高層建筑燃?xì)夤艿啦季旨霸O(shè)計(jì)探討

楊慧　劉文勇

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建筑的配套設(shè)施也來越完善。城市建筑燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)，已經(jīng)成為許多建筑設(shè)計(jì)非常重要的一個問題?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)不僅要考慮到美觀實(shí)用，更要考慮到建筑空間的有效利用以及燃?xì)夤こ痰陌踩耘c特殊性，本文針對高層建筑燃?xì)夤こ毯喴撌隽似潢P(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，并分析了管線布局等燃?xì)夤こ滔嚓P(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；燃?xì)庠O(shè)計(jì)

1 管線布局以及調(diào)壓系統(tǒng)的設(shè)置選擇

1.1 管線的布局

和其他建筑物相比，高層建筑具有很多的特殊性，在傳統(tǒng)建筑史上，一般的建筑物都是坐北朝南，這樣的建筑不但采光好，而且在風(fēng)水學(xué)等方面也有著很多的講究。在傳統(tǒng)許多的多層建筑中，樓房設(shè)計(jì)一般都是坐北朝南，許多的樓房都是長方形結(jié)構(gòu)，在廚房的設(shè)計(jì)上，一般情況下，都是廚房在房間的北側(cè)，所以，在樓房鋪設(shè)燃?xì)夤艿郎希肮鼙沩槃莩泵?，有一個三通留在廚房的位置，地接引入管可以通過管線順利出土入戶。但是，高層建筑則不一樣，高層建筑在外觀上仿佛是一個看似六面體的正方形，并且許多高層建筑的底層都是寫字樓、商貿(mào)中心、辦公場所，上面才是居民樓或者高檔住所。因此，再設(shè)計(jì)高層建筑的時候，都有一個天井槽設(shè)置在六面體的中間，并且每個方向都有，無論是居住的第一層，還是居住的最高層其任何一個樓層都有設(shè)置，天井槽槽寬約為2--3米，商貿(mào)最高層的頂板即為天井槽底面，所以，高層建筑在設(shè)計(jì)廚房時，廚房的布局一般有以下幾種，第一種是天井槽的兩側(cè)基本上就是高層建筑廚房的投影點(diǎn)，第二種是廚房一般坐落在各個電梯出口兩側(cè)，公共樓道一般都與廚房的外墻相鄰。

1.2 設(shè)置高層建筑的調(diào)壓系統(tǒng)

一般情況下，高層建筑的燃?xì)夤艿蓝疾捎脧牡讓又饾u分戶立管上升至頂層的方式，如果高層建筑在25 層以上，無論是天然氣，還是液化石油氣，無論是密度小于空氣還是密度高于空氣，所附加的壓頭都比較大，因此，為了方便調(diào)節(jié)壓力，高層建筑的調(diào)壓系統(tǒng)都應(yīng)該進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置。我們在進(jìn)行調(diào)壓設(shè)備選擇的時候，要根據(jù)實(shí)際情況來定，選擇調(diào)壓設(shè)備時要兼顧高層建筑庭院管網(wǎng)設(shè)計(jì)，一般情況下，要選用調(diào)壓箱替代調(diào)壓柜，并且流量每小時一定要大于庭院管網(wǎng)1.2倍，這樣，不僅維修操作等十分方便，而且可以將調(diào)壓系統(tǒng)在小區(qū)的露天綠地里以平臺方式安全地放置，不會影響到環(huán)境的美觀。

2 高層建筑燃?xì)夤艿赖墓に囋O(shè)計(jì)

2.1 高層建筑沉降的影響

高層建筑因自重會產(chǎn)生一定量的沉降量。高層建筑一般采取上行下給方式，即燃?xì)庾酝ピ簭纳仙艿竭_(dá)樓頂成環(huán)狀或枝狀，再通過各下降立管，中壓進(jìn)戶調(diào)壓計(jì)量后引至燃具。根據(jù)高層建筑管道燃?xì)獾墓庑问?，在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)考慮以下措施：

在上升管與庭院管連接處，燃?xì)怃摴鼙M可能采取煨彎減少焊縫，對該處焊縫要求100 %探傷。庭院管與上升管的接口應(yīng)在高層建筑建成沉降一段時間后，并在室內(nèi)管全部竣工后施工安裝，這樣能減少沉降對接口處的應(yīng)力。

上升管應(yīng)在設(shè)置緊急切斷閥后管道上盡可能采取多個彎頭組合方式來進(jìn)行沉降量的補(bǔ)償。

如果高層建筑基礎(chǔ)周圍為非原土層或建筑沉降較大，可在上升管出庭院地面0.3～0.5 m處設(shè)一個金屬軟管或Π型補(bǔ)償器，以補(bǔ)償高層建筑及庭院管的沉降。

2.2 燃?xì)饬⒐艿膽?yīng)力分析

高層建筑因立管（上升管、下降管）較長，管道自重大，管道上會產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。因受環(huán)境溫度變化影響，立管會產(chǎn)生脹縮變形和熱應(yīng)力。另外，高層建筑物在受到風(fēng)荷載和可能發(fā)生的地震影響時均會產(chǎn)生一定的擺動，燃?xì)饬⒐芤虼水a(chǎn)生彎曲應(yīng)力。

以上三種應(yīng)力在高層建筑設(shè)計(jì)時均不可忽視，設(shè)計(jì)不當(dāng)有可能使管道自身和支架達(dá)到破壞的程度，而造成管道彎曲、斷裂，致使燃?xì)庑孤?，引發(fā)事故。在無承重支撐時，立管底部的壓縮應(yīng)力要達(dá)到允許應(yīng)力，管長一般須超過1400 m，而如此高的立管長度對一般高層建筑是不可能的。因此，對一般高層建筑燃?xì)夤艿辣旧硗ǔ２恢掠诋a(chǎn)生壓縮應(yīng)力破壞。為使立管自重得到均勻分?jǐn)?，通常在設(shè)計(jì)中要求每一層（按標(biāo)準(zhǔn)層層高）設(shè)一支架，以免立管底部壓縮應(yīng)力過于集中。此外，在立管底部設(shè)置穩(wěn)定的固定支架，以進(jìn)一步承受立管自重。

高層建筑在地震裂度為7度地區(qū)受地震影響時及受風(fēng)荷載影響時的允許層間相對水平位移通常為1/1 500及1/3 000。如高層建筑層高為3 m，建筑物允許層間相對水平位移量為2 mm。該值往往遠(yuǎn)小于管道的允許位移量（管道允許位移量與管材允許應(yīng)力、管道彈性模數(shù)及管道回轉(zhuǎn)半徑有關(guān)，具體計(jì)算略）。因此，高層建筑（超高層除外）燃?xì)夤艿酪话阍诓扇∩炜s補(bǔ)償及承重支撐等措施后，產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力對燃?xì)夤艿赖挠绊懣珊雎圆挥?jì)。

2.3 燃?xì)夤艿乐Ъ芗按ΡＷo(hù)設(shè)計(jì)

（1） 支架 由于高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)基本上是沿建筑物外墻敷設(shè)，每隔一層層高（2.8～3.0 m）設(shè)一個支架。除在設(shè)計(jì)位置安裝固定支架外，其余均采用管卡式活動支架。

（2） 預(yù)留套管及預(yù)留洞 設(shè)計(jì)單位要繪制管道、熱水器預(yù)留洞圖，施工單位要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確預(yù)留。燃?xì)夤艿劳ǔ２捎锰坠茴A(yù)留方式。套管一般比燃?xì)夤艿来蠖枴Ｈ細(xì)夤軕?yīng)安裝在套管中心部位。

熱水器預(yù)留洞必須根據(jù)熱水器的類型及型號確定。目前未對熱水器類型及型號有明確規(guī)定時，通常按對流平衡式熱水器設(shè)計(jì)。預(yù)留洞尺寸為250×190×墻壁厚 mm3，預(yù)留洞中心高度通常在1.7 m。目前，使用強(qiáng)制排煙式熱水器較普遍。其預(yù)留洞為100 mm的孔洞。預(yù)留中心高度為1.7 m。

2.4 附加壓力的影響及供氣方式的選擇

高層建筑如果采取區(qū)域調(diào)壓、低壓進(jìn)戶形式，由于高層建筑立管較長，必須考慮附加壓力。

ΔP=H.（ρa(bǔ)-ρb）.g

式中：ΔP-附加壓力 Pa；

ρa(bǔ)-空氣的密度 kg/m3；

ρb-燃?xì)獾拿芏?kg/m3；

H-燃?xì)夤艿澜K、起點(diǎn)的高程差 m；

g-重力加速度。

近期氣源為液化石油氣，遠(yuǎn)期氣源為天然氣。以上升管為例，氣源為液化石油氣時，產(chǎn)生的附加壓力ΔP值為負(fù)；氣源為天然氣時，產(chǎn)生的附加壓力ΔP值為正。如采用區(qū)域調(diào)壓、低壓供氣方式，氣源為液化石油氣時，隨樓層增高，附加壓力減小，達(dá)到一定高度時，會使室內(nèi)低壓燃?xì)夤艿雷枇p失超過允許值，這種供氣方式建筑物層高不應(yīng)超過6～8層。如果采用樓棟調(diào)壓能使可供氣能力有所增強(qiáng)，但對于普遍20～30層的高層建筑，顯然是不適合的。與此同時，也需考慮遠(yuǎn)期使用天然氣，附加壓力會使高層燃具灶前壓力增高，不穩(wěn)定，達(dá)到一定高度必然使灶前壓力超過允許值。

中壓進(jìn)戶供氣方式可保證高層建筑用戶灶前壓力的穩(wěn)定。如調(diào)壓器選擇適當(dāng)，完全可確保遠(yuǎn)、近期氣源互換后灶前壓力穩(wěn)定且滿足各自技術(shù)要求。中壓進(jìn)戶供氣方式中壓立管均沿外墻敷設(shè)，可較在室內(nèi)敷設(shè)安全。但由于采用中壓進(jìn)戶，一旦泄漏其危害性較低壓進(jìn)戶大，因此，必須對中壓立管及進(jìn)戶中壓管的施工提出更高要求。例如：中壓管道采用無縫鋼管，進(jìn)戶部分中壓管盡可能煨彎，穿墻部分不得有焊縫等。此外，上升管位置選擇應(yīng)考慮距小區(qū)道路不要過近，同時應(yīng)避開地下室、窗戶、陽臺等處。

3 結(jié)束語

總之，隨著建筑事業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，建筑施工室內(nèi)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)也增添了許多的新的內(nèi)容。在高層建筑工程設(shè)計(jì)過程中，我們一定要對高層建筑燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的分析，合理的考慮燃?xì)夤こ痰陌踩砸约疤厥庑裕C合分析燃?xì)夤こ剃P(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，樹立以人為本的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合具體情況，做好高層建筑燃?xì)夤こ痰脑O(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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