关于超高层民用建筑燃气设计的几点思考

陈立汶

摘要：民用建筑越来越高，燃气使用的安全问题越来越值得我们关注。因此在前期燃气设计方案上，我们就需要考虑的更加全面，重点思考供气压力（附加压头）、防雷、切断、补偿以及抗震5各方面的问题。

关键词：超高层；民用建筑；燃气设计；供气压力；防雷；切断；补偿；抗震

随着中国科技和经济的不断发展进步，人口不断增加，城市规模不断扩大，人民生活水平越来越高，对于民用住宅的需求热度经久不衰，因此，在有限的可用土地面积下，大城市的民用建筑层数不断增加，以满足人民的需求。

以广州市为例，近年来民用住宅的层数从50层不断增加至更高的层数。近期，广州市荔湾区芳村广钢旧址的新建楼盘的层数已达50-60层，高度已达150m以上。随着住宅楼高度的增加，燃气使用的安全问题越来越值得我们关注。因此在前期燃气设计方案上，我们就需要考虑的更加全面。

我认为有5个问题值得我们在超高层民用建筑燃气设计中细细琢磨。它们分别是：供气压力（附加压头）、防雷、切断、补偿以及抗震。

1 附加压头

随着安全要求越来越高，现在大部分民用建筑供气采取低压进户，即通过集中调压后直接供用户燃具使用，不在用户端增设另外的调压器。进户的天然气压力基本以2kPa为基准。燃气供气过程本应是压降过程，但是由于天然气密度小于空气密度，当管道从下而上供气的时候实际上是一个压力增加的过程。假设低压供气管道选取以2Pa/m为压降标准，当由下而上供气时，由于密度差产生的压增为5Pa/m，因此实际上的压增为3Pa/m。

对于中低压调压设施设定低压出口为2.5kPa时：

（1）用气过程中，我们假设到民用建筑出地处的管道天然气压力为2.2kPa，入户的计量表阀门等处压损为150Pa。则100m高的地方为2.5kPa，入户后压力为2.35kPa。200m高的地方为3kPa，入户后压力为2.85kPa。

（2）静态过程中，管网没有流通，处于静压过程，我们可以认为管道出地处为2.5kPa，立管中的燃气由于密度较低，此时没有流动损失，实际上的压增变为5Pa/m，处于100m的靜态压力已达3kPa。因此位置较高的民用户在用气低谷时候打开炉具时，容易出现瞬间压力过高，燃气高速喷出的现象。

因此，在超高层燃气设计时应在较高层立管设置低低压调压器，或者在超高层用户入户支管处设置低低压调压器。

2 防雷设计

民用建筑同样需要重视燃气管道的防雷保护。参照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）和《城镇燃气防雷技术规范》（QXT109—2009），对于超高层燃气管道应做以下措施：

（1）引入管处应进行接地保护；

（2）室外立管应每20m做一次防雷接地与建筑物的均压环连接，天面管最少应有两处连接，如燃气管与防雷网相交净距小于100mm时也应连接。屋面的燃气管及放散管尽量远离建筑物雷击率最高的部位，即屋角、檐角、屋脊等，一般不少于2m；

（3）雷击燃气管道或雷电感应电流的雷电波侵入的防护，应在燃气供气管道进入室内处做好绝缘技术处理，即在燃气供气管道入户处应接入绝缘接头以与户外的燃气管道隔离或在法兰盘处插入绝缘段处理。

3 紧急切断

按《城镇燃气设计规范》（50028-2006）10.8.3规定，一类高层民用建筑应设置燃气紧急自动切断阀。但是此规范条文解释中也强调了自动切断阀容易出现误操作，不做强行设置的规定。但是我认为如今随着阀门的技术越来越完善，对于超高层的民用建筑应设置自动切断阀，保证居民用气安全。自动切断阀可以增加设置值班室的远传控制，方便操作。

4 补偿考虑

对于超高层建筑需要考虑管道自重和线膨胀问题。归结为固定支架和补偿器（可以自然补偿）的设置问题。当不设固定支架（主要为纵向）时，管道自重和热膨胀产生的应力基本作用在入户支管、梯形补偿、纵向活动支架与管道的接触处上。想要全盘考虑补偿问题比较复杂，比如要考虑管道自重、安装温度、建筑物的膨胀系数等等。因此对于超高层民用建筑，建议引入管处应加设补偿器。若外立管加设了固定支架，应在两个固定支架之间考虑增设自补偿措施。

5 抗震考虑

根据《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981-2014）6.2.8规定，在建筑物高度大于50m的建筑内：

（1）立管应采用焊接，不得使用螺纹连接，并应设置抗震支撑。

（2）水平管从立管分支至第一个水平管固定件处，均应采用焊接连接等。（更多详细设置见规范）

此规范规定的条文是较为容易忽略的，最重要的一点是在建筑物高度大于50m的建筑内是否采用螺纹连接的问题。而且，无缝钢管焊接时候的防腐较镀锌钢管的防腐能力弱。因此，当严格按照此规范实施时，应采取更加好的防腐措施，对于焊接的钢管做更好的保护。

6 结束语

总的来说，不管是否是超高层民用建筑，我们对燃气的设计都应符合规范，满足安全用气要求。作为设计师，应将设计方案和施工图满足规范的要求。对于超高层民用建筑，设计方案时，除了一些基本参数的考虑，我们还需注意供气压力（附加压头）、防雷、切断、补偿以及抗震这5个方面的要求。

参考文献

[1]杜龙飞.低低压燃气调压器在高层建筑中的应用[D].太原市燃气设计有限公司，2004

[2]城镇燃气设计规范[S].GB50028，2006

[3]建筑机电工程抗震设计规范[S].GB50981，2014

（作者单位：广州广燃设计有限公司）