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摘要：本文笔者结合燃气管道设计工作中遇到的实际问题，分析了高层建筑燃气引入管及室内燃起立管设计应注意的问题；探讨了住宅设计与燃气应用的协调。
关键词：燃气管道；燃气设计；高层建筑
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、高层建筑影响燃气设计主要因素
燃气管道设计人员在布置、规划燃气管道过程中，首先应考虑其影响因素，确保其安全性、经济性，结合现阶段我国高层燃气管道发展历程，高层燃气管道设计的设计影响因素主要包括以下内容：
1、自重、体积因素
高层建筑在自重与体积等方面，远超过多层建筑，产生地基的下沉对燃气管道产生较大影响，高层建筑正是由于设计建筑特殊性与复杂性，建筑材料的使用量较多，从而造成建筑体积与重量增加，导致地基承载力偏大，甚至造成地基沉陷，这对天然气管道布置造成一定影响，造成管道弯曲变形，甚至出现气体泄漏的情况，而该因素对高层建筑物产生较大影响。
2、附加压力因素
高层建筑的主体结构高度偏高，而空气与燃气比重发生一定的差异，引起附加压头不足，导致燃气不能持续性得到供给，对灶具的科学使用产生影响，并且对在城市生活的人们带来影响，对此设计人员应当进行科学规划与设计，消除高度的影响因素，确保燃气能够持续供应，保障人们群众的生活质量。除此以外，天然气管道受到建筑高度的影响其立管尺寸较长，而气体密度大于燃气密度，因此在管道中产生一定的附加应力值。附加应力值偏大从而导致用户燃具使用前附加压力突增，大于燃具正常工作的允许范围，对用户燃具正常使用产生影响，导致燃气的燃烧不充分，甚至引起脱火、离焰、熄火等情况，导致供气的不稳定，因此控制附加压力，是确保高层供气系统正常安全运行的前提。
3、压缩应力因素
燃气立管自重所产生压缩应力，同时降低了管道供给水平，然而正是管内外环境的偏差过大致使管道发生伸缩，影响管道供气能力。
4、外力因素
高层建筑不可难免受到外力因素的影响，比如地震、风力等灾害的影响，引起管道发生变形，导致燃气管道发生压迫，致使燃气管道发生弯曲，对燃气的正常供给产生影响。
二、高层建筑室内燃气管道设计中的问题及解决对策
1、高层地基沉降
高层燃气管道设计过程中，需严格按照相关燃气设计的规范进行。同时还需结合施工现场实际的地质情况，重点将高层区的地基沉降问题考虑到设计中去，避免燃气引入管受地基沉降的影响出现挤压、变形或断裂的情况，而造成燃气泄漏引发安全事故。
通常情况下，燃气引入管与建筑物呈垂直分布，并贯穿于建筑物墙体中，其受力的因素主要是因为建筑物的沉降而给管道横截面事施加剪切力。普通民用住宅中大多采用大直径的套管抵消地基沉降时对引入管的影响。而高层的平均沉降约为200mm，若仍采用大直径套管，无法达到抵消影响燃气引入管的沉降问题。这时，需通过设置或安装补偿器对其进行补偿，确保燃气引入管不受地基沉降的影响。
但需注意的是，补偿器需采用波纹管或II型补偿器，严禁使用填料型的补償器。其具体补偿方式，首先需根据高层建筑设计单位核定的地基沉降量，计算燃气引入管补偿器需补偿的量；其次确定补偿器安装的位置；最后再在补偿器来气的方向安装球阀，确保紧急抢修或维护时能够及时阻断燃气继续运行。
2、高层附加压力
民用住宅区燃气管线的运行多采用调压箱低压入户的方式，而燃气立管的高程差会对燃气的附加压力造成影响。因此，在对低压燃气管道的阻力进行计算时，需将附加压力计算在内，其计算公式为：△H=h（Pk-Pm）×9.8。式中，△H为燃气附加压力，Pk，Pm为空气、燃气的密度；h为燃气管道起点到终点的高程差。
由上式可知，△H=4.818h，即燃气立管没上升1m，管道的附加压力随之增加4.818Pa。我国民用燃灶的额定压力通常为2000Pa，按照燃气设计的相关规范，燃灶前燃气的压力应在1500-3000Pa之间，一旦超出这个范围，燃气燃烧极不稳定，容易引起回火、脱火，甚至会产生大量的一氧化碳气体，最终导致安全事故的发生。
取某省高层区调压箱后压力2200-2500Pa之间最不利的因素，沿途的管线均没有用气的用户，此时管线的阻力约为0，压力表数值为100Pa，可计算最高用气点124m以下高程差的燃灶压力小于3000Pa[2]。此时，即使不计燃气的附加压力仍符合供气的要求；但若缩小用户燃灶前压力的波动区域，确保供气平稳时，需缩小立管的管径，并进行分层变径增加管阻，降低附加压力对立管的影响。
3、高层燃气立管温差
高层燃气立管容易受热胀冷缩及自重等因素的影响，因此，在对管道固定、活动支架以及管道补偿进行设计时，需将其考虑燃气立管的温差，避免燃气管道出现折断或变形现象。除此之外，高层燃气立管较长，因此燃气管道伸缩量的绝对值同样会受到温差的影响，其具体伸缩量计算公式为：△L=103（t2-t1）aL，式中，△L为管道的伸缩量，a为管材膨胀的系数，L为管道的长度。t2-t1是安装时最热或最冷时的温差[3]。
某省最热温度约为29℃，最冷温度在6-10℃之间，因此最热或最冷时的温差约为22℃，按100m32层计算，燃气管道的伸缩量约为36mm，采用波纹补偿器，其补偿功能为20mm，那么，只需在16层设置双波节的补偿器就能够抵消温差对燃气立管的影响。
4、高层燃气管道安全措施的设计
高层在消防安全方面具有特殊性，这就决定了设计时必须采取相应的措施确保燃气管道的安全、可靠。高层燃气管道安全措施的设计主要从以下几个方面进行：首先，在燃气引入管上安装切断阀，确保紧急维修时能够及时切断燃气的输送；其次，在高层室内安装自动载断燃气泄漏的报警装置，防止燃气泄漏事故发生；最后，还应根据燃气管线预备的通道及使用燃气房屋的换气及通风效果进行设计。
三、高层燃气引入管的施工技术
将室外与室内燃气管道相连的管道即为燃气引入管，高层在对该管道进行施工时，可通过地上、地下两种方式进行引入。
1、地上引入方式
若燃气为天然气时，通常都是在高层竣工后才运作，这样燃气引入管只能采取地上引入的方式沿外墙进行敷设，当到达一定高度时再穿过建筑物的外墙引入室内。地上引入可分为高立管及低立管两种引入法。高立管引入主要是将燃气立管全部敷设到建筑物的外墙上，然后再通过分管分别引入各用户点；低立管引入则是在离地面约0.5-0.8m处，使其进入到室内。采用地上引入方式引入燃气管道时，需做好与之相应的措施确保管道运行的安全。地上燃气管道虽会破坏高层的美感，但维修较为方便。因此，在实际施工过程中，通常采用地上引入方式的低立管引入法将其进入室内。
2、地下引入方式
地下引入方式主要是将室外的燃气管道穿过房屋基层，直达厨房地面。地下燃气管道在距离地面约0.5m处位置时，应首先安装一个三通的清扫口，同时，在穿墙及地面时须加设套管。此种引入方式较为隐秘，不会对建筑物的美观造成影响，但需和建筑施工单位紧密合作，且维修较为不便。因此，实际工程中甚少使用该方法。
结束语
随着社会的进步和人类文明的发展，城市燃气管道已经成为人们生活必不可少的设施之一。在进行燃气设计时考虑不周或处理不当，就可能引发管道的损坏，燃气管道一旦损坏、泄漏，将会引起爆炸和火灾等恶性事故的发生，因此，在设计和施工的过程中对于其防腐、变性补偿及安全性的考虑是十分必要的。
参考文献
[1]杨光，尹衍光，谢翔等.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨[J].煤气与热力，1999，（1）：185
[2]王雅娟.基于高层建筑燃气管道设计和技术问题研究[J].世界华商经济年鉴·城乡建设，2013，（5）:258
[3]赵善霞.高层建筑燃气管道设计的探讨[J].能源与环境，2013，（3）:119
关键词：燃气管道；燃气设计；高层建筑
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、高层建筑影响燃气设计主要因素
燃气管道设计人员在布置、规划燃气管道过程中，首先应考虑其影响因素，确保其安全性、经济性，结合现阶段我国高层燃气管道发展历程，高层燃气管道设计的设计影响因素主要包括以下内容：
1、自重、体积因素
高层建筑在自重与体积等方面，远超过多层建筑，产生地基的下沉对燃气管道产生较大影响，高层建筑正是由于设计建筑特殊性与复杂性，建筑材料的使用量较多，从而造成建筑体积与重量增加，导致地基承载力偏大，甚至造成地基沉陷，这对天然气管道布置造成一定影响，造成管道弯曲变形，甚至出现气体泄漏的情况，而该因素对高层建筑物产生较大影响。
2、附加压力因素
高层建筑的主体结构高度偏高，而空气与燃气比重发生一定的差异，引起附加压头不足，导致燃气不能持续性得到供给，对灶具的科学使用产生影响，并且对在城市生活的人们带来影响，对此设计人员应当进行科学规划与设计，消除高度的影响因素，确保燃气能够持续供应，保障人们群众的生活质量。除此以外，天然气管道受到建筑高度的影响其立管尺寸较长，而气体密度大于燃气密度，因此在管道中产生一定的附加应力值。附加应力值偏大从而导致用户燃具使用前附加压力突增，大于燃具正常工作的允许范围，对用户燃具正常使用产生影响，导致燃气的燃烧不充分，甚至引起脱火、离焰、熄火等情况，导致供气的不稳定，因此控制附加压力，是确保高层供气系统正常安全运行的前提。
3、压缩应力因素
燃气立管自重所产生压缩应力，同时降低了管道供给水平，然而正是管内外环境的偏差过大致使管道发生伸缩，影响管道供气能力。
4、外力因素
高层建筑不可难免受到外力因素的影响，比如地震、风力等灾害的影响，引起管道发生变形，导致燃气管道发生压迫，致使燃气管道发生弯曲，对燃气的正常供给产生影响。
二、高层建筑室内燃气管道设计中的问题及解决对策
1、高层地基沉降
高层燃气管道设计过程中，需严格按照相关燃气设计的规范进行。同时还需结合施工现场实际的地质情况，重点将高层区的地基沉降问题考虑到设计中去，避免燃气引入管受地基沉降的影响出现挤压、变形或断裂的情况，而造成燃气泄漏引发安全事故。
通常情况下，燃气引入管与建筑物呈垂直分布，并贯穿于建筑物墙体中，其受力的因素主要是因为建筑物的沉降而给管道横截面事施加剪切力。普通民用住宅中大多采用大直径的套管抵消地基沉降时对引入管的影响。而高层的平均沉降约为200mm，若仍采用大直径套管，无法达到抵消影响燃气引入管的沉降问题。这时，需通过设置或安装补偿器对其进行补偿，确保燃气引入管不受地基沉降的影响。
但需注意的是，补偿器需采用波纹管或II型补偿器，严禁使用填料型的补償器。其具体补偿方式，首先需根据高层建筑设计单位核定的地基沉降量，计算燃气引入管补偿器需补偿的量；其次确定补偿器安装的位置；最后再在补偿器来气的方向安装球阀，确保紧急抢修或维护时能够及时阻断燃气继续运行。
2、高层附加压力
民用住宅区燃气管线的运行多采用调压箱低压入户的方式，而燃气立管的高程差会对燃气的附加压力造成影响。因此，在对低压燃气管道的阻力进行计算时，需将附加压力计算在内，其计算公式为：△H=h（Pk-Pm）×9.8。式中，△H为燃气附加压力，Pk，Pm为空气、燃气的密度；h为燃气管道起点到终点的高程差。
由上式可知，△H=4.818h，即燃气立管没上升1m，管道的附加压力随之增加4.818Pa。我国民用燃灶的额定压力通常为2000Pa，按照燃气设计的相关规范，燃灶前燃气的压力应在1500-3000Pa之间，一旦超出这个范围，燃气燃烧极不稳定，容易引起回火、脱火，甚至会产生大量的一氧化碳气体，最终导致安全事故的发生。
取某省高层区调压箱后压力2200-2500Pa之间最不利的因素，沿途的管线均没有用气的用户，此时管线的阻力约为0，压力表数值为100Pa，可计算最高用气点124m以下高程差的燃灶压力小于3000Pa[2]。此时，即使不计燃气的附加压力仍符合供气的要求；但若缩小用户燃灶前压力的波动区域，确保供气平稳时，需缩小立管的管径，并进行分层变径增加管阻，降低附加压力对立管的影响。
3、高层燃气立管温差
高层燃气立管容易受热胀冷缩及自重等因素的影响，因此，在对管道固定、活动支架以及管道补偿进行设计时，需将其考虑燃气立管的温差，避免燃气管道出现折断或变形现象。除此之外，高层燃气立管较长，因此燃气管道伸缩量的绝对值同样会受到温差的影响，其具体伸缩量计算公式为：△L=103（t2-t1）aL，式中，△L为管道的伸缩量，a为管材膨胀的系数，L为管道的长度。t2-t1是安装时最热或最冷时的温差[3]。
某省最热温度约为29℃，最冷温度在6-10℃之间，因此最热或最冷时的温差约为22℃，按100m32层计算，燃气管道的伸缩量约为36mm，采用波纹补偿器，其补偿功能为20mm，那么，只需在16层设置双波节的补偿器就能够抵消温差对燃气立管的影响。
4、高层燃气管道安全措施的设计
高层在消防安全方面具有特殊性，这就决定了设计时必须采取相应的措施确保燃气管道的安全、可靠。高层燃气管道安全措施的设计主要从以下几个方面进行：首先，在燃气引入管上安装切断阀，确保紧急维修时能够及时切断燃气的输送；其次，在高层室内安装自动载断燃气泄漏的报警装置，防止燃气泄漏事故发生；最后，还应根据燃气管线预备的通道及使用燃气房屋的换气及通风效果进行设计。
三、高层燃气引入管的施工技术
将室外与室内燃气管道相连的管道即为燃气引入管，高层在对该管道进行施工时，可通过地上、地下两种方式进行引入。
1、地上引入方式
若燃气为天然气时，通常都是在高层竣工后才运作，这样燃气引入管只能采取地上引入的方式沿外墙进行敷设，当到达一定高度时再穿过建筑物的外墙引入室内。地上引入可分为高立管及低立管两种引入法。高立管引入主要是将燃气立管全部敷设到建筑物的外墙上，然后再通过分管分别引入各用户点；低立管引入则是在离地面约0.5-0.8m处，使其进入到室内。采用地上引入方式引入燃气管道时，需做好与之相应的措施确保管道运行的安全。地上燃气管道虽会破坏高层的美感，但维修较为方便。因此，在实际施工过程中，通常采用地上引入方式的低立管引入法将其进入室内。
2、地下引入方式
地下引入方式主要是将室外的燃气管道穿过房屋基层，直达厨房地面。地下燃气管道在距离地面约0.5m处位置时，应首先安装一个三通的清扫口，同时，在穿墙及地面时须加设套管。此种引入方式较为隐秘，不会对建筑物的美观造成影响，但需和建筑施工单位紧密合作，且维修较为不便。因此，实际工程中甚少使用该方法。
结束语
随着社会的进步和人类文明的发展，城市燃气管道已经成为人们生活必不可少的设施之一。在进行燃气设计时考虑不周或处理不当，就可能引发管道的损坏，燃气管道一旦损坏、泄漏，将会引起爆炸和火灾等恶性事故的发生，因此，在设计和施工的过程中对于其防腐、变性补偿及安全性的考虑是十分必要的。
参考文献
[1]杨光，尹衍光，谢翔等.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨[J].煤气与热力，1999，（1）：185
[2]王雅娟.基于高层建筑燃气管道设计和技术问题研究[J].世界华商经济年鉴·城乡建设，2013，（5）:258
[3]赵善霞.高层建筑燃气管道设计的探讨[J].能源与环境，2013，（3）:119