高层建筑燃气管道应力分析与补偿措施

高层民用建筑室内燃气管道补偿方式及受力分析论文导读：随着国民经济的发展，高层民用建筑日益增多，针对高层建筑的不断增多，室内燃气管道高度的设计极限也开始面临挑战。

针对烟台的超高层民用建筑从2005年至今不断增加，而且不断创出新高，本文就高层民用建筑室内燃气管道的补偿方式和管道的受力分析展开论述和学习。

L管道的补偿量（m）。

管道柔性（PipingFlexibility）是反映管道变形难易程度的一个物理概念，表示管道通过自身变形吸收热胀冷缩和其他位移变形的能力。

通过受力分析，B点所承受这AB 段管道向下的自身重量，和BC段管道向上的弹力作用，B点固定支架做法见图4。

关键词：高层建筑，燃气管道，管道柔性，补偿，受力分析1．背景随着国民经济的发展，高层民用建筑日益增多，针对高层建筑的不断增多，室内燃气管道高度的设计极限也开始面临挑战；针对烟台的超高层民用建筑从2005年至今不断增加，而且不断创出新高，本文就高层民用建筑室内燃气管道的补偿方式和管道的受力分析展开论述和学习。

2．项目研究山东省烟台市地处山东半岛中部，全年平均温度13.3℃，气候适宜。

一年四季温差较小，如对管道补偿进行温差分析，结合《城镇燃气设计规范》GB50028-2006[1]室内无空气调节建筑极限温差采用40℃。

论文发表。

针对烟台市开发区山水名园小区室内燃气管道为例展开分析，该小区3、4#楼为超高层民用建筑，层数为28层（一层为小棚），建筑总高度约为85米。

希望能够针对该特例的研究让大家从中有所收获并对类似工程展开具有实际意义的设计。

2.1温度影响本文仅对燃气管道设计当中的管道受力进行分析和计算，对管径和管材的选取采用计算好的成果进行分析，管径可参见图1。

图1室内立管总高度为75.2m；根据公式△L=0.012L△t式中△L管道的补偿量（mm）；△t管道安装时与运行中的最大温差（℃）；L管道的补偿量（m）。

通过计算得出△L=0.012L△t=0.01275.240=36mm；假设仅对管道两端固定，其极限变形量可达36mm，这样一个变形量对管道自身的影响较大，由于极限温度变化产生的力N，可通过胡克定律计算确定（《工程力学（静力学和材料力学）》[2]）式中N管道伸缩引起的纵向力（N）；E管材的弹性模量（Pa）；碳素钢（C0.30%）20℃弹性模量为192103MPa；L管道的形变（m）；L管道的长度（m）；A管道的截面积（m2）；整段管道分为AE段为DN25-20.3m、EF段为DN32-37.7m、FD段为DN40-17.2m（可见图1），通过（）计算得出总纵向力为N=105.842kN，校核立管所受应力，立管承受应力根据应力计算公式AE段为管道截面积最小处，校核AE段管道所受应力为m===33800MPa，远大于材料的许用应力[m]=130MPa；2.2管道补偿措施为避免这样的影响我们采取了一些办法，下面是我们采取的一种措施并对其进行分析。

高层建筑工程中燃气管道设计应注意的问题分析摘要:高层建筑在现代社会发展较快，已成为建筑领域非常重要的一部分。

在高层建筑建设中，燃气管道设计是非常重要的问题。

本文就高层建筑燃气管道设计中存在的问题与注意事项进行了分析与探讨，以供同行借鉴参考。

关键词:高层建筑；燃气管道；设计；问题；分析引言随着城市化进程的加快，城市建设用地越来越紧张，建筑物的高度也在不断的增加。

现代高层建筑多为集居住、办公、商贸等多功能为一体的综合性建筑，其外在较宏伟，内部十分复杂，人员活动频繁集中，对于消防安全要求严格。

此类建筑高度较高、沉降相对较大，而且由于受环境影响会发生一定程度上的变形，这不仅增加了燃气行业供气的难度，也给燃气管道设计带来了许多的问题。

因此，在进行高层建筑燃气管道设计的过程中，需要综合考虑诸多因素，例如是否安全、附加压力及沉降量大等问题，以下对其进行分析。

1 燃气管道面临的建筑沉降问题及预防方法分析1.1 高层建筑沉降的危害众所周知，高层建筑在竣工初期会产生非常明显的沉降，但基本上都在建筑完成5年以内产生，之后沉降速率将会下降，甚至可以忽略。

但是高层建筑的沉降问题会使燃气管道的受力增加，严重时会造成管道破裂，引发燃气泄漏。

建筑基础回填土的沉降会造成燃气管道的局部悬空，致使管道变形，也很容易造成燃气泄漏。

因此，高层建筑在设计燃气管道时，必须充分考虑建筑沉降问题。

1.2 建筑沉降造成燃气管线破坏的原因分析高层建筑的沉降问题存在2种现象。

(1)高层建筑内部的沉降比室外的沉降更为明显。

这种沉降现象会使部分燃气管线局部受力过大，并且这些力作用于管道的接口处，还造成管道转动，当转动幅度过大时，会产生燃气泄漏现象。

(2)高层建筑的室外沉降比室内沉降更为明显，出现这种情况的主要原因就是建筑内部活动区域在建设的时候就没有做好回填工作或是建筑地基强度不够。

如果建筑的燃气管线经过较为松软的土质区域，其地面会在各种主客观因素的影响下产生沉降，燃气引入管后受到力的作用，严重影响管道和周边其他设施，很容易造成管线泄漏。

建筑工程燃气施工常见问题与对策分析建筑工程燃气施工在施工过程中可能会遇到一些常见问题，比如：燃气泄露、管道破裂、施工质量不达标等问题。

针对这些问题，我们可以采取一些对策来预防和解决。

燃气泄露是一种常见的问题。

燃气泄露不仅会浪费资源，还可能引发火灾和爆炸等严重事故。

为了预防燃气泄露，首先需要选用优质的燃气管材和连接件，确保产品质量过关。

施工人员需要具备专业的技能和经验，熟悉燃气施工规范和操作要求，正确安装和连接燃气管道。

施工现场应定期进行泄露检测，及时发现并处理泄露问题。

管道破裂也是一个常见的问题。

管道破裂可能由于材料质量问题、设计缺陷、施工不当等原因造成。

为了预防管道破裂，首先要选择合适的管材和连接件，材质要符合相关标准要求。

需要严格按照设计规范和施工要求进行施工，确保管道连接紧密、安全可靠。

施工后还要进行验收和试压，确保管道无漏水和破裂现象。

如果发现管道破裂问题，需要及时停工处理，并采取相应的修复措施。

施工质量不达标也是常见的问题。

施工质量不达标不仅给后续使用带来安全隐患，还会增加维修和改造的成本。

为了提高施工质量，首先需要选用合格的材料和设备，确保施工所用材料符合标准要求。

施工中要严格按照设计要求和施工工艺进行施工，确保每一个细节都符合要求。

施工完成后需要进行验收，确保施工质量达到标准要求。

如果发现施工质量不达标问题，需要及时修复和整改，确保施工质量合格。

建筑工程燃气施工中可能会遇到燃气泄露、管道破裂、施工质量不达标等问题。

为了预防和解决这些问题，我们需要选择优质的材料和设备，施工人员需要具备专业技能和经验，严格按照规范和要求进行施工，定期进行检测和验收，及时发现并处理问题。

只有这样，才能确保建筑工程燃气施工质量达到标准要求，保障使用安全。

建筑附属燃气管道结构补偿措施
概述
建筑附属燃气管道为保障建筑内燃气使用的安全，需要考虑管道在使用过程中
产生的膨胀和收缩的影响。

因此，在管道设计和安装过程中，需要采取一些补偿措施，以确保燃气管道的安全和稳定运行。

管道承重
燃气管道的承重能力需要根据实际情况进行合理的计算和确认。

在设计过程中，需要考虑管道所受力的并合效应，以及管道和支撑结构的安全承载能力。

一般情况下，管道和支撑装置的设计应遵循相关国家标准和行业标准。

管道补偿
管道在使用过程中，由于受热或受冷，会产生变形，这种变形对于管道的安全
和稳定运行具有一定的影响。

因此，在管道设计和安装过程中，一些补偿措施就显得非常必要。

补偿措施应根据不同的情况选择不同的形式。

一般可采用伸缩节、管道弯头、
弹性材料和灵活支撑等方式。

对于管道差距产生的收缩量，应尽量减少到较小的范围内，以免对管道的结构和使用产生不良影响。

在安装过程中，应按照设备制造方的要求进行正确的安装。

一般情况下，对于
伸缩节、弯头和支撑结构等部件的预埋和预留位置应按照设计要求进行预留钢筋，确保部件的安装牢固可靠。

结论
建筑附属燃气管道的设计和施工过程中，必须严格遵循相关的工程规范和安全
要求。

应对管道承重能力进行合理计算，安装管道补偿措施，确保管道运行时不会产生过大变形或永久性变形，以保证管道的安全和稳定运行。

建筑燃气立管的应力计算与热补偿作者：辛文学陈茜陈传盛来源：《科学与财富》2015年第19期摘要：建筑燃气立管的铺设面积的渐渐扩充，在方便群众的同时，也会伴有安全事故。

因为各种环境要素的变幻，致使燃气立管的应力产生波动，甚至致使安全阀损毁、调压设备以及立管内部损毁。

通过换算燃气立管的应力与热补偿，查漏补缺，减少管道的应力，保证燃气立管的安全工作迫在眉睫。

关键词：建筑；燃气立管；应力换算；热补偿燃气是能够供应人类所需的各种气体燃料的简称，最早投入使用的气体燃料是天然气，中国在天然气的使用领域已经较为熟练。

本文将探讨建筑燃气立管的应力换算方法以及热补偿。

一、建筑燃气立管的应力换算（一）燃气立管的压缩应力建筑燃气立管的应力换算通常采取应力分类法进行换算，就是说：对立管中的内部压力以及持续外载所引发的一次应力，换算并进行弹性分析以及极限分析；对立管内因为热胀冷缩与它类移动所产生的二次应力和立管上的峰值应力，在疲劳次数所允许的应力范畴内实施测算。

通常状况下，对燃气立管来说，能够根据输气压力来测算并挑选科学的壁厚来消除内部压力所导致的一次应力。

建筑燃气立管传输的气体为中压或低压气体，燃气立管的一次应力依靠支架予以测算。

另外，应依照刚强度，来换算相异的燃气立管直径所要求的支架跨度。

在垂直的状况下，燃气立管本身的重量所生成的压缩应力核算式时：σ=W/A，算式中，σ是压缩应力，单位是MPa；W为燃气立管本身重量，单位是N；A为立管的截面积，单位是mm2。

在特定的高度或长度的状况下管道的截面积是不变的，也就是压强和管径没有直接关系。

比如：建筑物高100m，燃气立管采取φ57×3.5的无缝钢制材料时，立管的截面积为588.3mm2，特定长度内的燃气立管的自身重量为45.32N/m。

所以，换算成压缩应力就是7.70MPa，因为通常无缝钢材料承担应力的极限为127MPa。

所以，对100m的燃气立管来讲，其自身重量所生成的压缩应力极小，不会造成损毁。

高层建筑对燃气管道影响及解决措施WORD高层建筑对燃气管道影响及解决措施在高层建筑室内燃气管道设计中，附加压头、建筑沉降、室内立管的热胀冷缩和自重等都是设计人员必须考虑解决的问题。

1高层建筑供气的特点高层建筑各类用户多供气要求高，与一般的建筑的供气系统相比高层供气的安全性问题突出。

高层建筑供气主要特点如下:(1)高层建筑自重大，楼本身自然沉降量大，对燃气进户引入管危害很大。

建筑物基础外围回填土沉降也对进户管有影响。

(2)燃气立管及支管较长，自重较大，很容易引起管道压缩和弯曲应力突变，而环境温度变化易引起的管道内应力突变，使管道沉降断裂、扭曲，致使燃气泄露，发生事故。

(3)供气的高度高，产生的附加压力很大，会引起燃具燃烧不稳定，燃气泄露，以至导致火灾。

(4)风载荷和地震(主要针对安阳地区)均使管道产生较大侧位移，使管道发生弯曲沉降，危害极大。

(5)发生火灾时，由于报警系统自动化程度较低，会造成很大的财产损失及人员伤亡。

2高层建筑的影响因素及解决措施2.1附加压头的影响及消除措施民用天然气燃具的额定压力p,,=2 000 Pa，燃具范围内波动(参见《城镇燃气设计规范》(GB 50028-2006))。

当天然气压力超出此范围，燃具的热效率降低，燃烧不稳定，燃烧噪声大，出现脱火或者回火等现象。

目前，安阳市高层建筑的燃气设计主要采用低压入户，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△p，计算如下:△p=9.8(P1-P2)h式中: △p —为燃气的附加压力，Pa;P1—空气的密度，取1.293 kg/m3 ;P2—为燃气的密度，取0.717 kg/m3;h—为燃气管道终、起点的高程差，m.若庭院压力损失按300 Pa考虑，高层室内立管管径按用气高峰时最高层用气点沿程阻力损失抵消附加压力设计，用户灶前压力为2 000 Pa，燃气表压力损失按100 Pa计，则调压箱出口压力应设定为2 400 Pa。

民用建筑燃气管道应力分析及补偿*朱从沈蓓摘要建筑物周围地基沉降及温度变化对燃气引入管可能造成的影响进行分析和探讨，提出消除管道应力、进行补偿的措施，推荐两种可行的补偿方案。

关键词民用燃气管道地基沉降应力分析温度补偿中图分类号TU996.9FORCE ANALISIS AND COMPENSATION OF CIVIL BUILDING GAS PIPELINEZhu Cong Shen PeiABSTRACT This thesis analyses and investigates the affect on gas lead-in pipe which caused by soil subsiding around building foundation and change of temperature. Raise several measures to dispel gas pipe force and to compensate.Recommend two practicable plans.KEY WORD civil gas pipeline, soil subside, stress analysis, temperature compensate城市燃气管网的敷设情况及运行工况直接涉及到千家万户的用气可靠性和安全性，深圳市现已投入运行的市政管网近300 km，管道气用户近十五万户。

由于深圳是一个滨海城市，地质情况复杂，有些新建小区地基出现不均匀下沉，已威胁到管网的运行安全。

此外，四季温度的变化，施工过程中的误差等因素也会导致管道长度偏离设计值，造成管道应力发生变化，情况严重时有可能破坏阀门、调压器等管道设备。

综合考虑以上因素，必须采取适当措施，消减管道应力，保证管网的安全运行。

1 地基沉降对燃气管道系统的影响1.1 地基沉降的种类地基沉降可分为两种类型：(1) 由于建筑物的自重导致自身下沉，该种沉降普遍存在楼宇建筑过程中，高层建筑更为明显。

建筑燃气立管的应力计算与热补偿摘要：建筑燃气管网敷设范围逐渐扩大，燃气在带给居民便利的同时，也产生一定的安全隐患。

由于各类环境因素的变化，导致燃气立管的应力发生变化，严重情况下可能导致阀门破坏、调压器及管道设备损坏。

通过计算燃气立管的应力，采取补偿措施，消除管道的应力，确保燃气管网的安全。

本文简单探讨建筑燃气立管的应力计算和热补偿。

关键词：燃气设计；建筑燃气；应力计算；热补偿一．引言燃气时可以提供给人们使用的各类气体燃料的总称，最早被发现的气体燃料是天然气，我国是世界上最早使用天然气的国家。

随着资源的开发利用，燃气作为保障人们生活的气体燃料，无论是品种还是数量上，都在不断增长和扩大。

可燃气体和空气混合到一定的浓度时，遇到明火极其容易引发爆炸。

由于燃气的易爆性，因此安全成为燃气管道管理的重要项目。

在燃气管道敷设后，由于环境的变化，导致管道各项指标和设计数值存在偏差，致使管道应力发生变化，最终产生恶劣事故。

考虑到种种因素的影响，必须要及时采用适当措施，减少燃气管道的应力，确保管网的安全。

二.建筑燃气立管的应力计算1.燃气立管的压缩应力。

建筑燃气立管的应力计算一般采用应力分类法，即对于管道由内压和持续外载所引起的一次应力，验算采用弹性分析和极限分析；对于管道由于热胀冷缩和其他位移受到约束所产生的二次应力及管件上的峰值应力，采用满足必要疲劳次数的许可应力范围来进行验算。

建筑燃气立管一般情况下并不负重，立管的一次应力主要来自于管道本体自重及内压。

可以根据输气压力来计算选择管材的合理壁厚来解决由于内压所带来的一次应力。

城市建筑燃气管道输送媒介主要采用中低压气体，通过选用水平敷设，燃气管道的一次应力主要依靠支架来解决。

可以根据强度条件和刚度条件，来计算不同燃气立管管径需要的支架间距。

在垂直情况下，燃气立管本体自重所产生的压缩应力计算公式为：σ=W／A，式中：σ——压缩应力，MPa；W——燃气管道自重，N；A——立管截面积，m㎡。

管道应力分析和处理摘要：从管道应力产生的原理和处理方法出发，明确的阐述了应力处理的原则。

分步叙述了管道的补偿、管道柔性分析方法的选择、图解简化计算、判断式、计算机分析中的一些技巧和方法。

关键词：应力补偿管道上的应力一般分为一次应力、二次应力和偶然应力。

一次应力是指由管道所受外力荷载。

它满足与外加荷载的平衡关系，且无自限性，当其值超过材料的屈服极限时，管道将产生塑性变形而破坏。

二次应力是由于管道变形受约束所产生的正应力和剪应力。

偶然应力类似于垮塌性荷载，不持续发生，偶尔会作用。

一次应力和偶然应力在确定的管道和管道环境中是不会变化的，这里主要谈谈管道的二次应力。

由定义可知，二次应力是由于管道变形受阻而产生的，它不直接与外力相平衡，而是由管道各部分变形来适应的。

在热胀推力的作用下，管道局部屈服而产生少量塑性变形时，就会使推力不再增加，塑性变形不再发展，即有自限性。

只有塑性变形在多次交变的情况下，才会引起管道的疲劳破坏。

当热力管道启动时，热力由内壁向外壁传递，内外壁管道有温差，管道温度不均匀，而产生温度应力，一般计算中不考虑。

不同材料的管道和管件焊接时，由于膨胀系数和弹性模量不同，当温度升高时，相连处存在热应力,此应力也属二次应力。

在管道中，二次应力一般由热胀、冷缩和端点位移引起。

一、管道的补偿在诸多因素中，温度的变化对管道应力的影响最大，而温度升高，又会降低管道的许用应力，只有当管道在工作状态下的应力小于许用应力，管道才是安全的。

那么我们怎样才能解决管道由于各种环境变化而形变带来的二次应力呢？简单的说就是“膨胀多少，补偿多少”。

管道在热胀或冷紧时不受阻，或在安全应力内受阻是我们补偿的最终目的。

首先我们来明确几个重要参数：右图是一“L”型管道，A、B分别为管道的两个固定点，L1+L2=L是管道的长度，U是两个固定点间的距离，Δ是管道的膨胀量。

这里需要对Δ详细说明一下，它是管道的线性膨胀量和管道位移的矢量加和。

超高层建筑燃气管道设计及安全措施【摘要】本文主要围绕着超高层建筑燃气管道的设计问题展开分析，探讨了影响了超高层建筑燃气管道设计的主要因素，分析了超高层建筑燃气管道的具体方法和流程，提出了超高层建筑燃气管道设计建设的安全措施。

【关键词】超高层建筑；燃气管道；设计；安全一、前言我国《民用建筑设计通则》GB50352—2005规定：建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。

超高层建筑燃气管道设计工作比较复杂，由于超高层建筑设计存在一定的难度，具有一定的危险性，所以，必须要进一步的探讨超高层建筑燃气管道的设计和安全问题。

二、影响超高层建筑燃气设计的因素1.超高层建筑因体积和自重等因素，会远远大于普通建筑，其地基下沉对燃气引入管的影响较大。

超高层建筑由于建筑以及设计的复杂性和特殊性，自然用到的材料就要多一些，这样就导致了其体积和建筑重量的增加，使得地基承受的压力自然加大，甚至会引起地基下沉，可能会使燃气管线受到一定程度的影响，造成弯曲现象，甚至会发生泄漏，这对于城市建筑物的影响是非常大的。

2.由于超高层建筑的高度较高，可能会造成燃气比重与空气比重的差异所产生的附加压头不足，这样就会使燃气难以得到有效的供给，影响燃气具的使用，影响城市人们的生产生活，因此，必须要进行合理设计和规划，克服高度障碍，保障燃气能够有效供应，提高人们生活质量。

3.由于超高层建筑燃气立管的自重所引起的压缩应力，这会减少管道的供给能力。

同时由于内外环境的变化也会使管道伸缩，影响供给能力。

4、燃气管道管材选用。

经过对各个地区的燃气公司的调查，高层燃气管材宜采用无缝钢管，连接方式焊接连接。

高层建筑非常重视防火，镀锌钢管接性能不佳，螺纹连接易腐蚀，不宜作为高层建筑燃气管道管材。

仅当楼层在15层以下时，可考虑用镀锌钢管螺纹连接。

根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006第10.2.4条，“在屋面上的燃气管道和高层建筑沿外墙架设的燃气管道，在避雷范围以外时，采用焊接钢管或无缝钢管时其管道壁厚均不得小于4mm。