淺談超高層建筑中燃?xì)夤芫€設(shè)計與施工的新進(jìn)展

[摘要]近年來，城市在快速發(fā)展，建筑越建越高，特別是民用住宅，由原來的5層6層多層住宅，到現(xiàn)在的7層～10層中高層住宅（也稱小高層住宅）；11層30層高層住宅；30層（不包括30層）以上的超高層住宅。

[關(guān)鍵詞]城市建筑；燃?xì)饬⒐馨惭b；設(shè)計與施工

6層或6層以下，燃?xì)獍惭b中遇到的各種問題，在設(shè)計施工中已有比較成熟可靠的經(jīng)驗。而對于超高層住宅燃?xì)獍惭b設(shè)計中遇到的問題，如立管安裝形式、燃?xì)飧郊訅毫Υ蟆⑷細(xì)獠膳⒘⒐茏灾嘏c熱伸縮、入戶管處建筑沉降、燃?xì)夤艿赖姆览捉拥氐葐栴}，需要借鑒先進(jìn)城市的成功經(jīng)驗，并結(jié)合自身實際，在安裝設(shè)計工作中認(rèn)真學(xué)習(xí)實踐。

1、超高層建筑中燃?xì)夤芫€設(shè)計與施工

1.1燃?xì)饬⒐馨惭b形式的選擇

高層住宅安裝燃?xì)猓鋸N房應(yīng)具有良好的自然通風(fēng)和排煙設(shè)施，宜設(shè)置燃?xì)庑孤┘袌缶b置。高層住宅由于層數(shù)多，自動化程度高，需要布置的管線較為密集，管道井、電梯空間與地下室空間多為連接空間，燃?xì)夤艿缿?yīng)避免布置在共用管道井內(nèi)。燃?xì)饬⒐軕?yīng)明設(shè)在廚房外立面或廚房陽臺合適的位置，便于施工和維修管理。

1.2克服附加壓力對高層以上住宅的影響

附加壓力是由于燃?xì)夂涂諝庵g存在密度差而產(chǎn)生的，管道終始端高程差越大，附加壓力越大。天然氣與空氣密度差為0.543（1.293-0.75）kg/m3。燃具額定工作壓力為Pn，灶前燃?xì)鈮毫υ?.75Pn～1.5Pn內(nèi)燃具是能夠正常工作的。如果附加壓力過大，灶前燃?xì)鈮毫Τ^1.5Pn，將會出現(xiàn)燃具的熱效率低、燃燒不穩(wěn)定、燃燒噪聲大，甚至脫火現(xiàn)象；由此產(chǎn)生不完全燃燒，煙氣中CO含量超標(biāo)，廚房衛(wèi)生狀況惡化，嚴(yán)重時可能引發(fā)事故。所以必須采取有效的措施使燃具工作壓力穩(wěn)定，克服附加壓力造成的影響。

克服附加壓力主要有兩個措施：一是通過計算使立管逐步變徑，即在高層及超高層采用較細(xì)的立管管徑：二是增加表后管損失的方法克服附加壓力。

1.3考慮燃?xì)獠膳挠绊?/p>

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，對住所舒適度的要求越來越高，家庭采暖系統(tǒng)以其舒適、節(jié)能、環(huán)保等眾多優(yōu)點，和較強的靈活性、適應(yīng)性和先進(jìn)性，正迎合了這一市場的需求。由于復(fù)雜的歷史原因，我國冬季集中供暖一直都局限在東北、西北和華北地區(qū)。但事實上，中原和華東地區(qū)的不少地方，冬季氣溫低于零攝氏度的時間超過一個月，這些地區(qū)也有著極大的采暖需求。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對住所舒適度的要求也越來越高。我國采暖區(qū)域的范圍正在不斷擴(kuò)大，在上海、南京、合肥等其它中小型低緯度城市燃?xì)獠膳癄t用戶得到了迅速發(fā)展。采暖季用氣量顯著增加，這就需要在超高層住宅燃?xì)獍惭b設(shè)計中考慮燃?xì)獠膳呢?fù)荷。

獨立采暖用戶的采暖設(shè)計負(fù)荷的大小通過建筑戶型圍護(hù)結(jié)構(gòu)（外墻、外窗、戶門、樓板）傳熱耗熱量進(jìn)行計算。一個小區(qū)的燃?xì)獠膳呢?fù)荷大小的確定一般采用燃器具同時工作系數(shù)法和采暖熱指法兩種。兩種方法應(yīng)如何選擇，爭議頗多。兩種計算結(jié)果對比可明顯看出，用燃器具同時工作系數(shù)法計算出的燃?xì)獾暮臍饬勘容^大，采暖熱指標(biāo)法計算出燃?xì)獾暮臍饬勘容^小。而兩種計算方法計算出的結(jié)果相差較大，最根本原因在于燃?xì)獗趻鞝t耗氣量的選取，燃器具同時工作系數(shù)法選取的是燃?xì)獗趻鞝t的額定耗氣量。它是壁掛爐不停歇運轉(zhuǎn)時的耗氣量。采暖熱指標(biāo)選取的是根據(jù)壁掛爐供熱面積算出的燃?xì)獗趻鞝t運行及停歇時的小時計算流量。

燃器具同時工作系數(shù)法是按采暖爐的滿負(fù)荷耗氣量選取，從實例計算結(jié)果得出：該方法算出的耗氣量明顯偏大，導(dǎo)致選取管徑過大，造成浪費，同時給施工帶來許多困難。采暖熱指標(biāo)法是按建筑采暖熱指標(biāo)選取，從實例計算結(jié)果得出，該方法算出的耗氣量差不多為前種方法算出的耗氣量的二分之一，選取管徑適當(dāng)，滿足實際要求，節(jié)約成本。

高層采暖爐用戶還要注意的是，家用采暖鍋爐產(chǎn)生的煙氣較多，采暖季高層住宅北立面風(fēng)力影響較大，不利于排煙及產(chǎn)生的煙氣強排直通室外可能影響周圍環(huán)境，必須設(shè)置專用排煙道。

1.4消除燃?xì)饬⒐茏灾嘏c熱伸縮的影響

由于超高層住宅立管較長，自重和環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致管道受到重力產(chǎn)生的應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度時，造成管道扭曲、斷裂，引發(fā)事故。仍以上述工程為例，33層，層高3米，立管長度約99米，且底層采用較粗的管徑，管道自身重量較大，一般與管材的許用應(yīng)力相比很小，但應(yīng)考慮立管自重可能造成的局部應(yīng)力過大。還應(yīng)該考慮環(huán)境溫度的變化對管道產(chǎn)生的熱應(yīng)力，安裝時環(huán)境溫度與室內(nèi)極值溫度的溫差，普通鋼管管材線性膨脹系數(shù)，經(jīng)計算其伸縮量為9mm，熱應(yīng)力為25.2MPa。可見立管的伸縮量和熱應(yīng)力是不可忽視的，應(yīng)采取有效的熱補償措施。

立管為低壓流體輸送用焊接鋼管絲接，每隔2層有一活接，可以起到一定熱補償作用。但活接熱補償作用有限，并考慮到立管的自重較大，在實際工程中，每隔5～7層設(shè)“π”型結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定的底部固定支架，以承受立管自重，同時避免底部壓縮應(yīng)力過大。“π”型結(jié)構(gòu)的設(shè)計及正確安裝非常重要。

“π”型結(jié)構(gòu)的設(shè)計安裝大樣如右圖所示，采用90°彎頭向立管的一側(cè)水平安裝直管段不小于100毫米，向上豎直安裝直管段不小于300毫米，再向立管方向水平安裝直管段回到立管的位置與立管采用三通連接，三通的下方設(shè)置底部固定支架。

1.5引入管處建筑物沉降對燃?xì)夤艿赖挠绊?/p>

由于高層住宅自重大，建成后的幾年內(nèi)可能出現(xiàn)明顯沉降，對燃?xì)夤苋霊舸μ帒?yīng)采取有效保護(hù)措施，可在室外燃?xì)馊霊羲焦芴幖友b波紋補償器或加長水平橫管的長度，并采用較大的穿墻孔眼，加強對埋地管部分的施工管理，確保鋼塑轉(zhuǎn)換焊接部位焊接防腐的質(zhì)量。

1.6燃?xì)夤艿赖姆览捉拥?/p>

對于高層住宅，考慮到燃?xì)夤艿赖姆览捉拥兀岣吡斯懿牡谋诤瘢蠊懿牡谋诤癫恍∮?mm，且管件的部分做接地跨接，管道下方做好接地，接地電阻與樓房保持一致。每個入戶總管上安裝防雷接頭。

結(jié)語：

超高層建筑中燃?xì)夤芫€設(shè)計與施工中不可預(yù)見的因素還有很多，建筑結(jié)構(gòu)干差萬別。因此，還是需要在超高層建筑燃?xì)庥脩艉笃诘陌矙z、維護(hù)中積累經(jīng)驗，總結(jié)教訓(xùn)，進(jìn)一步完善超高層建筑中燃?xì)夤芫€設(shè)計與施工方法，保障居民用氣安全穩(wěn)定。