高层建筑室内燃气管道设计的探2

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1、高层建筑室内燃气管道设计的探讨摘要：探讨了高层建筑室内燃气管道设计中附加圧力、髙层建筑沉降、立管热补偿、燃气计量、安全措施等问题。关键词：高层建筑；室内燃气管道设计；附加压力；沉降；热补偿；燃气计量；安全装置中图分类号：TU996文献标识码：B0引言天津作为北方匝要的经济屮心，又是国际化的港口城市，近年來市政建设迅速，兴建了许多高层建筑。其中既有功能单一的居民住宅楼，乂有集商贸、办公、居住等功能于-•体的综合性建筑。高层建筑的设计标准高,燃气管道的设计也备受人们重视［1—3］。在室内天然气管道的设计中船考虑的问题较多，如附加

2、压力人，高层建筑沉降暈大，立管较氏且热伸缩量人，以及如何保证计呈的先进性和用气安全。1高层建筑的附加压力1.1附加压力的计算GB50028-93《城镇燃气设计规范》规定，天然气燃具的额定压力n=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻力的影响，允许燃具前压力在一定范内波动。当燃具前压力在0.75pn〜1.5Pn。内波动时,仍能达到燃具燃烧的要求。若超出此范围，燃具的热效率低，燃烧不稳定，燃烧噪声大，出现脱火和冋火等现象。另外由丁•不完全燃烧，烟气中的CO含量超标，导致引发事故。天津市高层建筑的燃气设计主耍采用低压进八，在计

3、算低压燃气管道的压力损失时，应考虑因建筑高度而引起的燃气附加压力Apaddo计算公式如下:△Padd—9•81(Pair~Pgas)h(1)式中：Apadd——燃气的附加压力，Pa；pair空气的密度，kg/III3；Pgas——燃气的密度，kg/m3；h——燃气管道终、起点的髙程差，mo以大港油田天然气为例,卩纠=0.839kg/nAPai=i.293kg/mJ由式(1),得：△Padd=4・45h下面分析一个特例。由于附加压力的作用，当超过一定高度时，必然使燃具前压力超过3000Pa°例如某高层引入管处压力pl=2000

4、Pa,设定最不利工况，即只有儿户川气，管道沿程阻力接近于0,而局部阻力仅为燃气表的阻力(约100Pa)o设用户燃貝前的压力为p2,贝ijp2=Pi+Apadd-100Pa=1900Pa+4.45h当p2=3000Pa时，h=247m。但为了使用户燃具前的压力波动范围变小，更接近pn,冇必要采収措施，减小附加压力的影响。1.2附加压力影响的消除(1)对于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道卩II力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门來减小附加压力的影响。(2)对于较高的高层建筑，可在用户表前设置低一低床调床器，使燃具前

5、床力接近2000Pa°(3)对于超高的高层建筑，采用屮压进户表前调压的方式，在每个用户表前设中一低压调压器，使燃具前IR力接近2000Pa。引入管、中压进户的流程从中压庭院支管开始，依次通过引入管、中压立管、用户中压支管、阀门、用户调压器、燃气农、低压支管、旋塞，最后到达燃具。中压进户的优点：①具冇稳定的燃具前压力。燃具全部在接近额定压力条件下工作，保证燃貝的最佳燃烧工况。②充分利用燃气压力。在相同输气量、相同管径条件下，中压进户方案输送距离最远。③立管平均管径较小，降低成本。2高层建筑沉降的影响随着市政建设的发展，在原來的

6、许多低洼地、旬池兴建了高层建筑。山于地基松软，高层建筑在竣工后的5年内沉降速度最人，以后沉降速度逐渐降低。高层建筑H重大，所以沉降屋也比较大，可能导致引入管的切向应力大。而建筑基础处回填土的沉降也会导致引入管局部悬空，易引发事故。应在引入管上设置补偿器，利用自身随外力发生挠变的特点，减少燃气引入管处承受的应力，达到补偿沉降的H的。3燃气立管的应力计算与热补偿3.1应力计算高层建筑立管长，自JR和环境温度的变化导致管道受到JR力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时，造成管道tlllllH断裂，引发事故。⑴管道自重产牛

7、的压缩应力/A(2)式中：o压缩应力，MPa；W——燃气管道自重，N：A—立管截面积，mm2o例如对100m的居住高层，立管用(p57x3.5无缝钢管，A=58&3mn?,单位长度管重为45.32N/m,则o=7.70MPao一般无缝钢管许用应力为127MPa,因此对于100m的高层，其立管讯垂产生的压缩应力很小，通常不致发生破坏。(2)管道因温差产生的伸缩量AL=103xaiL(t2-t1)(3)式中：AL管道的伸缩量，mm；a,——管材的线膨胀系数，K1,对普通钢管在20°C时，取1.2x10-5K-1：L—管道长度，m

8、；t2—管道在计算状态下的温度，°C；t,——管道安装时温度，°C。(3)管道的热应力如果管道的伸缩完全受到约束，贝I」：at=a

9、AtE(4)式中：5——热应力，MPa；At——设计温差，即管道在计算状态下的温度与安装温度的差，°C；E——管材的弹性模屋，MPa,普通钢在20°C时取2・