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摘要：近几年，为了提高现代城市的文化与魅力，越来越多高层建筑拔地而起，这些建筑集居住、商贸、办公与景观于一身，已经成为了当前建筑的主流。但是，由于燃气的安全性与特殊性，工程设计的时候往往会因之遇到困难。本文分析了高层建筑燃气工程中的关键设计技术，其中包括了供气方式、管线布局、温差补偿、管材选择以及相关设计要点等。
关键词：高层建筑 燃气工程 设计技术 关键技术
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
目前，高层建筑在燃气系统方面有着用点、用途及调压设备技术（主要用于消除附加压力）工况等方面过多的特点，加之建筑工程开发商对于燃气设施与居住地建筑之间的美感要求越来越高，这就使得高层建筑燃气工程成为了整个建筑工程中十分重要的环节，也是工程设计中必须考虑的方面。相关负责人与工作人员应做到综合、科学、合理的考虑与设计，才能更好的解决燃气工程中的关键问题。
一、供电方式与管线布局分析
（一）调压系统的选择
基于燃气一般采用分户立管的方式从底层逐渐上升至顶层，对于25 层以上的高层建筑而言，不管是密度高于空气的液化石油气，还是密度小于空气的天然气，它们所附加的压头都比较大，但是为了便于调节，都需要独立设置高层建筑的调压系统。总的来说，在选择调压设备的时候，要根据高层建筑的庭院管网的实际情况来选择，一般选用一种流量大于庭院管网每小时1.2倍的调压箱替代调压柜，这样能以平台方式安全地放置在小区的露天绿地里，不仅维修操作等十分方便，并且也使得环境更加美观。
（二）管线的布局
从以往的高层建筑来看，它往往有别于多层建筑，后者在设计上坐北朝南，呈现出一种长矩形，而且厨房在设计上都是朝北排列，燃气楼的前管便顺势朝着北面东西向进行敷设，厨房留有一个三通，这样就让地接引入管能够顺利出土入户。然而，高层建筑已经形成了一种外型看似六面体的正方形，下面几层多为商贸、会所中心、办公中心，而上层一般为居民或者高档商的住所。高层建筑在设计的时候，六面体的每个方向的中间都设置了一个天井槽，它是从居住的第一层到最高层之间的每层楼房都有设置，其槽宽约为2～3米，它的底面即为商贸最高层的顶板。高层建筑的厨房一般有以下两种布局：1）厨房的投影点基本上都落在了天井槽的两侧；2）厨房分布在各个电梯出口两侧的公共楼道里，也就是说厨房的外墙与公共楼道之间相邻。
二、温差补偿及管材选择分析
（一）温差补偿
在实际的安装过程中，应该在立管之下设置相应的支撑承受重量，上端一般未固定，为了减少立管部分的温差变化太大、轴向移动，从而造成管卡的摩擦力增加，应该在设计的时候选择自然补偿法，也就是在立管中部插入补偿器，这种补偿器是由无缝钢管煨弯而成，能够很好的补偿立管的热胀冷缩及极限的变形。
（二）管材选择
如果管道两端已被固定，且此时其温度应力为σ=Eδ，公式中σ—Eδ—温度应力；E—弹性模量（MPa），钢材则为2.1×105Pa，δ为管道的相对变形。假使△L=0.1，那么通过计算可得σ=175Pa，根据相关资料表明，镀锌钢管的许用应力一般为315Pa，因此可以选择镀锌钢管作为高层建筑的室外架空管。此外，在安装中一般选用法兰接与焊接，这样能够更好的控制工程的质量与强度等级。
三、燃气设计的要点分析
（一）消除建筑物沉降对引入管的影响分析
从当前来看，几乎所有的建筑物都会因为自身的重量及其他原因产生一定程度的沉降，而对于高层建筑而言，这种现象尤其突出。燃气的引入管从室外接入室内，这段管道往往会因为建筑物的沉降而受到波及，继而产生一定的损坏，因此必须在引入管沉降处采取一定的沉降量补偿措施。通常情况下，主要是在紧贴建筑物的基础外侧设置一定的沉降箱，并且在沉降箱安装的时候一般可以采取以下几种方式：
1、如果采用的是多个丝扣联接，其弯头则应该按照顺时针的方向进行组合，其主要原理是利用丝扣的旋转性在管道上产生的上下位移进行沉降量的补偿。当然，在地下埋了多个弯头，其螺纹部分的软管道就容易腐蚀，而在具体的施工中又十分容易形成反时针现象，如果管道下沉，一些丝扣反时针转动，又会影响管道的气密性。
2、如果用的是铅管的可扰性进行沉降补偿，虽然办法十分简单方便，但是在管的弯曲过程中容易扁平，这样就会影响燃气通气的顺畅度。
3、如果采用不锈钢金属波纹软管进行建筑物沉降补偿，主要利用的是其可扰性进行补偿，这种方式能够很好的控制建筑物的沉降对于引入管的影响。
4、如果采用的是通用型的波纹补偿器，则应垂直安装在引入管上，主要利用的是波纹补偿器的伸缩能力进行相应的补偿。这种方式可以通过计算选择出具体的沉降量补偿，从而进行准确的选择满足沉降补偿的补偿器，但是它对于其他方位上出现的位移补偿则十分有限。此外，波纹沉降量补偿器的安装要求与过程都比其他几种方式要复杂。
总之，补偿方式的选择应该根据实际的情况进行选择，本文中主要提倡的是采用方法三进行沉降量的补偿。
（二） 消除燃气立管上附加压头的影响分析
由于燃气与空气之间存在密度差异，那么彼此之间的容重就不同，而燃气不管是重于空气还是轻于空气，都会造成燃气的立管上产生附加压头。其对应的计算公式为：ΔP=H（Ra-Rg）g。公式中：
ΔP—附加压头，单位为Pa；
H—管道始末端的高程差，对于上升管段，H 值取正值，反之取负值，单位为m；
Ra—空气密度，1.293kg/m3；
Rg—燃气密度，kg/m3；
g—重力加速度，取9.81m/s2。
这里以上升管段为例，如果燃气的容重低于空气的容重，ΔP 值为负，反之ΔP 值为正值。对于家用的燃气灶而言，灶前所允许的压力的波动范围一般在额定工作压力的0.5～1.5倍之间。一旦灶具在灶前的压力高于了1.5倍的额定工作压力，不仅会降低灶具的热效率，同时也会降低火焰的稳定性，导致了灶的电子点火装置出现问题且点火的成功率明显下降。此外，还会造成灶具的燃烧噪音加大，而一氧化碳的比重也会增加。
如果整个低压管网中使用燃气的用户极少，而高层建筑又挨着调压房时，从调压房的出口到表前的管段中的压降几乎为零，因此就认为引入管前的压力接近调压房的出口压力，这种情况下，附加压头则会产生叠加，而叠加又会造成一些用户的灶前压力波动过大，甚至超过了最高允许的压力范围。出现这种情况，对于高层建筑的燃气管网的运行是十分不利的，同时也会产生一定的危险事故。因此，我们应把这种情况当作一种必须考虑的对象进行研究与探索，尽可能找出应对策略。
从当前来看，消除附加压头影响的主要方法有：1）通过管道的水力计算，利用管道阻力的增强来消除附加压头影响，比如改变立管的口径、在立管上安装阀门等。2）当附加压头超过了200Pa时，应该在立管上安装低-低压调压器，确保灶前的压力稳定并且在额定的工作压力之内。3）当附加压头超过了200Pa时，应该在用户的表前设置低-低压调压器，确保灶前的压力稳定在额定的工作压力范围内，这也是消除附加压头的一种理想方式。
四、结论
随着房地产业的发展，对室内燃气管道的设计提出了许多新要求。我们应树立以人为本的设计理念，考虑到燃气设计和住宅设计的相互影响，应将二者作为一个整体考虑，借鉴国外室内燃气管道设计的先进技术和新材料，结合国内的情况，改进高层建筑燃气工程的设计。
参考文献：
[1] 印春喜.高层建筑燃气工程关键设计技术分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（4）.
[2] 唐希凤.高层建筑给排水及燃气设计[J].城市建设，2010，（26）：224-225.
[3] 唐希凤.高层建筑给排水及燃气设计[J].城市建设，2010，（26）：241-242.
[4] 许卫民.高层建筑中燃气供应系统抗震相关问题探索[J].城市建设，2010，（13）：122-123.
关键词：高层建筑 燃气工程 设计技术 关键技术
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
目前，高层建筑在燃气系统方面有着用点、用途及调压设备技术（主要用于消除附加压力）工况等方面过多的特点，加之建筑工程开发商对于燃气设施与居住地建筑之间的美感要求越来越高，这就使得高层建筑燃气工程成为了整个建筑工程中十分重要的环节，也是工程设计中必须考虑的方面。相关负责人与工作人员应做到综合、科学、合理的考虑与设计，才能更好的解决燃气工程中的关键问题。
一、供电方式与管线布局分析
（一）调压系统的选择
基于燃气一般采用分户立管的方式从底层逐渐上升至顶层，对于25 层以上的高层建筑而言，不管是密度高于空气的液化石油气，还是密度小于空气的天然气，它们所附加的压头都比较大，但是为了便于调节，都需要独立设置高层建筑的调压系统。总的来说，在选择调压设备的时候，要根据高层建筑的庭院管网的实际情况来选择，一般选用一种流量大于庭院管网每小时1.2倍的调压箱替代调压柜，这样能以平台方式安全地放置在小区的露天绿地里，不仅维修操作等十分方便，并且也使得环境更加美观。
（二）管线的布局
从以往的高层建筑来看，它往往有别于多层建筑，后者在设计上坐北朝南，呈现出一种长矩形，而且厨房在设计上都是朝北排列，燃气楼的前管便顺势朝着北面东西向进行敷设，厨房留有一个三通，这样就让地接引入管能够顺利出土入户。然而，高层建筑已经形成了一种外型看似六面体的正方形，下面几层多为商贸、会所中心、办公中心，而上层一般为居民或者高档商的住所。高层建筑在设计的时候，六面体的每个方向的中间都设置了一个天井槽，它是从居住的第一层到最高层之间的每层楼房都有设置，其槽宽约为2～3米，它的底面即为商贸最高层的顶板。高层建筑的厨房一般有以下两种布局：1）厨房的投影点基本上都落在了天井槽的两侧；2）厨房分布在各个电梯出口两侧的公共楼道里，也就是说厨房的外墙与公共楼道之间相邻。
二、温差补偿及管材选择分析
（一）温差补偿
在实际的安装过程中，应该在立管之下设置相应的支撑承受重量，上端一般未固定，为了减少立管部分的温差变化太大、轴向移动，从而造成管卡的摩擦力增加，应该在设计的时候选择自然补偿法，也就是在立管中部插入补偿器，这种补偿器是由无缝钢管煨弯而成，能够很好的补偿立管的热胀冷缩及极限的变形。
（二）管材选择
如果管道两端已被固定，且此时其温度应力为σ=Eδ，公式中σ—Eδ—温度应力；E—弹性模量（MPa），钢材则为2.1×105Pa，δ为管道的相对变形。假使△L=0.1，那么通过计算可得σ=175Pa，根据相关资料表明，镀锌钢管的许用应力一般为315Pa，因此可以选择镀锌钢管作为高层建筑的室外架空管。此外，在安装中一般选用法兰接与焊接，这样能够更好的控制工程的质量与强度等级。
三、燃气设计的要点分析
（一）消除建筑物沉降对引入管的影响分析
从当前来看，几乎所有的建筑物都会因为自身的重量及其他原因产生一定程度的沉降，而对于高层建筑而言，这种现象尤其突出。燃气的引入管从室外接入室内，这段管道往往会因为建筑物的沉降而受到波及，继而产生一定的损坏，因此必须在引入管沉降处采取一定的沉降量补偿措施。通常情况下，主要是在紧贴建筑物的基础外侧设置一定的沉降箱，并且在沉降箱安装的时候一般可以采取以下几种方式：
1、如果采用的是多个丝扣联接，其弯头则应该按照顺时针的方向进行组合，其主要原理是利用丝扣的旋转性在管道上产生的上下位移进行沉降量的补偿。当然，在地下埋了多个弯头，其螺纹部分的软管道就容易腐蚀，而在具体的施工中又十分容易形成反时针现象，如果管道下沉，一些丝扣反时针转动，又会影响管道的气密性。
2、如果用的是铅管的可扰性进行沉降补偿，虽然办法十分简单方便，但是在管的弯曲过程中容易扁平，这样就会影响燃气通气的顺畅度。
3、如果采用不锈钢金属波纹软管进行建筑物沉降补偿，主要利用的是其可扰性进行补偿，这种方式能够很好的控制建筑物的沉降对于引入管的影响。
4、如果采用的是通用型的波纹补偿器，则应垂直安装在引入管上，主要利用的是波纹补偿器的伸缩能力进行相应的补偿。这种方式可以通过计算选择出具体的沉降量补偿，从而进行准确的选择满足沉降补偿的补偿器，但是它对于其他方位上出现的位移补偿则十分有限。此外，波纹沉降量补偿器的安装要求与过程都比其他几种方式要复杂。
总之，补偿方式的选择应该根据实际的情况进行选择，本文中主要提倡的是采用方法三进行沉降量的补偿。
（二） 消除燃气立管上附加压头的影响分析
由于燃气与空气之间存在密度差异，那么彼此之间的容重就不同，而燃气不管是重于空气还是轻于空气，都会造成燃气的立管上产生附加压头。其对应的计算公式为：ΔP=H（Ra-Rg）g。公式中：
ΔP—附加压头，单位为Pa；
H—管道始末端的高程差，对于上升管段，H 值取正值，反之取负值，单位为m；
Ra—空气密度，1.293kg/m3；
Rg—燃气密度，kg/m3；
g—重力加速度，取9.81m/s2。
这里以上升管段为例，如果燃气的容重低于空气的容重，ΔP 值为负，反之ΔP 值为正值。对于家用的燃气灶而言，灶前所允许的压力的波动范围一般在额定工作压力的0.5～1.5倍之间。一旦灶具在灶前的压力高于了1.5倍的额定工作压力，不仅会降低灶具的热效率，同时也会降低火焰的稳定性，导致了灶的电子点火装置出现问题且点火的成功率明显下降。此外，还会造成灶具的燃烧噪音加大，而一氧化碳的比重也会增加。
如果整个低压管网中使用燃气的用户极少，而高层建筑又挨着调压房时，从调压房的出口到表前的管段中的压降几乎为零，因此就认为引入管前的压力接近调压房的出口压力，这种情况下，附加压头则会产生叠加，而叠加又会造成一些用户的灶前压力波动过大，甚至超过了最高允许的压力范围。出现这种情况，对于高层建筑的燃气管网的运行是十分不利的，同时也会产生一定的危险事故。因此，我们应把这种情况当作一种必须考虑的对象进行研究与探索，尽可能找出应对策略。
从当前来看，消除附加压头影响的主要方法有：1）通过管道的水力计算，利用管道阻力的增强来消除附加压头影响，比如改变立管的口径、在立管上安装阀门等。2）当附加压头超过了200Pa时，应该在立管上安装低-低压调压器，确保灶前的压力稳定并且在额定的工作压力之内。3）当附加压头超过了200Pa时，应该在用户的表前设置低-低压调压器，确保灶前的压力稳定在额定的工作压力范围内，这也是消除附加压头的一种理想方式。
四、结论
随着房地产业的发展，对室内燃气管道的设计提出了许多新要求。我们应树立以人为本的设计理念，考虑到燃气设计和住宅设计的相互影响，应将二者作为一个整体考虑，借鉴国外室内燃气管道设计的先进技术和新材料，结合国内的情况，改进高层建筑燃气工程的设计。
参考文献：
[1] 印春喜.高层建筑燃气工程关键设计技术分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（4）.
[2] 唐希凤.高层建筑给排水及燃气设计[J].城市建设，2010，（26）：224-225.
[3] 唐希凤.高层建筑给排水及燃气设计[J].城市建设，2010，（26）：241-242.
[4] 许卫民.高层建筑中燃气供应系统抗震相关问题探索[J].城市建设，2010，（13）：122-123.