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高层建筑燃气设计有关问题的探讨

近年来，随着城市建设的不断发展和建筑业的兴盛，在各大中城市中，大量的高层建筑(十层以上建筑)乃至超高层建筑(四十层以上或高100米以上)已经建成和正在建设之中。其中尤以高层普通住宅和商住用房为突出，(以南京市为例，市区内已建和待建的高层建筑将达三百栋，其中多为高度一百米以下的普通住宅，也有近五十层左右的商住楼。)这类建筑要求燃气的供应必须与之配套。鉴于高层建筑的特殊性，在进行其燃气管的设计时，就必须解决在多层建筑中对燃气管和燃气供应影响不大而可以忽略不计、但在高层建筑中的燃气管和燃气供应就不可忽略的一些因素。其影响因素主要有以下几点：

1、高层建筑因其体积和自重远大于普通建筑，其地基下沉对燃气引入管的影响。

2、高层建筑高度较高，因燃气比重与空气比重的差异所产生的附加压头对用户灶具使用的影响。

3、高层建筑燃气立管的自重引起的压缩应力、管道因环境温度变化所带来伸缩量及热应力的影响。

4、高层建筑在受到地震和风荷载的影响下，会产生一定量的变形，设于其上的燃气管道随之产生的弯曲应力的影响等。

本文拟就上述几点影响因素提出一些消除方法。一、消除高层建筑的沉降对燃气引入管影响的方式

高层建筑因自重会产生一定量的沉降量，燃气引入管自室外进入室内时，此段管道在建筑物沉降过大时，会受到损坏。为此必须在燃气引入管处采取沉降量的补偿措施。通常是在紧贴建筑物基础外侧的设沉降箱，在沉降箱内再采取如下方式：

方式一：多个弯头的组合方式

采用多个丝扣联接的弯头按顺时针方向组合，利用丝扣一定量的可旋转性产生的管道上下位移来进行沉降量的补偿。(如图1-1)

方式二：铅管方式

利用铅管的可桡性进行补偿。(如图1-2)

方式三：金属软管方式

选择不锈钢金属波纹软管，利用其可扰性进行补偿。(如图1-3)

方式四：金属通用型波纹补偿器方式

将通用型波纹补偿器垂直安装于引入管上，利用其伸缩能力进行沉降量的补偿。(如图1-4)

图1-1～图1-4中的H值各补偿方式的补偿能力，该值须略大于建筑物本身的允许沉降量，其允许沉降量由该建筑物的设计部门提供。

方式一中，多个弯头埋于地下，其螺纹部分较管道易于腐蚀，且在施工过程中极易形成反时针现象。当管道下沉时，某些丝扣会反时针方向转动，从而影响其气密性。方式二中，铅管在弯曲过程中易于扁平，从而影响管道的通过能力。方式四中，通用补偿器可通过计算选择来满足沉降量的补偿，但对其它方向位移的补偿能力有限。另外，波纹补偿器的安装要求也高于其它几种方式。方式一、二、四对地震频发地区也不太适合。

因此，选择何种方式必须根据当地的具体情况。本文中认为，方式三是进行燃气引入管的沉降量补偿的最佳方式。

二、关于燃气立管上附加压头的影响消除方式

因燃气与空气的容重差易，燃气或轻于空气或重于空气，造成燃气立管上附加压头的产生。附加压头的计算公式如下：

△P=H(Ra-Rg)g

式中△P——附加压头(帕)

H——管道始末端的高程差(米)

对于上升管段，H取正值，反之取负值

Ra——空气的密度(1.293公斤/标准米3)

Rg——燃气的密度(公斤/标准米3)

g——重力加速度(取9.81米/秒2)

以上升管段为例，当燃气容重小于空气容重时，△P值为负。当燃气容重大于空气容重时，△P值为正值。

对家用燃气灶来说，其灶前允许压力波动范围是灶具额定工作压力的0．5～1.5倍。在家用燃气灶的部颁标准(CJ--83)中也列出了与灶具工作压力有关的灶具性能参数必须以灶具额定工作压力的0.5～1.5倍压力进行测试并符合要求的规定。当灶具在灶前压力大于1.5倍额定工作压力使用时，将会使灶具的热效率下降，火焰的稳定性(离焰、脱火)下降，带电子点火装置的灶的点火成功率下降。同时使灶具的燃烧噪声

加大，烟气中一氧化碳的含量也会有所增加。

当整个低压管网只有极少数用户在用气，而高层建筑又离调压房较近时，自调压房出口管至表前的整个管段的压降微手其微。可认为引入管前压力接近于调压房出口压力。附加压头的叠加就极易使莫些层次以上的用户灶前压力超过其最高允许压力波动范围。这种工况是高层建筑燃气管网的最不利运行工况。

把这种运行工况作为考虑对象，用户灶前压力按下述公式计算：

即 P=P-△P-△P-△P 式1

2 1 1 2 附

式中 P——灶前压力(帕)

2

P——调压房(器)出口压力(帕)

1

△P——主干管及庭院支管压降帕)

1

△P——立管至灶前分支管压力降帕)

2

该值取200帕(表压降为150帕左右)

P ——附加压头(帕)

附

在最不利工况下，△P忽略不计，当灶前压力达到灶具额定工作压力的1.5倍时，式1变为：

1

1.5P=P-200-△P