摘要:當前城市建設正處于高速發展時期，高層建筑可以節約緊張的土地，可以形成美化城市的一道風景線。高層建筑本身的特點決定了為其配套的天然氣供氣系統與普通建筑有所不同，解決好高層建筑居民天然氣供應是至關重要的，本文介紹了高層建筑居民天然氣供應技術的原理、方法以及各種特殊問題的處理技術。
　　關鍵詞:高層建筑，天然氣供應，處理技術
　　1高層居民天然氣供氣系統
　　高層居民天然氣供氣系統可分為：低壓供應系統、中壓供應系統及中—低壓聯合供應系統。對于樓層數較少，用氣量不大的高層建筑，可由城市低壓管網直接供氣，采用天然氣低壓供應系統。低壓供應還包括由中壓管網供氣至樓幢調壓箱、調壓室、調壓柜調壓后變為低壓天然氣進入建筑物內。對于樓層數較多，用氣量較大的高層建筑，可采用天然氣中壓供應系統。中壓供應系統采用中壓天然氣進戶，在戶內設置戶內調壓器將壓力調至燃燒器所需要的壓力。
　　2天然氣供應系統中的問題及處理技術
　　2.1高層建筑沉降問題及解決方法
　　高層建筑的自重很大，土壤的承載能力有限，一般高層建筑地基都有一定數值的允許沉降量。地基產生大小不同的沉降，將給天然氣管道在建筑物內的設置帶來一定的難度，特別是對天然氣引入管的影響非常大。由于建筑物沉降時，天然氣引入管是相對靜止的，因此天然氣引入管道要承受建筑物作用產生的切應力，當切應力超過極限時，管道就會斷裂、脫開等，造成天然氣泄漏，容易發生安全事故。克服高層建筑沉降的方法：
　　（1）在立管前的水平管上加設一個波紋管補償器，利用補償器的補償能力來減小引入管的切應力；
　　（2）在立管前的水平管上加設幾個彎頭，相當于加設一個方型補償器，用彎頭的自然補償來減少引入管的受力。此種方法簡單易行，但是受位置的限制；
　　（3）在立管前的水平管上加設彎曲管、蛇形管等撓性管，用撓性管自然補償來減少引入管的受力；
　　（4）在引入管穿越墻體時加設鋼套管，鋼套管保證燃氣管道的上部與鋼套管的間隙大于建筑物的最大沉降量，下部也應留有一定的間隙。
　　2.2高層建筑的水平位移問題及補償措施
　　在風載荷的作用下，高層及超高層建筑物上部會發生水平位移。建筑物表面所受風載荷不同，則建筑物的振動周期不同，振動頻率也不同。當建筑物振動頻率與天然氣供應系統管道的振動頻率接近時，有可能發生共振現象，會造成嚴重的后果。高層建筑在不同的高度產生的水平位移不同，使整個高層建筑在高度方向呈弧狀，則整個天然氣供應系統的豎直立管和橫向支管均發生位移。
　　天然氣供應系統豎直的立管和橫管在進行伸縮補償時，不論豎管還是橫管，必須在其上設置錨固點，以限定補償的范圍，并且在橫管錨固點之前設伸縮補償器，而天然氣穩壓器、閥門等管道設備應設于橫管錨固定點后，應視作相對于建筑是無水平位移，使這些管道設備免受天然氣管道位移的影響。豎直管道上錨固點之間的距離由風載荷在立管上產生的彎曲應力，校核壓縮應力及彎曲應力這3個應力的合力與該立管鋼材的許用應力來確定。最后再考慮該段管道的熱漲，以便考慮熱補償措施，并據此來校核建筑結構承受管道自重的能力，最終調整豎直管道上的錨固定點的個數。
　　2.3高層建筑天然氣供氣立管自重的問題
　　高層建筑物的樓層數較多，燃氣立管的長度也較長，管道的自重較重，產生的壓應力很大。為了使整個立管自重能均勻分攤，應在建筑物中每隔一定的距離設置管道的固定支架，使固定支架與建筑物成為一體，以減少立管底部壓縮應力過于集中，防止因管道下沉而引起引入管受力折斷或變形引起倒坡。一般固定立管的做法有：
　　(1)對于室內立管，在每隔7～10層的穿樓板處加設固定支撐，使燃氣管道、套管以及建筑物成為一體。
　　（2）對于室外立管，在每隔7～10層的高度處加設固定支撐，或加一段水平管段，在水平管段上加支架。
　　(3)在立管的底部及最高部位，采用完全固定。
　　2.4高層建筑天然氣供氣管道溫度變化熱應力及消除措施
　　高層建筑內的天然氣供氣管道豎直管很長，由于施工時的環境溫度與管道工作時的溫度不同，會產生熱應力。施工時的環境溫度與管道工作時的溫度差與高層建筑內的天然氣供氣立管的敷設位置有關。產生的熱應力會將樓板或外墻的管卡等破壞。高層建筑燃氣立管和水平干管應考慮工作環境溫度下的極限變形，當自然補償不能滿足要求時，應設置補償器；補償器宜采用形或波紋管形，不得采用填料型。
　　2.5因密度差產生的附加壓力問題
　　附加壓力是由于天然氣密度與空氣密度有差異，以及測壓點或用壓點與測壓基準點或供壓起始點的高差引起的物理現象。附加壓力對高層天然氣供氣系統的影響還與天然氣供氣系統的供氣方式有關。附加壓力過大，會造成某些用戶燃具前壓力波動增大，超出燃具穩定工作范圍，影響用戶燃具的正常燃燒，造成燃氣不完全燃燒，甚至發生離焰、脫火、回火和熄火等現象，增大供氣不安全性。控制和消除附加壓力的影響，是保證高層供氣系統安全正常運行的重要方面。
　　2.5.1天然氣供氣系統的供氣方式
　　天然氣供氣系統的供氣方式可分為：上環下行供氣系統、下環上行供氣系統、上環下行+下環上行供氣系統。
　　上環下行供氣系統是指中壓管道沿建筑物外墻敷設至樓頂，經樓頂中-低壓調壓箱調壓后，分出若干根低壓立管，各低壓立管沿著靠近用氣房間的建筑外墻或陽臺向下引至各用戶的供氣方式。這種供氣方式的調壓設備、控制閥門及放散管都設置在屋頂，建筑外立面燃氣設施較少，且屋頂管道都為明設，方便檢修維護。上環下行供氣系統一般一棟樓只有一條中壓管道引出地面，埋地庭院管道較短，從而有效地減少了此類問題的發生。且每棟樓都只在中壓管道引出地面處設置一個閥門箱，減少了對建筑立面的影響。因此對于屋頂有布管條件的建筑，提倡使用這種供氣系統。
　　如果建筑物屋頂沒有敷設管道和安裝調壓裝置的空間，就適合采用下環上行供氣系統。對于樓層較少、用戶數量不多的建筑，尤其是別墅區，采用下環上行供氣系統更為經濟。可在庭院管道起點位置設置調壓箱庭院管道全部采用低壓管道，這樣可以節約管材和調壓設備，并且低壓管道與其他管道和建筑物的間距要求較小，容易布管。但這種方式會造成庭院管道較長、埋深不足等問題。采用這種設計方案后應做好與主體設計院的管道綜合和外立面協調工作，盡量減少與其他專業的沖突。

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