高层建筑天然气设计探讨

1、高层建筑天然气设计有关问题探讨郑州市市政工程勘测设计研究院邢红鹏摘要：探讨了高层建筑室内天然气管道设计中附加压力、高层建筑沉降立管热填补、燃气计量、安全措施等问题。量；安全措施前言高层建筑的附加压力的影响及消除方式附加压力的计算GB500282006的规则，民用低压天然气燃烧器的额定压力P=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻nn0.75P 1.5P 内波动时，仍能达到燃烧器燃烧的要求。若超回火等现象。另外由于不完全燃烧，烟气中的CO n目前高层建筑的燃气设计主要采用低压进户，在计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H算公式如下：H=9.8 ( ) h(1)k

2、m式中：H燃气的附加压力，Pa；kmh燃气管道终点、起点的高程差，m。以郑州市采用的中原油田天然气为例， =0.7919kgNm3，mk =1.293kgNm3，由式(1)，得：kH=4.92h层建筑燃气管网的最不利运行工况。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3000Pa2阻力(150Pa)。设用户燃具前的压力为p ，则21p2=p +H150Pa=1850Pa+4.92h1p22当p =3000Pa 时，h=233m233m 压力的影响会使灶前压力超过燃烧器的允许波动范围。2p但为了使用户燃具前的压力波动范围变小，更接近 ，有必要采pn取措施，减少

3、附加压力的影响。附加压力影响的消除(1)关于于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道阻力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门来减少附加压力的影响。(2)关于于较高的高层建筑，分开设置高层供气系统和低层供气系2000Pa。2000Pa。2000Pa。高层建筑沉降的影响由于地基和建筑物的自重影响，高层建筑在竣工后的数年内会产生一定量的沉降量。高层建筑自重大，所以沉降量也比较大，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。应在引入管上设置伸缩填补接头（形式有：波纹管接头、套筒接头、铅管接头和金属软管接头），利用自身随外力发生挠变、吸收变形的特点，减少

4、燃气引入管处承受的应力，达到填补沉降的目的。的经过能力。因此，选择何种方式必需根据当地的具体情况。本文中认为，金属软管接头是进行燃气引入管的沉降量填补的最佳方式。燃气立管的应力计算与热填补应力计算高层建筑立管长，自重和环境温度的变化导致管道受到重力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时，造成管道扭曲、断裂，引发事故。管道自重产生的应力g管道的压力主要是由重力产生，可用下式计算应力值GHA(2)g式中： 管道自重产生的应力，MPa；g地震影响系数，取 1.33；G单位长度燃气管道自重，KN / m；H燃气立管高度，m ；A立管管壁的横截面积，mm2。例如关于100m .5 A=588.3

5、m2，4.62Kg / 45.32KNm=10.25MPa。一般热轧正火无缝钢管，温度小于150的情况，许用应力许用应力112MPa100m 的高层建筑燃气，其立管自重产生的压 管道的热应力随着立管周围环境温度的变化，会产生伸缩变形和热应力。伸缩完全受到约束，因此而产生的应力。则：=tE(3)t式中： 温度产生应力，MPa；t801.2X10-5mm；t设计温差，即管道在计算状态下的温度与安装温度的差，；E202.02105MPa由式(3)t t 增大，t 增大。可见在春秋两季安装燃气管道时，t 最小，热应力t 也最小。100m 的高层(1)，管道的热应力是不可忽略的，应安装填补装置。热填补

6、管道因温差产生的伸缩量管道两端不固定时伸缩量的计算公式为:L=103Lt(4)l式中：L管道的伸缩量，mm；管材的线膨胀系数，mm，通常工作状态下平均线性膨胀系数为 1.2X10-5mm。L管道的长度，m；t管道安装时与运行中最大温差，。由式(4)t 增大，L 最小，管道的伸缩量也最小。100m 的高层(1)1 100m 长立管的伸缩量、热应力与温差关于照表项目温差10203040伸缩量/mm12243648热应力/MPa25.250.475.6100.8 填补器的选择4 种，即L Z 形填补器573.5 钢管。 形填补器的计算公式1.5LE1.5LEbw6K)SK=L /L1s式中：Ls填补

7、器伸出长度，mm；L(1 L=24mm)，mm；管道外径，mm；75MPa；bwK比值，按经验取 1；L 填补器开口长度，mm。120时，经计算，Ls=906mm906mm 的 形填补器。波纹管填补器的计算公式comn=LL(6)com式中：n波节数；L20mm。com20时，100m 15 1 个双需适当增加填补器的数量。填补措施57 层设稳定的固定管座，以承受立管自1 1 阀门，克服管道因温差而引起的应力和形变，便于维修。高层建筑的燃气计量和安全措施燃气计量过去均采用人工逐户抄表收费的方式，这种方式劳动强度大、效无需入户收费，保证了住宅的私密性。劳动强度，尤其适用于高层建筑。整体管理水平。传输信号稳定，接受信号快捷，实用可靠。能。