關于超高層民用建筑燃氣設計的幾點思考

陳立汶

摘要：民用建筑越來越高，燃氣使用的安全問題越來越值得我們關注。因此在前期燃氣設計方案上，我們就需要考慮的更加全面，重點思考供氣壓力（附加壓頭）、防雷、切斷、補償以及抗震5各方面的問題。

關鍵詞：超高層；民用建筑；燃氣設計；供氣壓力；防雷；切斷；補償；抗震

隨著中國科技和經濟的不斷發展進步，人口不斷增加，城市規模不斷擴大，人民生活水平越來越高，對于民用住宅的需求熱度經久不衰，因此，在有限的可用土地面積下，大城市的民用建筑層數不斷增加，以滿足人民的需求。

以廣州市為例，近年來民用住宅的層數從50層不斷增加至更高的層數。近期，廣州市荔灣區芳村廣鋼舊址的新建樓盤的層數已達50-60層，高度已達150m以上。隨著住宅樓高度的增加，燃氣使用的安全問題越來越值得我們關注。因此在前期燃氣設計方案上，我們就需要考慮的更加全面。

我認為有5個問題值得我們在超高層民用建筑燃氣設計中細細琢磨。它們分別是：供氣壓力（附加壓頭）、防雷、切斷、補償以及抗震。

1 附加壓頭

隨著安全要求越來越高，現在大部分民用建筑供氣采取低壓進戶，即通過集中調壓后直接供用戶燃具使用，不在用戶端增設另外的調壓器。進戶的天然氣壓力基本以2kPa為基準。燃氣供氣過程本應是壓降過程，但是由于天然氣密度小于空氣密度，當管道從下而上供氣的時候實際上是一個壓力增加的過程。假設低壓供氣管道選取以2Pa/m為壓降標準，當由下而上供氣時，由于密度差產生的壓增為5Pa/m，因此實際上的壓增為3Pa/m。

對于中低壓調壓設施設定低壓出口為2.5kPa時：

（1）用氣過程中，我們假設到民用建筑出地處的管道天然氣壓力為2.2kPa，入戶的計量表閥門等處壓損為150Pa。則100m高的地方為2.5kPa，入戶后壓力為2.35kPa。200m高的地方為3kPa，入戶后壓力為2.85kPa。

（2）靜態過程中，管網沒有流通，處于靜壓過程，我們可以認為管道出地處為2.5kPa，立管中的燃氣由于密度較低，此時沒有流動損失，實際上的壓增變為5Pa/m，處于100m的靜態壓力已達3kPa。因此位置較高的民用戶在用氣低谷時候打開爐具時，容易出現瞬間壓力過高，燃氣高速噴出的現象。

因此，在超高層燃氣設計時應在較高層立管設置低低壓調壓器，或者在超高層用戶入戶支管處設置低低壓調壓器。

2 防雷設計

民用建筑同樣需要重視燃氣管道的防雷保護。參照《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）和《城鎮燃氣防雷技術規范》（QXT109—2009），對于超高層燃氣管道應做以下措施：

（1）引入管處應進行接地保護；

（2）室外立管應每20m做一次防雷接地與建筑物的均壓環連接，天面管最少應有兩處連接，如燃氣管與防雷網相交凈距小于100mm時也應連接。屋面的燃氣管及放散管盡量遠離建筑物雷擊率最高的部位，即屋角、檐角、屋脊等，一般不少于2m；

（3）雷擊燃氣管道或雷電感應電流的雷電波侵入的防護，應在燃氣供氣管道進入室內處做好絕緣技術處理，即在燃氣供氣管道入戶處應接入絕緣接頭以與戶外的燃氣管道隔離或在法蘭盤處插入絕緣段處理。

3 緊急切斷

按《城鎮燃氣設計規范》（50028-2006）10.8.3規定，一類高層民用建筑應設置燃氣緊急自動切斷閥。但是此規范條文解釋中也強調了自動切斷閥容易出現誤操作，不做強行設置的規定。但是我認為如今隨著閥門的技術越來越完善，對于超高層的民用建筑應設置自動切斷閥，保證居民用氣安全。自動切斷閥可以增加設置值班室的遠傳控制，方便操作。

4 補償考慮

對于超高層建筑需要考慮管道自重和線膨脹問題。歸結為固定支架和補償器（可以自然補償）的設置問題。當不設固定支架（主要為縱向）時，管道自重和熱膨脹產生的應力基本作用在入戶支管、梯形補償、縱向活動支架與管道的接觸處上。想要全盤考慮補償問題比較復雜，比如要考慮管道自重、安裝溫度、建筑物的膨脹系數等等。因此對于超高層民用建筑，建議引入管處應加設補償器。若外立管加設了固定支架，應在兩個固定支架之間考慮增設自補償措施。

5 抗震考慮

根據《建筑機電工程抗震設計規范》（GB50981-2014）6.2.8規定，在建筑物高度大于50m的建筑內：

（1）立管應采用焊接，不得使用螺紋連接，并應設置抗震支撐。

（2）水平管從立管分支至第一個水平管固定件處，均應采用焊接連接等。（更多詳細設置見規范）

此規范規定的條文是較為容易忽略的，最重要的一點是在建筑物高度大于50m的建筑內是否采用螺紋連接的問題。而且，無縫鋼管焊接時候的防腐較鍍鋅鋼管的防腐能力弱。因此，當嚴格按照此規范實施時，應采取更加好的防腐措施，對于焊接的鋼管做更好的保護。

6 結束語

總的來說，不管是否是超高層民用建筑，我們對燃氣的設計都應符合規范，滿足安全用氣要求。作為設計師，應將設計方案和施工圖滿足規范的要求。對于超高層民用建筑，設計方案時，除了一些基本參數的考慮，我們還需注意供氣壓力（附加壓頭）、防雷、切斷、補償以及抗震這5個方面的要求。

參考文獻

[1]杜龍飛.低低壓燃氣調壓器在高層建筑中的應用[D].太原市燃氣設計有限公司，2004

[2]城鎮燃氣設計規范[S].GB50028，2006

[3]建筑機電工程抗震設計規范[S].GB50981，2014

（作者單位：廣州廣燃設計有限公司）