高層建筑燃氣管道的安全設計分析

黃 山

（四川盛創石油天然氣工程勘察設計有限公司，四川成都 610000)

高層建筑燃氣管道的安全設計分析

黃 山

（四川盛創石油天然氣工程勘察設計有限公司，四川成都 610000)

伴隨我國城市化進程的不斷加速，城市中的高層建筑數量也與日俱增，與普通的多層建筑相比，高層建筑的安全問題更應該引起社會的高度重視。其中燃氣作為人們日常生活不可或缺的能源之一，其輸送管道的安全設計也直接影響著整個高層建筑的安全性。所以，有關部門應高度重視燃氣管道的安全設計。基于此，對燃氣管道安全的影響因素進行分析，然后對高層建筑中燃氣管道的安全設計要點進行闡述，旨在進一步提升高層建筑燃氣供應的安全性。

高層建筑；燃氣管道；安全設計

1 高層建筑燃氣管道安全主要影響

1.1 建筑物沉降對燃氣管道安全的影響

由于地質原因和建筑自身荷載的原因，高層建筑在使用過程中都會出現沉降問題，沉降程度受到多方面因素的影響。不過，建筑的沉降會對燃氣管道造成影響。由于建筑中的燃氣管道是相對靜止的，所以，當建筑物沉降時燃氣引入管會承受建筑沉降作用產生的切應力，這樣容易引發燃氣管道的斷裂，從而導致燃氣泄漏并引發安全問題[1]。

1.2 管道選線不合理對燃氣管道安全的影響

燃氣管道的選擇是設計工作的基礎部分，管道的選擇一方面決定著工程造價的多少，另一方面也對燃氣系統運行的穩定性和安全性有著重要影響。管道型號與材質的選擇應充分結合建筑所在地區的實際情況和建筑工程圖紙設計要求。如果管道的選擇不結合實際情況而盲目進行設計，這將很容易引發使用中的安全問題。

1.3 建筑的附加壓力對燃氣管道安全的影響

相比于普通多層建筑，高層建筑的高度較高且自身自重較大，所以建筑產生的附加壓力會對燃氣管道造成影響，如果建筑采用低壓近戶，就將會造成一定的壓力損失。燃氣管道由于受到建筑附加壓力的影響會出現壓力過載的情況，如果建筑的附加壓力超出燃氣管道的承載力范圍，就會引發安全問題。

2 高層建筑燃氣設計的消防安全要求

2.1 緊急切斷閥系統

《城鎮燃氣設計規范》中規定，在對高層建筑的燃氣管道進行設計時，應在管道的上升總管處設置緊急切斷閥系統。緊急切斷閥結構通常有兩種形式，首先是無手動氣動切斷閥，該結構是通過氮氣的壓力使切斷閥保持開啟狀態，當火情出現時，控制室的工作人員可將球閥開啟，氮氣被釋放后，緊急切斷閥將會隨之關閉。緊急切斷閥系統中還需設置旁通管和旁通閥門，這樣便于對緊急切斷閥的檢修與維護工作。第二是帶手動氣動緊急切斷閥，此種形式的緊急切斷閥可采用手動和氣動兩種操作形式，其可靠性較高，所以此種形式的設計應用也較為普遍。除此之外，在一些建筑中，氮氣管的鋪設會存在一定困難，所以，在設計中也可將氣動控制改為電動控制。該系統將一個儲氣罐安裝在氮氣罐上，儲氣罐用氮氣瓶通過緊急切斷閥加入氮氣，氣壓應保持在0.3～0.5MPa[2]。出口閥為電磁閥，將控制箱與電箱相連。當火災事故發生時，消防控制室的工作人員可以啟動切斷開關，切斷緊急切斷閥，如果自動控制系統出現故障，也可通過轉動手輪進行手動關閉。

2.2 防雷、防靜電及防腐

對于高層建筑燃氣管道的防雷設計，應當對雷電感應、直接雷擊和雷電波侵入采取相應的防護設計。在防雷設計過程中，樓頂燃氣管道以及閥門箱應當與樓頂女兒墻的避雷帶相連接，其連接處不得小于兩處。避雷連接應采用大于或等于DN8mm的圓鋼雙面焊接，焊接長度不得小于圓鋼直徑的六倍以上，焊接處也要做相應的防腐處理。燃氣管道的防雷設計還應注意的是，防雷接地裝置的沖擊接地電阻不應超過10Ω，燃氣管道靜電接地電阻不能超過100Ω。通常應選用銅片跨接的方式對管道和設備法蘭進行連接，選用大于等于DN8mm的圓鋼進行螺紋連接，其電阻值最低不能小于0.03Ω。對于室外中壓無縫鋼管的防腐處理一般采取如下措施：首先要徹底清除鋼管銹跡，使鋼管表面呈現金屬光澤。然后先刷一道P207防腐底漆，再刷一道P205防腐底漆，再刷兩道銀粉漆，最后刷黃色標志進行區別[2]。

2.3 高層建筑燃氣用戶安全防護

熱水器的選擇也極大地影響著燃氣管道的安全，所以高層建筑居民應選擇符合安全標準的熱水器。《家用燃氣燃燒器具安裝及驗收規程》CJJ 12—2013中規定：直排式熱水器不能安裝在浴室內。在民用建筑中，于室內通常安裝平衡式或強制排煙式熱水器。有些建筑因使用時間較長，所以燃氣管道與燃具連接的膠管出現老化或損壞的現象，這就為燃氣安全使用帶來巨大的安全隱患。設計人員在對此處進行設計時可以選用硬連接或是新型材質的連接管道。此外，還可在燃氣管道處設置用戶燃氣濃度報警自動切斷裝置以及管道燃氣穩壓自閉閥等裝置，這樣可以在第一時間發現燃氣泄漏情況并及時進行處理，從而進一步保障居民的用氣安全。

3 城市高層建筑燃氣管道的安全設計

3.1 減緩高層建筑物的沉降

由于土地的承載能力有限，加上高層建筑的自重較大，所以建筑普遍存在沉降問題。這就要求在高層建筑建設之前，設計人員要對施工地區的實際地質情況進行科學地勘察，詳細了解地質條件后再進行進一步的設計工作。通常的建筑物都會發生一定的沉降，如果地址條件較好，建筑的沉降也較

為均勻；反之，建筑物將出現不均勻沉降的情況，而且沉降的幅度也較大，這就會為燃氣管道帶來安全隱患。基于此，高層建筑的燃氣管道安裝時要進行一定的保護措施，燃氣管道的引入管在主管的基礎上要加設輔助套管，管道之間還應留有一定的縫隙，從而保障燃氣管道的安全性[4]。

3.2 燃氣管道自身重量的控制

高層建筑的建設高度較高，這也在一定程度上增加了建筑內燃氣管道的自身重量，從而增加了管道的壓應力，壓應力的增加容易導致燃氣管道出現變形的風險，如變形幅度較大還有可能導致管道泄漏，引起安全事故。因此，解決燃氣管道自重問題是保障燃氣管道安全設計的有效措施。設計人員可以在建筑的各層內加設管道支撐點，支撐點可以分攤燃氣管道的自重，管道壓應力也會相應的減少。此外，還可在不改變設計要求的情況下，選擇材質較輕的管材以降低燃氣管道的自重。設計人員還可以增加燃氣立管道的截面積，這種設計方法也可以有效消除管道自重引發的安全隱患。

3.3 控制環境溫度引發的管道應力

高層建筑中，在室外安裝的主燃氣管道容易受到外界溫度變化的影響，如在冬天0℃以下時或是夏天的高溫環境中，會導致燃氣管道出現熱脹冷縮，這種破壞程度雖然較小，但日積月累也可能導致管道接口出現扭曲或是受到腐蝕而斷裂。解決這一問題可以通過加設波紋管，波紋管可以有效減少管道熱脹冷縮引發大變形量，從而減少管道應力。在實際施工中，應對波紋管兩端加以固定，波紋管支架應采用活動支架。此外，波紋管數量的確定應結合燃氣管道的長度以及建筑所在地區最大溫差比而確定。

3.4 注重燃氣管道防泄漏設計

天然氣最顯著的特點就是易燃易爆，所以如果天然氣管道發生泄漏，就很容易引發火災或是爆炸事故，天然氣的泄露嚴重威脅著人們的安全。這就要求相關設計人員在設計燃氣管道時必須要加強管道的防泄漏措施。對于燃氣管道的防泄漏設計，首先要處理好管道的接縫處，設計人員可以改進連接器具，增加接縫處的氣密性；其次，對于接口處應做好防腐措施，避免因腐蝕導致的燃氣泄漏；第三，可設置燃氣檢測裝置，如有燃氣泄漏情況，檢測裝置可有效檢測空氣中的燃氣含量，并進行報警[4]。

4 結語

綜上所述，高層建筑中燃氣管道的安全設計對建筑使用者的生命財產安全有著重要的影響，不過在實際使用過程中，高層建筑燃氣管道由于受到多種因素的影響，容易存在一些安全隱患。相較于普通建筑，高層建筑在建設高度以及自身重量方面有了明顯的增加，這就為燃氣管道的安全設計增加了一定的難度。設計人員在對高層建筑的燃氣管道進行設計前，應充分考察施工地的環境情況和地質情況，結合施工中可能存在的各種因素，對燃氣管道進行科學設計，從而進一步提升燃氣管道的安全性與可靠性，使居民的生命財產得到有效保障。

[1] 韋武亮.高層建筑管道燃氣設計中管道的安全設計[J].中華民居，2012，（03）：28.

[2] 鄧松.高層建筑燃氣管道安全設計探討[J].建設科技，2016，（01）：76-77.[2017-08-21].DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2016.01.026.

[3] 李剛.論高層建筑管道燃氣設計中管道的安全設計[J].住宅與房地產，2016，（15）：187.

[4] 呂鋒，張斌.城市高層建筑燃氣管道安全設計探討[J].石油和化工設備，2014，17（07）：89-91.

Safety Design and Analysis of Gas Pipeline in High-rise Building Pipeline

Huang Shan

With the continuous progress of urbanization in China，the number of high-rise buildings in the city is increasing day by day.Compared with ordinary multi-storey buildings，the safety of high-rise buildings should pay more attention to the society.Gas as one of the daily life of one of the indispensable energy，the safety of its pipeline design also directly affects the safety of the entire highrise buildings.Therefore，the relevant departments should attach great importance to the safety of gas pipeline design.Based on this，the paper analyzes the influencing factors of gas pipeline safety，and then elaborates the safety design of gas pipeline in high-rise building，and aims to further improve the safety of high-rise building gas supply.

high-rise building；gas pipeline；safety design

TU81

A

1003–6490（2017）11–0193–02

2017–09–10

黃山（1991—），男，河南溫縣人，助理工程師，主要從事天然氣管道設計工作。