高層建筑燃氣設計探究

摘 要：隨著國家能源政策的不斷更新發(fā)展，也伴隨著我國城市化建設進程的逐步推進，高層建筑逐步成為新型居民小區(qū)的建設首選，天然氣燃氣也開始走進千家萬戶，在這樣的背景下，高層建筑的燃氣設計受到了社會各界的廣泛關注。與此同時，燃氣工程設計是高層建筑燃氣入戶的基礎要求，且高層建筑結構復雜、燃氣入戶規(guī)模浩大，這就給高層建筑燃氣設計工作帶來了一定的困難。基于此，本文通過分析高層建筑燃氣設計的影響要素，凝練出幾條高層建筑燃氣設計關鍵點，希望能為燃氣設計業(yè)內人士提供參考。

關鍵詞：高層建筑 燃氣設計 關鍵點

一、高層建筑燃氣設計影響要素

總結影響高層建筑燃氣設計的要素，要對高層建筑燃氣入戶施工過程中存在的風險情況進行全面系統(tǒng)的分析和評估，進而尋找到相關解決辦法。截至目前為止，一、 高層建筑燃氣設計影響要素包括以下幾點：

首先，高層建筑的自身重量因素。目前，我國新建的高層建筑的規(guī)模和體積很大，這就導致高層建筑可能存在下沉的風險。在這樣的背景下，就會影響到燃氣單位埋設于高層建筑地下的燃氣引入管。與此同時，為了保證現(xiàn)代高層建筑的各種使用功能，往往在高層建筑內部放置有大量的額外設備、設施，這些都給地基帶來了極大的壓力，進而導致埋藏在地底的燃氣管道受到壓迫，甚至產生管道斷裂、泄露的情況；

其次，高層建筑的自身高度問題。一般情況下，高層建筑的高度都在18層以上，這就導致空氣和燃氣的比重的差異導致附加壓頭不足，在這樣的背景下，燃氣想要傳輸?shù)阶舻募抑?，就需要設計很高的壓差，進而導致住戶無法正常使用燃氣。與此同時，過高的層高，往往要使用很長的燃氣管道，這些燃氣管道處于垂直放置的狀態(tài)，往往會給下方的管道帶來很高的機械應力，也會導致這些管道會因為應力、環(huán)境因素的影響，產生彎曲、斷裂等情況，影響到燃氣的安全使用；

最后，由于高層建筑的管道過長，所涉及的燃氣管道往往容易受到外界因素的影響，一旦出現(xiàn)地震、強降雨等自然危害情況，高層建筑的燃氣管道就更容易出現(xiàn)彎曲變形等情況，影響到燃氣的正常使用，甚至危及到燃氣的安全使用。

二、高層建筑燃氣設計關鍵點

針對上文提到的影響高層建筑燃氣設計的要素，可以從如下幾個方面，進行高層建筑燃氣設計工作：

首先，要有針對性的分析沉降對燃氣管線的干擾，并基于相關的數(shù)學模型計算，計算出具體的沉降力的數(shù)值，進而有效的選取沉降補償方法。具體的來說，要求燃氣設計工作人員對于高層建筑的沉降受力情況進行有效的分析，進而對燃氣引入管受到具體的沉降力的壓迫影響情況形成系統(tǒng)直觀的認識，進而用科學的方法找到解決的關鍵方法。其具體的步驟包括：第一，結合相關的數(shù)學計算結果，優(yōu)化燃氣引入管的應力數(shù)值、引入管的具體長度，并對燃氣引入管設置彈性補償、使用彎頭連接。通過這樣的方式，即使出現(xiàn)了高層建筑的沉降問題，燃氣引入管也不會受到過大的切向應力，進而防止燃氣引入管出現(xiàn)彎曲斷裂的情況。該手段的核心依據在于彈性補償彎頭的選擇，在選擇的過程中，要嚴格計算高層建筑的體積重量，并對高層建筑的地基進行切實的分析，防止出現(xiàn)彎頭選擇錯誤情況。第二，根據計算結果，在高層建筑燃氣設計中，對燃氣引管穿越洞口進行優(yōu)化設計。具體的分析，就是充分結合規(guī)定《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范（ GB50028-2006）》中的具體指標，進行燃氣引管穿越洞口規(guī)格的選擇，進而有效提升燃氣管道的承重力，防止安全問題的產生。

其次，要消除高層建筑燃氣管道應力因素的影響。第一，要通過對專業(yè)應力軟件的使用，真實、快速的分析出高層建筑燃氣管道附加壓力的產生因素，進而有針對性的制定出應力補償措施。具體的進行分析，設計人員所選擇的天然氣密度要保證和當?shù)貐^(qū)域的自然空氣密度存在一定的差異，進而保證高層建筑燃氣管道內部的燃氣傳輸壓差。但是，在具體的高層建筑燃氣管道使用過程中，這種個密度的差異又會帶來天然氣的擴散傳輸情況，這就需要對高層建筑燃氣管道內部的傳輸壓差進行平衡設計。目前，大部分高層建筑燃氣管道是通過采購燃具或者安全調壓閥的方式來進行壓力平衡補償設計的；第二，要有針對性的進行高層建筑燃氣管道的自重補償設計。具體的來說，高層建筑燃氣管道可以進行自身調節(jié)來降低自重，目前廣泛使用的方法是，高層建筑燃氣管道通過固定裝置進行安裝固定，防止高層建筑燃氣管道的垂直重量壓迫在底層的燃氣管道上。

最后，要消除高層建筑燃氣管道立管的應力。具體的來說，高層建筑的高度越高，所設計的高層建筑燃氣管道就越長，高層建筑燃氣管道上的壓縮應力就隨著管道長度的增加而變大。與此同時，高層建筑燃氣管道也容易受到高層建筑周邊環(huán)境溫度的影響，這些因素綜合作用在一起，就會導致高層建筑燃氣管道產生變形。除此之外，如果高層建筑燃氣管道受到外力影響，例如，高層建筑周邊區(qū)域出現(xiàn)強風或者地震情況，高層建筑燃氣管道就會發(fā)生擺動，高層建筑燃氣管道的內部受力情況也會受到影響，進而產生高層建筑燃氣管道彎曲變形，甚至破裂，導致燃氣泄露問題的產生。針對這樣的情況，在高層建筑燃氣設計中，要結合具體的應力計算軟件、數(shù)據分析軟件，對高層建筑燃氣管道設計進行優(yōu)化，進而有效降低高層建筑燃氣管道所受的應力。目前，降低高層建筑燃氣管道應力的主要方法包括：第一，在高層建筑燃氣管道上選擇適當?shù)奈恢?，進行安彎頭組合的設計安裝，降低高層建筑燃氣管道應力影響。第二，可以在高層建筑燃氣管道上更加實際情況，為高層建筑燃氣管道設置數(shù)量不等的波紋補償器。具體的對兩種方式進行比較，可以發(fā)現(xiàn)，第一種方式往往要添加很多的彎頭，影響到了高層建筑燃氣管道的美觀，因此，大部分的設計人員會選擇第二種方式。

結 語

綜上所述，在進行高層建筑的燃氣設計過程中，要充分分析高層建筑燃氣設計的基礎環(huán)境，加強燃氣設計的數(shù)學計算精確度，克服高層建筑燃氣設計存在的難點。保證高層建筑燃氣設計的科學、合理，為燃氣入戶施工的安全、居民燃氣的正常使用，提供有力支持。

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作者簡介：于婷，研究生學歷，工程師。單位：天津市市政工程設計研究院武清分院，出生年月：1991年1月20日。