa。燃具前压力在低压天然气管网的沿程阻力与局部阻力的作用下会在小范围内产生波动。如果是在（0.75～1.5）Pn范围内产生波动，燃具前压力仍达到燃烧标准；一旦超过这个范围，则燃具的热效率不尽如人意之外，燃烧不稳定且噪声大，容易发生回火。此外，不完全燃烧导致空气中CO含量严重超标，这对用户而言是一个极大的祸患。
高层建筑天然气管道设计主要针对低压进户，在计算低压天然气管道的压力损失时，应考虑因建筑高度引起的燃气附加压力△H。其计算公式为△H=9.8（ρk-ρm）h○1其中，△H为燃气的附加压力（Pa）；ρk为空气的密度（kg/m3）；ρm为燃气的密度（kg/m3）；h为燃气管道终点、起点的高程差（m）。
当整个低压管网只有极少数用户在用气，而高层建筑距离调压器较近时，自调压器出口管至燃气计量表前的整个管段的压降非常小，可认为引入管前压力接近于调压器出口压力。附加压力的叠加就极易使某些层以上的用户灶前压力超过其最高允许压力的波动范围，这种工况最不利高层建筑燃气管网运行。
（2）附加压力的影响
因为楼层不高的高层建筑的燃气附加压力不大，所以减小其影响的方法可以是将立管管径缩小，或者设置分段阀门；为了使不同楼层的高层建筑用户的燃具工作压力达标且燃具前压力=2000Pa，在对楼层较高的高层住宅进行天然气管道设计时，可以在每个用户燃气表前设低-低压调压器；至于楼层特别高的高层建筑，则可用采用中压进户、燃气表前调压的方式设置中-低压调压器。
三、结束语
总之，在越来越重视环境质量的今天，能源供应呈现出高效型和清洁型的特点，燃气管道的设计与施工关系到千家万户的幸福，能够有效改善城市的环境质量，体现城市的能源利用水平，应当尽最大努力周到、合理地进行城市管道设计，确保人民生命财产安全与提高生活质量。
参考文献：
[1]王淑静.超高层建筑燃气管道设计及安全措施[J].煤气与热力，2013，（10）.
[2]韦武亮.高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计[J].中华民居，2012，（3）.
[3]李朝晖.高层住宅燃气管道设计及施工技术探讨[J].中国新技术新产品，2012，（03）.
【关键词】 高层建筑；燃气管道；设计
引言：
改革开放以来，随着经济的快速发展、建造技术水平的不断提高和用地面积的紧张，建筑愈来愈趋向高层化。而高层建筑燃气供应系统是庞大城市燃气供应系统工程中的一个子系统，由于高层建筑的供气要求高，因此在燃气设计中会遇到比一般建筑供气系统更为复杂的问题。
一、城市燃气管道设计及防腐蚀要求
1、埋地燃气管道阴极保护设计
（1）选用牺牲阳极的布点要求
在选择电防护法时，应注意：土壤电阻率对选用外加电流阴极保护时并无任何限制。在土壤电阻率>100Ω·m的场合中，不宜使用镁阳极；在土壤电阻率>200Ω·m的情况下，不应使用锌阳极。对地电位应达到-0.85V或更负是选用阳极的保护效果的要求，这在牺牲阳极法中能得到很好体现；硫酸根含量大于0.5%，且硫酸盐还原菌在水中或土壤中存在时，地电位应达到-0.95V或更负是对于通电后的要求；对于阴极电位较自然电位在通电时进行分析，要求其向负方向变化值应大于300mV；对于埋设相关的牺牲阳极过程中，应当注意埋设的距离，满足保护的燃气管道的距离为0.3～7m之间，尽量在潮湿的土壤中进行直埋设处理，在1m范围内控制埋设深度，卧式和立式是两种常见的埋设形式。其他金属构筑物应严禁在保护管道和阳极之间进行设置。
（2）设置检查桩和检测头的目的
在运行阴极保护系统之后，为了更好地掌握和检测管道被保护状态，设置相应的检测头。牺牲阳极装置的保护电位的监测是设置检测桩的目的。在进行相关管道设计中，对于机制弯头、热煨弯管、冷弯弯管以及弹性敷设，都有一定的确定原则和适用范围。相关的过铁路、过河和躲避交叉等，还有管道转角等问题都应在燃气管道设计中加以注意，特别是针对处理相应的改变平面位置或纵向位置的过程中。合理节点位置的确定，对于处理敷设燃气管道的道路中的匝道、环岛等弯道过程具有重要意义。应根据相关规定和要求，进行燃气管道弹性敷设的设计。
2、燃气管道阴极保护法
对于大部分埋在土壤中的金属管道的燃气管道，阳极区和阴极区都会由于各种原因出现在土壤包围的金属管道中，对金属管道进行阴极保护是为了避免局部腐蚀情况出现在阳极区。强制电流法和牺牲阳极法是保护电流供给方式的两种方法。对于城市范围内的埋地钢管，牺牲阳极法较为适用，因其具有保护电流利用率高、安装维护费用低、对外界干扰少、无需外部电源、无需征地或占用其他建构筑物等特点。当前，城市燃气输配管网中的管道防腐已全面采用牺牲阳极法。强制电流保护法在条件许可时也可使用。
3、燃气管道转角设计原则
只能在特殊情况下使用短曲率半径的机制弯头（R=D，D-管道外径，R-曲率半径）；对于长曲率半径的机制弯头，其中，R=1.5D时，适用于厂站及没有通球要求的管道。按照相关规定，管子对接偏差应控制在3°以内。热煨弯管适用于管道转角大于15°的情况，管道的设计压力和管径应根据有通球要求的管道进行设计，其中可设计弯头的曲率半径分别为R=4D、R=5D、R=6D等。冷弯弯管则适用于管道转角小于15°的情况，管径的不同决定了弯管曲率半径的不同。螺旋焊缝钢管制作的管道附件不能使用在压力大于1.6MPa的室外燃气管道中。
4、防泄漏问题的处理
对处于接头处的无缝钢管的镀锌管，为了防止发生泄漏，焊接连接应用在接头处。为防止住户钻孔凿穿管道，以及便于日后的维修，管线走向应尽量在楼板埋管位置、墙面进行标明，梁底或墙角是管道设计的合理走向。相应的强度及气密性试验应在进行管道隐蔽前进行，试验压力为0.4MPa，封管必须在检验合格后方可进行。
5、防腐蚀问题的处理
为了满足燃气管道与外界的隔绝要求，外防腐层则采用热收缩胶带或聚乙烯防腐胶带。为防止防腐层被水气侵入或刮破，不应该存有水汽或尖锐物体，应当及时清理燃气管道周围的垃圾。混凝土或墙面应完全覆盖燃气管道，且厚度应大于2cm。套管套住燃气管道在引出口进行设置，在混凝土楼板内铺设燃气管道过程中，应注意让套管伸出地面5-10cm，另外，利用柔性防水材料对套管两端进行一定的密封处理。
二、技术要点分析
1、高层建筑沉降及其补偿
高层建筑的沉降速度在建成后的五年期间是最大的。高层建筑因自重原因会发生一定沉降物，致使引入管道的切向应力变大；建筑物的基础底部若回填土发生沉降，也会使引入管道内局部悬空，假使力度超出管道受限范围，则管道极易变形且发生泄漏，如此一来便埋下了安全隐患。所以，在对高层建筑进行天然气管道设计时，采用的补偿措施能否加强高层建筑沉降的补偿很关键。
提出了具体的几点有效补偿措施，仅供参考：应用柔性或金属软管等连接管道拐弯处；引入管道上加设补偿器，借助自己能在外力的作用下发生挠变的优势，可减小天然气引入管道内的压力，实现补偿沉降；否则会在过大的压力作用下，使天然气管道发生损毁。基于当前沉降补偿的结果来看，设置补偿器虽不是一劳永逸之举，但确实能实现补偿沉降的目的。
2、附加压力的影响及消除
（1）附加压力的计算
《城市燃气设计规范》中明文规定：民用低压天然气燃具的额定压力Pn=2000Pa。燃具前压力在低压天然气管网的沿程阻力与局部阻力的作用下会在小范围内产生波动。如果是在（0.75～1.5）Pn范围内产生波动，燃具前压力仍达到燃烧标准；一旦超过这个范围，则燃具的热效率不尽如人意之外，燃烧不稳定且噪声大，容易发生回火。此外，不完全燃烧导致空气中CO含量严重超标，这对用户而言是一个极大的祸患。
高层建筑天然气管道设计主要针对低压进户，在计算低压天然气管道的压力损失时，应考虑因建筑高度引起的燃气附加压力△H。其计算公式为△H=9.8（ρk-ρm）h○1其中，△H为燃气的附加压力（Pa）；ρk为空气的密度（kg/m3）；ρm为燃气的密度（kg/m3）；h为燃气管道终点、起点的高程差（m）。
当整个低压管网只有极少数用户在用气，而高层建筑距离调压器较近时，自调压器出口管至燃气计量表前的整个管段的压降非常小，可认为引入管前压力接近于调压器出口压力。附加压力的叠加就极易使某些层以上的用户灶前压力超过其最高允许压力的波动范围，这种工况最不利高层建筑燃气管网运行。
（2）附加压力的影响
因为楼层不高的高层建筑的燃气附加压力不大，所以减小其影响的方法可以是将立管管径缩小，或者设置分段阀门；为了使不同楼层的高层建筑用户的燃具工作压力达标且燃具前压力=2000Pa，在对楼层较高的高层住宅进行天然气管道设计时，可以在每个用户燃气表前设低-低压调压器；至于楼层特别高的高层建筑，则可用采用中压进户、燃气表前调压的方式设置中-低压调压器。
三、结束语
总之，在越来越重视环境质量的今天，能源供应呈现出高效型和清洁型的特点，燃气管道的设计与施工关系到千家万户的幸福，能够有效改善城市的环境质量，体现城市的能源利用水平，应当尽最大努力周到、合理地进行城市管道设计，确保人民生命财产安全与提高生活质量。
参考文献：
[1]王淑静.超高层建筑燃气管道设计及安全措施[J].煤气与热力，2013，（10）.
[2]韦武亮.高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计[J].中华民居，2012，（3）.
[3]李朝晖.高层住宅燃气管道设计及施工技术探讨[J].中国新技术新产品，2012，（03）.