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摘要：近年以来，随着市场经济不断地发展，城市建筑日新月异，高层建筑越来越多。合理地设计高层建筑内燃气结构，对于保障高层建筑正常运作与城市的发展具有重要的意义和作用。针对高城建筑内使用可燃气体作燃料，应用管道供气的特殊性，本文从燃气供应系统、管道布置、建筑结构和安全设计等相关方面进行了探讨，以期对城市高层建筑内燃气结构设计有一定的借鉴意义。
关键词：高层建筑 燃气 供应系统 管道 安全
一、概述
自改革开放以来，我国的经济得到了飞速地发展，人们生活水平日益提升，城市建设也快速发展，大中城市中的高层建筑如雨后春笋般的拔地而起，高层建筑不仅可以使日益紧张的土地资源得到充分的利用，而且还可使城市的形象得到提升，更为都市化，许多城市都拥有地标性的高城建筑。高层建筑本身的特点使得其内部的燃气供应系统及相应的管道设计、安全设计等问题与普通建筑有所不同，本文从高层建筑的燃气供应系统出发，结合探析其管道布置、安全设计等内容。
二、高层建筑燃气的选择
在大中城市中，燃气供应是城市建设的一个重要组成部分，在燃气市场发展现状的前提及国家有关方针政策的调整下，城市中的高层建筑内部燃气的选择有了相应的调整。早期的高层建筑内部燃气主要是液化石油气，而最新修建的高层建筑以天然气为主要燃气，有的高层建筑也同时使用液化石油气和天然气。因此，在选取合适的燃气气源时，需要考虑更多的设计因素，以保障燃气供应系统正常运行和确保燃气系统的安全。
三、高层建筑的燃气供应系统
1. 上环下行供气系统
上环下行供气系统是指中压管道沿高层建筑物外墙铺设至楼顶，经过楼顶中-低压调压箱调压后，分出若干个低压立管，各低压力管沿着靠近用气房间的建筑外墙或阳台向下引至各个用户的供气方式。在每条低压力管的上游都应安装控制阀门，控制用户数量不得超过25户。此种供气方式的调压设备、控制阀门及放散管都是设置在屋顶的，建筑外里面燃气设施较少，且建筑物顶部的管道都为明设，方便维修检查，比较适合对建筑外墙美观要求较高、屋顶为可上人的公共屋面的建筑。当这种供气方式采用液化石油气作为气源时，由于液化石油气的密度大于空气的密度，自上而下供气时高度差产生的附加压力可以抵消部分管道的阻力损失，具有一定的优势。其不足之处在于，当采用天然气作为气源时，由于天然气密度小于空气密度，因此由上而下输气的压力损失增大。而且当高层建筑的屋顶为斜屋顶或屋顶不可用于布置供气设备时，没有可以供给安装燃气设备及管道的空间，就不适合采用这种供气系统1。
2. 下环上行供气系统
从字面意义上可以看出，下环上行供气系统与上环下行供气系统相反，是把楼栋调压箱设置在建筑物一层外墙上，管道内的燃气经过调压设备调压后，通过埋在地底的压力管引至各低压力管阀门箱前，经各自控制阀后沿建筑外墙引上的供气方式。
在屋顶没有布置管道的条件时可以优先考虑采用这种供气系统，且在以后换成天然气气源后，由于天然气密度小于空气密度，由下而上供气的方式更为优越。在具体设计供气系统时，可根据燃气供应楼层数的不同，通过计算选择最经济的管径。调压设备应尽量安装在与各条立管的距离相差不大的位置，若相邻立管的距离较远，可考虑增设调压设备2。
3. 上环下行+下环上行供气系统
这种供气系统是结合以上两种供气系统的，分开设置高层供气系统和低层供气系统。例如1座40层的高层建筑，可用下环上行供气系统供应1～20层的建筑，用上环下行的供气系统供应21～40层的建筑。这种做法结合了上环下行和下环上行两种供气系统的优点的同时，还解决了单根低压力管供应用户数量超过25户的局限。但必须认识到的是，这种供气系统的代价较高，应根据实际情况来考虑是否采用。
四、燃气供应管道设计
首先，高层建筑内燃气供应系统中的立管应安装在只供安装燃气设备的专用管井内。此专用管井由地面层贯通楼栋，并与标准层建筑燃气表房位置相连接。管井的建造必须采用不可燃材料，并需要2h耐火功能，管井最高和最低的位置分别设置金属百叶通风口与外界相通。管井上需设置检修口，检修口应直接由公共通道可以到达，检修门的材料同样要采用不可燃材料，且其耐火效能应与建筑间隔墙体的耐火效能相同2。
燃气表房设计的材料采用具有同等耐火效能的不可燃材料。它与燃气管井的设置需符合以下四个安全标准：一是燃气管道虽处于楼栋内，但燃气管道所经过的路径应确保通风良好；二是避免泄露的燃气在公用通道内扩散；三是能迅速将泄露的燃气排至建筑物外部；四是限制可能发生爆炸的影响因素，并保证在万一发生此情况下被保护的楼梯仍可使用。燃气表房与燃气管井都必须设置在建筑内方便接近于检修的部分，主干管道也不应穿过任何住户或私人住宅的内部3。
燃气经过管道和燃气表房出来之后，需经过用户调压器调压之后才能进入用户并使用之。调压器需每一个用户都要设置，用户调压器在调节燃气的压力之外，需同时具有在出现任何一种危急情况时，能自动切断燃气的供应。
其次，为了建筑设计的和谐美观，需要在工程建筑技能、技术安全及燃气专业方面进行创新和优化，提出最佳的方案。 在保障管道安全的前提下，对管道的布置位置进行合理的选取，管件的质量也需要严格的把关，管件之间的连接方式也需慎重考虑。
最后，对于用户内的燃具也需要做安全的选取与安装。设置在用户室内的燃具的安全是尤为重要的，它作为燃气供应系统安全控制链中的末端，需要从多方面来考虑其安全性。燃具设计的本身的特点保障了其自身的安全，如因操作失误或故障导致紧急情况出现时能自动阻止操作；燃具的安全检查条件也保障了其安全运行；用户在使用时按照正确的方法来使用也能保证它的安全性。
五、高层建筑燃气供应系统的安全设计
在安全设计中，应主要考虑以下几个因素：
1. 高层建筑燃气管道设计必须根据燃气系统的气源、当地地理气候条件、环境特点来综合考虑，并且需结合消防安全、建筑结构特点以及远期发展等种种因素，确定切实可行的供气方案4。
2. 高层建筑自身管道及外界因素可能导致的威胁主要有：由于高层建筑立管管道自身重量大，产生的压缩应力；由于环境温度变化的影响，立管及其他设备会产生伸缩变形和热应力；受风力和可能发生的地震影响产生的弯曲应力。对此，应采取每层设置支架使自重均匀分解，安装合适的应力补偿器等措施，合理有效地消除应力影响。
3. 在建筑主体设计、施工的同时，应实施建筑内燃气供应系统的设计、施工，应重视前期预留工作及危險预测5。
六、总结
随着经济的快速发展，高层建筑在城市中越来越多的出现，它不仅可以使有限的地理资源得到充分地利用，还使得城市更加美观。针对高层建筑内部燃气供应系统的设计需要从多个方面严格控制，最终制定出有效的方案，以确保燃气供应系统的正常运行，也确保了建筑内人员的人身与财产安全。
参考文献
[1]蒋连成，李淑芬，张志忠.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨[J].煤气与热力，1999,19（4）；
[2]胡炯.高层建筑燃气供气系统的选择[J].煤气与热力，2009,29（6）；
[3]陈冬梅，王铁.高层建筑燃气管道设计的探讨[J].煤气与热力，2007,27（10）；
[4]王奎昌，焦文玲，斐义.高层建筑沉降对引入管的影响及补偿措施[J].煤气与热力，2006,26（8）；
[5]李彤.高层建筑燃气管道L型自然补偿的应力分析[J].煤气与热力，2003,23（1）；
[6]魏亮.高层建筑燃气供应系统的设计与建造[J].煤气与热力，2011,31（5）；
[7]张元鹏，田宏.燃气设计中常见问题的探讨[J].河北建筑工程学院学报，2008（4）；
[8]杨光，尹衍光，谢翔，王晓东.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨[J].煤气与热力，1999（1）.
关键词：高层建筑 燃气 供应系统 管道 安全
一、概述
自改革开放以来，我国的经济得到了飞速地发展，人们生活水平日益提升，城市建设也快速发展，大中城市中的高层建筑如雨后春笋般的拔地而起，高层建筑不仅可以使日益紧张的土地资源得到充分的利用，而且还可使城市的形象得到提升，更为都市化，许多城市都拥有地标性的高城建筑。高层建筑本身的特点使得其内部的燃气供应系统及相应的管道设计、安全设计等问题与普通建筑有所不同，本文从高层建筑的燃气供应系统出发，结合探析其管道布置、安全设计等内容。
二、高层建筑燃气的选择
在大中城市中，燃气供应是城市建设的一个重要组成部分，在燃气市场发展现状的前提及国家有关方针政策的调整下，城市中的高层建筑内部燃气的选择有了相应的调整。早期的高层建筑内部燃气主要是液化石油气，而最新修建的高层建筑以天然气为主要燃气，有的高层建筑也同时使用液化石油气和天然气。因此，在选取合适的燃气气源时，需要考虑更多的设计因素，以保障燃气供应系统正常运行和确保燃气系统的安全。
三、高层建筑的燃气供应系统
1. 上环下行供气系统
上环下行供气系统是指中压管道沿高层建筑物外墙铺设至楼顶，经过楼顶中-低压调压箱调压后，分出若干个低压立管，各低压力管沿着靠近用气房间的建筑外墙或阳台向下引至各个用户的供气方式。在每条低压力管的上游都应安装控制阀门，控制用户数量不得超过25户。此种供气方式的调压设备、控制阀门及放散管都是设置在屋顶的，建筑外里面燃气设施较少，且建筑物顶部的管道都为明设，方便维修检查，比较适合对建筑外墙美观要求较高、屋顶为可上人的公共屋面的建筑。当这种供气方式采用液化石油气作为气源时，由于液化石油气的密度大于空气的密度，自上而下供气时高度差产生的附加压力可以抵消部分管道的阻力损失，具有一定的优势。其不足之处在于，当采用天然气作为气源时，由于天然气密度小于空气密度，因此由上而下输气的压力损失增大。而且当高层建筑的屋顶为斜屋顶或屋顶不可用于布置供气设备时，没有可以供给安装燃气设备及管道的空间，就不适合采用这种供气系统1。
2. 下环上行供气系统
从字面意义上可以看出，下环上行供气系统与上环下行供气系统相反，是把楼栋调压箱设置在建筑物一层外墙上，管道内的燃气经过调压设备调压后，通过埋在地底的压力管引至各低压力管阀门箱前，经各自控制阀后沿建筑外墙引上的供气方式。
在屋顶没有布置管道的条件时可以优先考虑采用这种供气系统，且在以后换成天然气气源后，由于天然气密度小于空气密度，由下而上供气的方式更为优越。在具体设计供气系统时，可根据燃气供应楼层数的不同，通过计算选择最经济的管径。调压设备应尽量安装在与各条立管的距离相差不大的位置，若相邻立管的距离较远，可考虑增设调压设备2。
3. 上环下行+下环上行供气系统
这种供气系统是结合以上两种供气系统的，分开设置高层供气系统和低层供气系统。例如1座40层的高层建筑，可用下环上行供气系统供应1～20层的建筑，用上环下行的供气系统供应21～40层的建筑。这种做法结合了上环下行和下环上行两种供气系统的优点的同时，还解决了单根低压力管供应用户数量超过25户的局限。但必须认识到的是，这种供气系统的代价较高，应根据实际情况来考虑是否采用。
四、燃气供应管道设计
首先，高层建筑内燃气供应系统中的立管应安装在只供安装燃气设备的专用管井内。此专用管井由地面层贯通楼栋，并与标准层建筑燃气表房位置相连接。管井的建造必须采用不可燃材料，并需要2h耐火功能，管井最高和最低的位置分别设置金属百叶通风口与外界相通。管井上需设置检修口，检修口应直接由公共通道可以到达，检修门的材料同样要采用不可燃材料，且其耐火效能应与建筑间隔墙体的耐火效能相同2。
燃气表房设计的材料采用具有同等耐火效能的不可燃材料。它与燃气管井的设置需符合以下四个安全标准：一是燃气管道虽处于楼栋内，但燃气管道所经过的路径应确保通风良好；二是避免泄露的燃气在公用通道内扩散；三是能迅速将泄露的燃气排至建筑物外部；四是限制可能发生爆炸的影响因素，并保证在万一发生此情况下被保护的楼梯仍可使用。燃气表房与燃气管井都必须设置在建筑内方便接近于检修的部分，主干管道也不应穿过任何住户或私人住宅的内部3。
燃气经过管道和燃气表房出来之后，需经过用户调压器调压之后才能进入用户并使用之。调压器需每一个用户都要设置，用户调压器在调节燃气的压力之外，需同时具有在出现任何一种危急情况时，能自动切断燃气的供应。
其次，为了建筑设计的和谐美观，需要在工程建筑技能、技术安全及燃气专业方面进行创新和优化，提出最佳的方案。 在保障管道安全的前提下，对管道的布置位置进行合理的选取，管件的质量也需要严格的把关，管件之间的连接方式也需慎重考虑。
最后，对于用户内的燃具也需要做安全的选取与安装。设置在用户室内的燃具的安全是尤为重要的，它作为燃气供应系统安全控制链中的末端，需要从多方面来考虑其安全性。燃具设计的本身的特点保障了其自身的安全，如因操作失误或故障导致紧急情况出现时能自动阻止操作；燃具的安全检查条件也保障了其安全运行；用户在使用时按照正确的方法来使用也能保证它的安全性。
五、高层建筑燃气供应系统的安全设计
在安全设计中，应主要考虑以下几个因素：
1. 高层建筑燃气管道设计必须根据燃气系统的气源、当地地理气候条件、环境特点来综合考虑，并且需结合消防安全、建筑结构特点以及远期发展等种种因素，确定切实可行的供气方案4。
2. 高层建筑自身管道及外界因素可能导致的威胁主要有：由于高层建筑立管管道自身重量大，产生的压缩应力；由于环境温度变化的影响，立管及其他设备会产生伸缩变形和热应力；受风力和可能发生的地震影响产生的弯曲应力。对此，应采取每层设置支架使自重均匀分解，安装合适的应力补偿器等措施，合理有效地消除应力影响。
3. 在建筑主体设计、施工的同时，应实施建筑内燃气供应系统的设计、施工，应重视前期预留工作及危險预测5。
六、总结
随着经济的快速发展，高层建筑在城市中越来越多的出现，它不仅可以使有限的地理资源得到充分地利用，还使得城市更加美观。针对高层建筑内部燃气供应系统的设计需要从多个方面严格控制，最终制定出有效的方案，以确保燃气供应系统的正常运行，也确保了建筑内人员的人身与财产安全。
参考文献
[1]蒋连成，李淑芬，张志忠.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨[J].煤气与热力，1999,19（4）；
[2]胡炯.高层建筑燃气供气系统的选择[J].煤气与热力，2009,29（6）；
[3]陈冬梅，王铁.高层建筑燃气管道设计的探讨[J].煤气与热力，2007,27（10）；
[4]王奎昌，焦文玲，斐义.高层建筑沉降对引入管的影响及补偿措施[J].煤气与热力，2006,26（8）；
[5]李彤.高层建筑燃气管道L型自然补偿的应力分析[J].煤气与热力，2003,23（1）；
[6]魏亮.高层建筑燃气供应系统的设计与建造[J].煤气与热力，2011,31（5）；
[7]张元鹏，田宏.燃气设计中常见问题的探讨[J].河北建筑工程学院学报，2008（4）；
[8]杨光，尹衍光，谢翔，王晓东.高层建筑燃气管道设计有关问题的探讨[J].煤气与热力，1999（1）.