重庆燃气设计研究院有限责任公司
摘要：高层建筑是当前城市建筑的主流，其在增大土地资源利用率，缓解城市规模扩大引发的人地矛盾冲突上有着重要作用。不过高层建筑的内部结构较为复杂，对于安全有着相当严格的要求，尤其是对燃气管道设计来说，一旦出现安全问题，将会引发相当严重的后果。本文就将论述高层建筑管道燃气设计中管道安全设计的问题，以供参考。
关键词：高层建筑；燃气管道；安全设计；
城市化进程的加快，不仅加大了住宅小区的建设力度，也为燃气管道行业的发展提供了机遇。为了保证小区建设的安全性，应选用高效安全的管材设备，从而为人们营造一个干净整洁的生存环境，满足现今人们的精神和物质需求。
1高层建筑燃气管道安全的影响因素
影响高层建筑燃气管道安全的主要因素有三点：一是建筑物沉降。高层建筑在使用过程中会因为自身重力的增加或者地质等多方面因素的影响而出现沉降，但是建筑内部的燃气管道是处在相对静止状态下的，建筑物的沉降势必会使燃气管道的切应力发生变化，最后管道断裂，出现泄漏危险；二是管线设计不合理。在设计过程中，如果未充分考虑管道的安全性、稳定性和经济性，则会引起很多事故的发生；三是建筑的附加压力。高层建筑施工中，若不考虑其高度和自重，采用低压进户的设计方式，将会直接增加燃气管道的压力荷载，引发安全问题。
2高层建筑燃气设计的消防安全要求
2.1紧急切断阀系统
根据燃气设计的相关要求可以看出，现阶段高层建筑设计需要设置合理的紧急切断阀系统，以减少燃气泄漏带来的影响。而紧急切断阀系统的构成形式有无手动气动紧急切断阀和带手动气动紧急切断阀这两种。其中无手动气动紧急切断阀是利用氮气压力来保证其运行状态的，在危险发生时，工作人员可以通过开启球阀的方式降低氮气泄漏，保证人员和建筑安全。不过在使用该方式时，需要设置旁通管和旁通阀，以提升设备的检修效率，但成本相对较高。带手动气动紧急切断阀融合了气动和手动两种功能，实用性和可靠性较高，且在设计过程中不需要设置旁通管，大大降低了成本投入，因此被广泛应用在现今设计中。
此外，电动控制也是目前较常看到的一种控制方式，其主要针对管道敷设难或者敷设长度过短的高层建筑。在紧急切断阀的氮气管上安装一个储气罐，利用氮气瓶通过紧急切断阀进行氮气输入，并在出口位置设置电磁阀，利用电线与控制箱连接。在危险发生时，工作人员可以通过电磁阀控制实现切断作业。
2.2雷击、静电和腐蚀处理
对于高层建筑燃气管道设计来说，防雷设计是较为重要的一环，需要结合雷击种类合理设置不同的预防措施，保证燃气管道运行的安全性。在设计过程中，顶楼的燃气管道需要与建筑的女儿墙进行有效衔接，且不得少于两处。然后利用标准的圆钢双面材质进行焊接，做好相应的防腐处理。而防雷接地处理中，冲击接地的电阻要控制在10欧姆以内，燃气管道的静电接地电阻要控制在100欧姆以内，并利用法兰完成衔接。室外中亚无缝钢管的防腐流程为：首先进行除锈作业，保证表面的光滑性；其次，在钢管上涂刷两层防腐漆、在涂刷道银粉漆，并做好明确标识；最后，在低压镀锌钢管位置上涂刷两层银粉漆和一遍银粉，提升保护效果。
2.3燃气用户安全防护
首先，保证热水器安装的合理性。在室内空间内应尽可能使用平衡式、强制排烟式热水器，禁止使用直排式热水器。其次，做好宣传教育工作，加大高层建筑管道整改力度；再次，对管道安装工程质量进行严格检查和验收，避免管道泄漏等危险问题的出现；最后，对原有的老化、损坏燃气管道予以整改，采用硬连接或者新型连接管道强化连接效果。同时还可以在一些特殊建筑的燃气管道中安装自动切断报警装置、燃气管道智能卡计费装置、燃气稳压自闭阀等装置，以此增大管道安全系数。
3高层建筑燃气管道安全设计
3.1管道附加压力的计算
通过调查可知，民用低压天然气燃具前压力可控制在2000Pa的范围内，燃具的额定压力控制在1.5倍范围内。一旦超出这一范围，轻则出现热效率降低、噪音等问题，重则会造成回火、妥火等问题，影响燃气管道的正常使用，所以必须准确计算其附加压力，采用合理的解决措施，保证燃气管道安全。
3.2附加压力计算
在计算附加压力值前，要先对其特征进行明确了解。通过实验可以看出，当附加压力超过既定值时，相应的燃具压力也会逐渐增加，两者之间是呈正相关的。架设P1是燃气管压力，在不利于燃气管道安装的条件下，附加压力的计算公式为：P2=P1+H-150Pa=1850Pa+5.83h，在这个公式中，△H代表附加压力，如果P2=3×103Pa，那么h就是197m。而这个数值则代表了标准值，一旦超过这个范围，将会使燃具压力大大提升。为此，必须采用合理方式降低附加压力的影响。
3.3消除措施
当建筑高度适中时，可以通过分段阀门的设置来削弱附加压力的影响；当建筑高度较高时，可以通过电压调节器或者分开供气的方式来降低附加压力带来的负面影响；而对于超高层建筑来说，一般都是采用调压或者中压进户的方式来消除附加压力的。不过在调压作业前，要先保证压力处在2000Pa左右，以免影响调试效果，增大危险系数。
3.4建筑沉降分析和对策
1）下沉补偿
高层建筑在完工后，因自身静动荷载的增加，很容易造成沉降问题，且在完工的前三年内较为明显。燃气管道作为建筑中较为重要的环节，其自身是静止不动的，但是随着建筑沉降情况的放生，会导致管道位置出现不同变动，引起变形、断裂等问题。为此，在高层建筑燃气管道设计中，为了避免沉降所带来的不利影响，需要结合多方面因素综合考量，且结合高层建筑的实际情况，对燃气管道工艺设计进行调整，从而促进更为优化设计的实现。
另外，可以在引入管位置上安装伸缩补偿管，来抵消建筑沉降所带来的应力变化，因为伸缩补偿管可以吸收一部分抗力，在建筑沉降过程中可以通过这种方式可以对燃气管道断裂及破坏等问题的发生进行有效阻止。再者，使用金属软管也能够有效降低沉降所带来的影响。波纹管会因为外力的存在而出现挠变情况，从而抵消应力变化的影响，降低沉降对管道的作用力，增大安全系数。又因为金属波纹管补偿量较大，金属波纹管在应用时还具有抗震、耐腐蚀等特点，具有较好的耐温性和密封性，且使用时间也比较长，故而当前已经在很多行业中得到了比较广泛的应用。
2）立管变形补偿
高层建筑燃气管道中的立管相对较长，在使用过程中，很容易因为温度变化以及自身重量的影响而出现不同程度的应力和下沉现象，从而导致管道出现形变。在进行立管变形补偿时，先要准确计算立管的变形量，其具体的计算公式为：△L=0.012t×L，其中的△L、L分别代表变形量和立管长度，t为温差值。通过最终计算结果，掌握立管的最大承受值，之后再通过分段设置波纹管的方式，增大立管的伸缩系数，以此来抵消因温差变化造成的管道问题。然后可以在立管的底部位置上设置撑墩，以此来降低温度变化所带来的形变问题。最后，利用挠变管道补偿装置来降低建筑震动对燃气管道的影响，解决沉降所造成的安全风险。
4结束语
高层建筑燃气管道设计与居民生活息息相关，设计的综合水平直接关系着居民的生活质量。故而燃气管道设计必须符合社会发展需求以及居民生活品质提升的要求，其应在保证安全条件的基础上，适应时代发展趋势，不断创新设计理念，并提出合理的敷设方式，保证燃气管道终端设计要求与建筑相符合，以此提高居住质量，推动我国经济的快速发展。
参考文献：
[1]李刚.论高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计[J].住宅与房地产，2016（15）.