高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨
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城市高层建筑燃气管道安全设计首先,管道设计是影响燃气管道安全的重要因素之一、在设计过程中,应考虑管道的布置、管径、管材等因素。
管道的布置应尽量避免与其他设备、电缆等相互干扰,要保证足够的通风和排气空间。
管径的选择应根据建筑物的燃气用量和管道长度来确定,以保证燃气供应的稳定性。
管材的选用也至关重要,应尽量选择高强度、耐腐蚀、耐高温的材料,如不锈钢管或镀锌钢管等。
其次,材料选用是保障燃气管道安全的重要环节。
材料的质量直接关系到管道的使用寿命和安全性能。
高层建筑燃气管道通常使用的材料主要包括钢材、塑料等。
钢材具有高强度、耐腐蚀、耐高温等特点,适用于输送高压燃气。
塑料管道具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好等特点,适用于低压燃气输送。
在选用材料时,应严格按照国家相关标准和规范进行选择,并对材料进行质量检测,确保材料的安全可靠性。
此外,安全控制是确保燃气管道安全的关键措施。
安全控制包括压力控制、泄漏检测、防止逆流等。
压力控制是指根据建筑物的用气需求合理调节供气压力,避免压力过高或过低而引发安全隐患。
泄漏检测是通过安装气体泄漏报警器等设备来监测管道泄漏情况,一旦发现泄漏立即采取措施进行修复。
防止逆流是通过安装逆止阀等设备来防止燃气逆流,保证燃气流向单向性。
这些措施应与管道设计相结合,全面保障燃气管道的安全性。
在进行城市高层建筑燃气管道安全设计时,还应注意以下几个常见问题。
首先是接头的连接处,应选择合适的连接方式,并进行严密检查以确保连接处无泄漏。
其次是燃气管道的绝缘处理,要保证管道与周边设备的间隔和绝缘效果,防止管道受热膨胀引起的变形和泄漏。
再次是管道的防火措施,应选用防火材料进行包裹并定期检查,防止火灾蔓延至管道并导致爆炸。
最后是安全设备的安装和维护,如泄漏报警器、逆止阀等,要进行定期维护和检查,确保其正常工作并及时修复损坏设备。
总之,城市高层建筑燃气管道安全设计是一项综合性工作,需要从管道设计、材料选用、安全控制等方面进行综合考虑。
浅谈城市高层建筑燃气管道设计随着城市的不断发展,越来越多的高层建筑被兴建,这些建筑的热力设施也随之发展。
燃气作为热力设施的一种重要形式,已经成为了城市高层建筑中不可或缺的一部分。
而城市高层建筑燃气管道设计的质量和稳定性,直接关系到燃气的安全使用和居民的生命安全。
因此,在城市高层建筑燃气管道设计中,需要考虑多方面的因素。
首先,需要考虑的是管道的材质和性能。
燃气管道的材料应该选择高强度、耐腐蚀的材料,如碳钢管或不锈钢管。
管道的内壁应该保证光滑,避免气态燃气在管道内附着并形成爆炸性的混合物,同时还能减少摩擦力、降低系统压力损失。
此外,还需要对管道的耐压性、耐温性、强度、刚度等性能进行评估和测试,以确保管道能够承受正常的运行压力和温度。
其次,需要考虑的是燃气的输送和储存。
对于城市高层建筑来说,燃气输送一般采用集中供气和分散供气两种方式。
集中供气是指将燃气按照管道布置在一定区域内,通过配气站、调压站等设施将燃气供给到不同的用户。
而分散供气是指将燃气储存在每户用户的独立供气装置中。
这两种方式各有优缺点,需要根据实际情况选取合适的方式。
再次,需要考虑的是管道的布置和连接。
管道的布置应该遵循管道为纵向分段分布、横向整体连通的原则。
管道的布置应该避免管道交叉和穿越,减少管道长度和弯曲次数,确保管道布局合理、简洁、维护方便。
在连接方面,需要使用专业连接件和密封材料,确保连接处的密封和牢固性。
最后,需要考虑的是安全措施和设施。
城市高层建筑燃气管道设计必须配备必要的监测和控制设施,如燃气泄漏报警系统、紧急切断设备、自动调节装置等。
此外,还需要进行必要的安全教育和培训,提高居民的安全意识和应对能力,减少意外事故的发生。
总之,城市高层建筑燃气管道设计需要综合考虑管道材质、性能、输送和储存方式、布置和连接、以及安全措施和设施等多方面因素。
只有做好各个环节,才能确保燃气管道的安全和稳定运行,为城市高层建筑的居民提供舒适、安全的生活环境。
论述高层建筑燃气管道设计问题一、引言近年来,为提高现代城市的魅力和文化,许多高层住宅建筑拔地而起,上百米的高层建筑在各大城市中都能看的见。
由于燃气的特殊性、安全性,对工程设计和施工也随之带来了许多难题,如供气方式、压力级制管线布局、附加压力、安全运行等,同时,建筑开发商们还要求燃气设施和居住建筑造就一种协和的美感,这都是工程设计和施工中必须综合考虑、反复推敲的关键问题。
二、高层建筑燃气管道设计2.1 高层建筑的附加压力民用燃气管线系统多采用楼栋调压箱后低压入户,在计算低压燃气管道阻力时,对高层建筑立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力燃气的附加压力按下式计算:△H=9.8×(Pk-Pm)×h式中:△H——燃气的附加压力(Pa);Pk;Pm——分别为空气燃气密度(kg/m3);H——燃气管道起点至终点高程差(m)。
通过上式取Pk;Pm分别为1.205和0.7134可计算出H=4.818h,即高度上升一米,管道附加压力增加 4.818Pa。
我国一般民用燃灶具额定压力Pn为2000Pa,按GB50028-2006《城镇燃气设计规范》要求,燃气设备前的燃气压力应在0.75-1.5Pn范围内,即1500Pa-3000Pa范围内波动,仍能达到灶具燃烧的要求若超出此范围,则会出现燃烧不稳定,出现脱火、回火或不完全燃料产生CO气体,导致发生安全事故。
按广东地区一般调压箱后压力为2200-2500Pa,取最不利因素,沿途管线无用气单位,管阻接近于0,压力表取100Pa计算,则最高用气点高程差在124米范围内灶具前压力仍小于3000Pa,故在非超高层建筑(高>100米)中,不计燃气附加压力作用仍能满足供气要求,但为减少用户灶前压力波动范围,平稳供气,仍需采用分层变径,缩小立管管径,增加管道阻力来减少附加压力的影响。
如广东某住宅花园,为30层近100米高层建筑,通过水力计算,采用变径设计,1-11楼为45 管道,12-16 楼为38管道,17-27楼为32管道,28-30楼为25管道,有效地将各层灶前额定压力(正常用气情况下)控制为100Pa范围内对于少数的超高层建筑,可采用分层供气或采用中压入户,用户表前设中-低压调压阀来达到平稳供气的目地。
超高层建筑燃气设计的一些探讨根据中国《民用建筑设计通则》(GB 50352—2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)的规定,将10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24m的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑,而当建筑物层数少过40层,高度超过100m时,即称为超高层建筑。
随着社会及城市的不断发展,全国各大城市中,高层建筑已经鳞次栉比、随处可见,而近些来,高度超过200m的各种超高层建筑,也开始屡见不鲜。
对于高层建筑的燃气设计,经过多年的实践和探索,已经逐渐形成了较为成熟的设计思路与方法,然而对于超高层建筑而言,由于案例较为稀少,目前尚处于经验的累积阶段。
以下是本人根据近两年内接触、参与设计的广州市内一些超高层建筑案例,在设计特点、经验及一些问题的处理方法方面,进行的一些总结和探索。
就燃气设计对象而言,由高层建筑步入超高层建筑的领域,随着建筑物高度的不断增加,作为高层建筑设计对象主体的居民用户已经难以出现;商业锅炉及商业餐饮由超高层建筑的功能决定,成为燃气供气的主要受用者。
也同样因为设计对象的改变,曾今作为高层建筑设计最大难点的附加压头问题,得到了极大的解决。
在超高层建筑中,商业锅炉、商业餐饮的只是作为建筑配套功能的特点,决定了其用气楼层数量少且相对集中,这就对经过了附加压头增压后的燃气供气压力的准确控制,提供了极大的便利。
然而值得提出的是,由于商业锅炉及商业餐饮用气压力的较大差异,由市政管网供气后二者的调压设备,仍然建议分开设置,以便于燃气输送压力的控制管理及燃气供应的保障稳定。
超高层建筑由于建筑高度的特性,决定了其单层建筑面积无法像普通商业建筑一样开阔、充分,而且由于该类建筑多集中建设在城市商业中心,使其每一平方米的建筑都更加寸土寸金,因此,其建筑外向多以塔形、柱形为主。
于是乎单层建筑面积的紧张,使得燃气立管或者说燃气管井位置的选择,成为超高层建筑燃气设计上的一个特殊问题。
高层建筑燃气设计存在的问题与对策摘要:本文首先分析了高层建筑燃气设计存在的问题,接着分析了优化高层建筑燃气管道设计的合理对策,希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词:高层建筑;燃气管道;设计;优化对策引言:近年来,建筑燃气管道设计工作越来越受到人们重视,如果做不好建筑燃气管道的设计工作,很可能会影响燃气管道的正常使用,严重的甚至会威胁居民生命财产安全。
在对高层建筑进行施工时,由于高层结构特殊性、复杂性,就更加需要重视燃气管道设计工作,应该结合高层建筑实际情况科学合理制定燃气管道铺设路线,同时需要加强燃气管道管材质量检验检测,保证燃气管道质量符合相关标准,从而能够提高建筑燃气管道设计合理性和安全性。
1高层建筑燃气设计存在的问题分析1.1高层建筑沉降的问题因为高层建筑地质情况以及建筑本身荷载等方面因素,使得建筑在使用的过程中会不可避免地产生一定程度的沉降,这种情况对高层建筑内部燃气管道产生的影响是非常不利的。
因为燃气管道平时会保持一个静止状态,所以在高层建筑产生沉降的过程中,燃气管道会由于建筑的沉降而获得相应的剪应力,此种情况的发生很有可能导致管道发生断裂,从而对居民的生命、财产安全造成威胁。
1.2管道选线的问题实际开展的高层建筑燃气管道选线以及设计工作除了会直接影响着工程造价之外,还与管道的安全性之间也存在密切的联系。
在开展设计工作期间,如果缺乏对高层建筑整体状况的考虑,就比较容易在设计期间产生相应的漏洞;如果缺乏对管道整体铺设情况的考虑,最终完成的选线方案不够合理,同样也会埋下相应的安全隐患,最终导致管道事故的发生。
所以,在实际开展管道选线设计工作的过程中,需要对管道选线总体情况给予全面的考虑,预先做好勘察工作对高层建筑的具体布局有一个充分的了解,从实际情况出发开展布线工作。
1.3高层建筑附加压力根据以下公式:△H=9.8×(ρ空气-ρ燃气)×h式中△H---燃气的附加压力(Pa)ρ空气----空气密度(kg/m³)ρ燃气----燃气密度(kg/m³)h---燃气管道终、起点的高程差(m)与普通的建筑相比,高层建筑由于建筑高度较高,故式中的h值较大,以至于计算结果△H-值较大,即所产生的附加压力较大。
高层建筑燃气设计存在的问题与对策摘要:城市化进程的加快,使城市人口数量激增,城市住房问题已经成为限制城市发展的重要难题。
而城市高层建筑的兴建极大程度地缓解了城市住房难的问题。
高层建筑燃气设计是高层建筑施工中的重要组成部分,其直接关系到人们生活工作的质量,也与城市的发展密不可分。
本文重点聚焦高层建筑燃气设计存在的问题,探究解决对策,旨在为提升城市高层建筑燃气设计水平及施工质量提供参考借鉴。
关键词:高层建筑;燃气设计;问题;对策1 城市高层燃气建设的重要性城市高层建筑燃气工程设计和施工是保障高层燃气建造施工的核心,也关系到高层建筑的使用安全。
在具体施工中,承建单位需要严格规范施工管理工作制度,保证每个阶段工程施工都能够高标准、严规范下进行施工。
如果在设计阶段出现偏差的情况,就会对后续施工造成影响,甚至出现经济损失。
因此,承建单位需要高度重视燃气建设的设计,从根本上提升高层燃气建筑的施工质量。
2 影响高层建筑燃气设计的主要因素随着城市化进程的推进,高层建筑已经逐渐成为城市发展的重要建筑群落,其能够有效解决城市人口居住难的问题。
但城市高层建筑和普通住宅建筑相比,燃气设计和施工的难度更大,高层建筑由于其自身的体重、体积都大于普通建筑,在实际施工中,极容易面临地基下沉的问题。
一旦出现地基下沉,就会对高层建筑整体施工带来影响,同时也对高层建筑后期使用带来安全隐患,甚至会提高燃气管道破裂的概率。
因此,高层建筑燃气设计的科学性、精准性是保障燃气高质量安全施工的关键环节。
此外,受高层建筑高度影响,在后期使用中极易受到风向、地震的影响而出现建筑形状变化的问题,所以设计人员在图纸设计时也需要考虑应力弯曲的情况,并基于施工地区的实际情况对燃气设计方案进行全面的优化、调整,整体性地提升高层建筑燃气设计和施工质量。
3 高层建筑燃气设计中的常见问题3.1 影响建筑美观随着我国居民生活水平的不断提升,人们对生活质量的要求也越来越高。
关于高层建筑燃气管道的设计要点探讨摘要:当今城市化进程的不断加快,现代高层建筑不断涌现,且随着燃气应用不断推广,现代高层建筑基本已经全面使用管道燃气。
高层燃气管道设计方案的科学合理性,直接关系人们的安全和生活。
本文针对高层燃气管道的设计要点进行探讨,提出一些设计注意事项,以供参考。
关键词:高层建筑;燃气管道;设计要点随着经济的发展,城市化的进程加快,高层建筑如雨后春笋般涌现。
鉴于高层建筑的特殊性,其燃气管道设计上会与普通低层、多层建筑存在差异。
目前高层建筑燃气管道的设计需考虑较多的问题,在保证安全的基础下追求设计的合理性,这是一个需要探讨的问题。
1高层建筑对燃气管道的影响因素1.1高层建筑沉降相对较大建筑物沉降是指建筑物建好之后因本身自重压力使地基产生变形,然后导致后下沉,无论是单层、多层还是高层建筑均不可避免的出现建筑沉降问题。
然而高层建筑由于自重大,其沉降量会更明显,可能会有5-10cm或更多。
安装在高层建筑上的燃气立管会随建筑一同沉降,然而从庭院管出来的引入管则是相对静止的,这导致燃气引入管连接位置会产生一定的切应力。
当切应力超过极限时,管道和管件就会发生变形,甚至断裂,造成燃气泄漏。
因此在高层建筑燃气管道的设计中,高层建筑物沉降所带来的隐患是必须考虑到的。
1.2产生的附加压力相对增大由于燃气的密度同空气的密度两者之间存在差异,会导致附加压力的产生,若不处理好附加压力,引起压力波动大,则有可能出现燃气不完全燃烧,甚至脱火、回火的情况,影响到燃气的正常使用及供气的安全性。
并且这种附加压力是会随着楼层的增加而增大,故在高层燃气设计中,燃气管道的附加压力不能忽视。
1.3管道受温度及自重的影响变多环境温度的变化会引起燃气管道本身的热胀冷缩,导致管道内应力突变,另外因材质不一样,建筑物与燃气管道的热胀冷缩程度是有差别的,这也会在燃气建筑物与燃气管道之间产生应力,如果这些应力不断变大超过了管道所能承受的应力范围就会使管道发生变形。
高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨*杨光尹衍光谢翔王晓东摘要针对高层建筑管道燃气设计中涉及的一些问题,结合深圳市管道燃气的供气特点进行了分析及探讨,并在此基础上对深圳市高层建筑管道燃气设计的理论和实践进行了总结和研讨。
关键词高层建筑燃气管道设计中图分类号TU996.7 TU996.9PROBLEMS ON GAS PIPELINE DESIGN OFHIIGH RISEBUILDINGS IN SHENZHENYang Guang Yin Yanguang Xie Xiang Wang XiaodongABSTRACT Combining to the characteristic of gas pipeline supply system of high rise buildings in Shenzhen , authors analyze and discuss the referring problems .The theory and practice of high rise buildings gas pipeline design in Shenzhen are summarized and studied in this paper.KEY WORDS high rise buildings, gas pipeline design鉴于高层建筑的特殊性及深圳市管道燃气的供应特点,深圳地区高层建筑管道燃气设计必须综合考虑消防安全、建筑结构、燃气工艺、远期发展等因素。
本文对高层建筑管道燃气设计中涉及的几个问题, 结合深圳地区的特点进行如下分析及探讨。
1 高层建筑燃气设计的消防安全要求1.1 紧急切断阀系统根据《城镇燃气设计规范》的有关要求,深圳市高层建筑管道燃气设计中普遍在上升总管设紧急切断阀系统。
目前,深圳市使用的紧急切断阀系统基本上是采用气动执行机构实现消防控制操作关闭紧急切断阀。
紧急切断阀系统根据紧急切断阀结构和执行机构特点一般有两种形式。
(1) 无手动气动紧急切断阀(见图1)1-旁通球阀;2-气动紧急切断阀;3、4、6、9、15、16-球阀;5、17-氮气管;7-压力表;8-放散管;10-旋塞阀;11-减压阀;12-氮气瓶;13-旁通管;14-燃气主管;18-高压胶管。
图1 无手动紧急切断阀示意图控制原理:氮气瓶将高压氮气经调压使氮气管保持一定压力,依靠氮气压力使紧急切断阀保持常开。
氮气瓶等气动控制设备一般设在消防控制室。
一但发生火灾等事故,消防控制室值班人员可迅速开启球阀9,放散氮气使之迅速泄压关闭紧急切断阀(泄压后紧急切断阀关闭时间应小于20秒)。
设置旁通管及旁通阀门可便于紧急切断阀的检修,保证不间断供气。
放散阀门4和16既可作置换及放散使用,也便于紧急切断阀的调试。
(2) 带手动气动紧急切断阀(见图2)1-气动紧急切断阀;4-电磁阀;2、3、6、9、11、12-球阀;5-控制盘;7-氮气管;8-储气罐;10-控制电缆图2 带手动紧急切断阀示意图由于该紧急切断阀既可气动又可手动,有较好的可靠性。
因此,设计中通常不设置旁通管,相应减少了阀门数量,节省投资。
目前,该形式设计较为普遍。
此外,由于一些建筑敷设氮气管道不宜过长或有一定困难,设计中往往将气动控制机构改为电动。
该系统在紧急切断阀氮气管上安装一个储气罐,储气罐用氮气瓶通过阀9加入氮气,使其保持0.3~0.5 MPa。
出口阀4为电磁阀。
通过电线与控制箱相连。
阀3常开,当发生事故时,消防控制室值班人员启动切断纽,使电磁阀4开启泄压,而使紧急切断阀切断。
此外,在自动系统发生故障时,也可转动手轮操作手动关闭,紧急切断阀。
1.2 防雷、防静电及防腐高层建筑燃气管道防雷设计必须针对直接雷击、雷电感应和雷电波侵入采取防护措施。
设计中一般要求楼顶(包括转换层)燃气管道及阀门箱应与楼顶女儿墙避雷带连接,其中楼顶管道与避雷带连接不得小于两处。
避雷连接须采用不小于DN8 mm的圆钢双面焊接,焊接长度大于圆钢直径的六倍以上,凡焊接处均须防腐。
防雷接地装置的冲击接地电阻应小于10 Ω燃气管道静电接地电阻应小于100 Ω,管道及设备法兰连接一般采用铜片跨接,螺纹连接采用不小于DN8 mm的圆钢作跨接,其间电阻值不应小于0.03 Ω。
深圳市作为沿海城市,加之多采用室外敷设的形式,管道受腐蚀程度较内陆地区严重。
目前室外中压无缝钢管一般采用如下防腐程序:先进行彻底除锈,要求管表面呈金属光泽。
先刷一道P207防腐底漆,再刷一道P205防腐底漆,再刷两道银粉漆,并刷黄色标志以示区别(5~8 m)。
室外低压镀锌钢管刷两遍银粉漆;室内低压镀锌钢管刷一遍银粉。
1.3 高层建筑燃气用户安全防护(1) 用户应使用符合安全标准的热水器根据《家用燃气快速热水器安装验收规范》CJJ12-86的要求,直排式热水器严禁安装在浴室内。
浴室内可安装平衡式、强制排烟式热水器及符合规范要求的烟道式热水器。
但深圳市常年气温较高,相当多用户将直排式热水器安装在浴室,每年例行的安全检查中检查出违章使用热水器的用户占相当大比例。
在实际工作中,一方面要作好安全用气的宣传教育工作,并检查督促整改;另一方面要在设计、工程、验收供气等环节把好关。
(2) 在试验、试用的基础上,有步骤、有组织地推广家用燃气用气安全装置。
根据深圳市燃气事故情况分析,在使用中因意外熄火后而导致的火灾事故占有相当比例。
因此,推广生产、使用配套熄火保护装置的燃具对于安全用气具有十分重要的现实意义。
此外,多年来,由于燃气管道与燃具连接胶管老化、损坏等原因造成的火灾、爆炸事故屡有发生,有必要改进连接办法。
建议采用硬连接或采用新型连接管道。
同时,对一些厂家、科研单位开发研制的用户燃气浓度报警自动切断装置、燃气管道智能卡计费系统、管道燃气稳压自闭阀等,应积极支持,并在进行必要的试验、试用的基础上,总结经验逐步推广。
2 高层建筑燃气管道的工艺设计2.1 高层建筑沉降的影响及其补偿措施高层建筑因自重会产生一定量的沉降量。
高层建筑一般采取上行下给方式,即燃气自庭院从上升管到达楼顶成环状或枝状,再通过各下降立管,中压进户调压计量后引至燃具。
根据深圳市高层建筑管道燃气的供气形式,在设计及施工中应考虑以下措施:在上升管与庭院管连接处,燃气钢管尽可能采取煨弯减少焊缝,对该处焊缝要求100 %探伤。
庭院管与上升管的接口应在高层建筑建成沉降一段时间后,并在室内管全部竣工后施工安装,这样能减少沉降对接口处的应力。
上升管应在设置紧急切断阀后管道上尽可能采取多个弯头组合方式来进行沉降量的补偿。
如果高层建筑基础周围为非原土层或建筑沉降较大,可在上升管出庭院地面0.3~0.5 m处设一个金属软管或Π型补偿器,以补偿高层建筑及庭院管的沉降。
2.2 燃气立管的应力计算及其补偿措施高层建筑因立管(上升管、下降管)较长,管道自重大,管道上会产生压缩应力。
因受环境温度变化影响,立管会产生胀缩变形和热应力。
另外,高层建筑物在受到风荷载和可能发生的地震影响时均会产生一定的摆动,燃气立管因此产生弯曲应力。
以上三种应力在高层建筑设计时均不可忽视,设计不当有可能使管道自身和支架达到破坏的程度,而造成管道弯曲、断裂,致使燃气泄漏,引发事故。
(1) 压缩应力及补偿措施深圳市高层建筑燃气供应一般采用中压进户方式,中压立管均为10号或20号无缝钢管。
管道自重产生的压缩应力:σ=式中:σ-压缩应力MPa;G-燃气管道自重N;S-立管截面积mm2。
10号及20号无缝钢管(壁厚不大于10 mm,工作环境温度低于100 ℃)允许应力分别为112 MPa和130 MPa,对不同管径的无缝钢管(按10号无缝钢管)进行允许管长的计算,结果如下表:计算结果表明:在无承重支撑时,立管底部的压缩应力要达到允许应力,管长一般须超过1400 m,而如此高的立管长度对一般高层建筑是不可能的。
因此,对一般高层建筑燃气管道本身通常不致于产生压缩应力破坏。
补偿措施:为使立管自重得到均匀分摊,通常在设计中要求每一层(按标准层层高)设一支架,以免立管底部压缩应力过于集中。
此外,在立管底部设置稳定的固定支架,以进一步承受立管自重。
(2) 伸缩量与热应力及补偿措施管道自由膨胀时,伸缩量按下式计算:ΔL=α.Δt.L=α.(t1-t2).L式中:ΔL-管道伸缩量m;α -管材线膨胀系数m/m℃;钢管管壁在20℃时为11.8×10-6 m/m℃;t1-管道安装温度℃;t2-燃气温度℃;L-管长度m。
如果将管道两端固定,所产生的热应力:σt=E.α.Δt式中:σt-热应力MPa;E-弹性模数MPa,钢取2.1×105 MPa。
热应力只与管道材质和温度变化有关,与管长、管径无关。
无缝钢管在不同温差下的伸缩量及热应力计算结果如下:由于高层建筑燃气管道存在一定伸缩量及热应力,因此,必须针对此采取有效的补偿措施。
设计中常采用安装Z型补偿器、Π型(Ω)补偿器、波纹补偿器等形式。
Z形补偿器补偿量不大,在实际设计中通常在上升管紧急切断阀后采用多个弯头弯曲上升。
管径DN≤50 mm大多采用煨弯形式;管径DN≥50 mm大多采用无缝弯头焊接形式;Π型补偿器须用优质无缝钢管,整根补偿器尺寸较小可用一根管子弯制而成。
制作尺寸大的补偿器也可以用两根或三根管子焊接制成。
用波纹补偿器进行补偿的管段两端必须固定。
通过计算,在立管上设计若干个波纹补偿器并设定相应固定支架。
(3) 弯曲应力高层建筑在地震裂度为7度地区受地震影响时及受风荷载影响时的允许层间相对水平位移通常为1/1 500及1/3 000。
如高层建筑层高为3 m,建筑物允许层间相对水平位移量为2 mm。
该值往往远小于管道的允许位移量(管道允许位移量与管材允许应力、管道弹性模数及管道回转半径有关,具体计算略)。
因此,高层建筑(超高层除外)燃气管道一般在采取伸缩补偿及承重支撑等措施后,产生的弯曲应力对燃气管道的影响可忽略不计。
2.3燃气管道支架及穿墙保护设计(1) 支架由于深圳市高层建筑燃气管道设计基本上是沿建筑物外墙敷设,每隔一层层高(2.8~3.0 m)设一个支架。
除在设计位置安装固定支架外,其余均采用管卡式活动支架。
(2) 预留套管及预留洞设计单位要绘制管道、热水器预留洞图,施工单位要严格按照设计图纸准确预留。
燃气管道通常采用套管预留方式。
套管一般比燃气管道大二号。
燃气管应安装在套管中心部位。
热水器预留洞必须根据热水器的类型及型号确定。
目前未对热水器类型及型号有明确规定时,通常按对流平衡式热水器设计。
预留洞尺寸为250×190×墙壁厚mm3,预留洞中心高度通常在1.7 m。
目前,使用强制排烟式热水器较普遍。