高層建筑燃氣管道的安全設(shè)計分析

黃 山

（四川盛創(chuàng)石油天然氣工程勘察設(shè)計有限公司，四川成都 610000)

高層建筑燃氣管道的安全設(shè)計分析

黃 山

（四川盛創(chuàng)石油天然氣工程勘察設(shè)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(shù)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(yīng)該引起社會的高度重視。其中燃氣作為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡哪茉粗?，其輸送管道的安全設(shè)計也直接影響著整個高層建筑的安全性。所以，有關(guān)部門應(yīng)高度重視燃氣管道的安全設(shè)計?；诖耍瑢θ細夤艿腊踩挠绊懸蛩剡M行分析，然后對高層建筑中燃氣管道的安全設(shè)計要點進行闡述，旨在進一步提升高層建筑燃氣供應(yīng)的安全性。

高層建筑；燃氣管道；安全設(shè)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(zhì)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(xiàn)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(dāng)建筑物沉降時燃氣引入管會承受建筑沉降作用產(chǎn)生的切應(yīng)力，這樣容易引發(fā)燃氣管道的斷裂，從而導(dǎo)致燃氣泄漏并引發(fā)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(shè)計工作的基礎(chǔ)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(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性有著重要影響。管道型號與材質(zhì)的選擇應(yīng)充分結(jié)合建筑所在地區(qū)的實際情況和建筑工程圖紙設(shè)計要求。如果管道的選擇不結(jié)合實際情況而盲目進行設(shè)計，這將很容易引發(fā)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(chǎn)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(xiàn)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(fā)安全問題。

2 高層建筑燃氣設(shè)計的消防安全要求

2.1 緊急切斷閥系統(tǒng)

《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，在對高層建筑的燃氣管道進行設(shè)計時，應(yīng)在管道的上升總管處設(shè)置緊急切斷閥系統(tǒng)。緊急切斷閥結(jié)構(gòu)通常有兩種形式，首先是無手動氣動切斷閥，該結(jié)構(gòu)是通過氮氣的壓力使切斷閥保持開啟狀態(tài)，當(dāng)火情出現(xiàn)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(guān)閉。緊急切斷閥系統(tǒng)中還需設(shè)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(shè)計應(yīng)用也較為普遍。除此之外，在一些建筑中，氮氣管的鋪設(shè)會存在一定困難，所以，在設(shè)計中也可將氣動控制改為電動控制。該系統(tǒng)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(yīng)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(dāng)火災(zāi)事故發(fā)生時，消防控制室的工作人員可以啟動切斷開關(guān)，切斷緊急切斷閥，如果自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可通過轉(zhuǎn)動手輪進行手動關(guān)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(shè)計，應(yīng)當(dāng)對雷電感應(yīng)、直接雷擊和雷電波侵入采取相應(yīng)的防護設(shè)計。在防雷設(shè)計過程中，樓頂燃氣管道以及閥門箱應(yīng)當(dāng)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(yīng)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(yīng)的防腐處理。燃氣管道的防雷設(shè)計還應(yīng)注意的是，防雷接地裝置的沖擊接地電阻不應(yīng)超過10Ω，燃氣管道靜電接地電阻不能超過100Ω。通常應(yīng)選用銅片跨接的方式對管道和設(shè)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(xiàn)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(biāo)志進行區(qū)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(yīng)選擇符合安全標(biāo)準的熱水器。《家用燃氣燃燒器具安裝及驗收規(guī)程》CJJ 12—2013中規(guī)定：直排式熱水器不能安裝在浴室內(nèi)。在民用建筑中，于室內(nèi)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(xiàn)老化或損壞的現(xiàn)象，這就為燃氣安全使用帶來巨大的安全隱患。設(shè)計人員在對此處進行設(shè)計時可以選用硬連接或是新型材質(zhì)的連接管道。此外，還可在燃氣管道處設(shè)置用戶燃氣濃度報警自動切斷裝置以及管道燃氣穩(wěn)壓自閉閥等裝置，這樣可以在第一時間發(fā)現(xiàn)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(shè)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(shè)之前，設(shè)計人員要對施工地區(qū)的實際地質(zhì)情況進行科學(xué)地勘察，詳細了解地質(zhì)條件后再進行進一步的設(shè)計工作。通常的建筑物都會發(fā)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(xiàn)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?；诖耍邔咏ㄖ娜細夤艿腊惭b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(chǔ)上要加設(shè)輔助套管，管道之間還應(yīng)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(shè)高度較高，這也在一定程度上增加了建筑內(nèi)燃氣管道的自身重量，從而增加了管道的壓應(yīng)力，壓應(yīng)力的增加容易導(dǎo)致燃氣管道出現(xiàn)變形的風(fēng)險，如變形幅度較大還有可能導(dǎo)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(shè)計的有效措施。設(shè)計人員可以在建筑的各層內(nèi)加設(shè)管道支撐點，支撐點可以分攤?cè)細夤艿赖淖灾?，管道壓?yīng)力也會相應(yīng)的減少。此外，還可在不改變設(shè)計要求的情況下，選擇材質(zhì)較輕的管材以降低燃氣管道的自重。設(shè)計人員還可以增加燃氣立管道的截面積，這種設(shè)計方法也可以有效消除管道自重引發(fā)的安全隱患。

3.3 控制環(huán)境溫度引發(fā)的管道應(yīng)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(huán)境中，會導(dǎo)致燃氣管道出現(xiàn)熱脹冷縮，這種破壞程度雖然較小，但日積月累也可能導(dǎo)致管道接口出現(xiàn)扭曲或是受到腐蝕而斷裂。解決這一問題可以通過加設(shè)波紋管，波紋管可以有效減少管道熱脹冷縮引發(fā)大變形量，從而減少管道應(yīng)力。在實際施工中，應(yīng)對波紋管兩端加以固定，波紋管支架應(yīng)采用活動支架。此外，波紋管數(shù)量的確定應(yīng)結(jié)合燃氣管道的長度以及建筑所在地區(qū)最大溫差比而確定。

3.4 注重燃氣管道防泄漏設(shè)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(fā)生泄漏，就很容易引發(fā)火災(zāi)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(guān)設(shè)計人員在設(shè)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(shè)計，首先要處理好管道的接縫處，設(shè)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(yīng)做好防腐措施，避免因腐蝕導(dǎo)致的燃氣泄漏；第三，可設(shè)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(jié)語

綜上所述，高層建筑中燃氣管道的安全設(shè)計對建筑使用者的生命財產(chǎn)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(shè)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(shè)計增加了一定的難度。設(shè)計人員在對高層建筑的燃氣管道進行設(shè)計前，應(yīng)充分考察施工地的環(huán)境情況和地質(zhì)情況，結(jié)合施工中可能存在的各種因素，對燃氣管道進行科學(xué)設(shè)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(chǎn)得到有效保障。

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

[2] 鄧松.高層建筑燃氣管道安全設(shè)計探討[J].建設(shè)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(shè)計中管道的安全設(shè)計[J].住宅與房地產(chǎn)，2016，（15）：187.

[4] 呂鋒，張斌.城市高層建筑燃氣管道安全設(shè)計探討[J].石油和化工設(shè)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(shè)計工作。