高層建筑壓力管道設(shè)計(jì)

探討高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)探討高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì) 鑒于高層建筑的特殊性及深圳市管道燃?xì)獾墓?yīng)特點(diǎn) 深圳地區(qū)高層建筑管道燃?xì)庠O(shè) 計(jì)必須綜合考慮消防安全 建筑結(jié)構(gòu) 燃?xì)夤に?遠(yuǎn)期發(fā)展等因素 本文對(duì)上述問題 結(jié) 合深圳地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行如下分析及探討 1 高層建筑燃?xì)庠O(shè)計(jì)的消防安全要求 1 1 緊急切斷閥系統(tǒng) 根據(jù) 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 10 8 3 的有關(guān)要求 深圳市高層建筑管道燃?xì)庠O(shè)計(jì)中普 遍在上升總管設(shè)緊急切斷閥系統(tǒng) 目前 深圳市使用的緊急切斷閥系統(tǒng)基本上是采用氣動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)關(guān)閉緊急切斷閥 緊急切斷閥系統(tǒng)根據(jù)緊急切斷閥結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)一 般有兩種形式 1 無手動(dòng)氣動(dòng)緊急切斷閥 控制原理 氮?dú)馄繉⒏邏旱獨(dú)饨?jīng)調(diào)壓使氮?dú)夤鼙３忠?定壓力 依靠氮?dú)鈮毫κ咕o急切斷閥保持常開 氮?dú)馄康葰鈩?dòng)控制設(shè)備一般設(shè)在消防控制室 一但發(fā)生火災(zāi)等事故 消防控制室值班人員可迅速開啟球閥 放散氮?dú)馐怪杆傩箟宏P(guān)閉 緊急切斷閥 設(shè)置旁通管及旁通閥門可便于緊急切斷閥的檢修 保證不間斷供氣 放散閥 門既可作置換及放散使用 也便于緊急切斷閥的調(diào)試 2 帶手動(dòng)氣動(dòng)緊急切斷閥 由于該緊急切斷閥既可氣動(dòng)又可手動(dòng) 有較好的可靠 性 因此 設(shè)計(jì)中通常不設(shè)置旁通管 相應(yīng)減少了閥門數(shù)量 節(jié)省投資 如自動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生 故障時(shí) 也可轉(zhuǎn)動(dòng)手輪操作手動(dòng)關(guān)閉 緊急切斷閥 目前 該形式設(shè)計(jì)較為普遍 此外 由 于一些建筑敷設(shè)氮?dú)夤艿啦灰诉^長(zhǎng)或有一定困難 設(shè)計(jì)中往往將氣動(dòng)控制機(jī)構(gòu)改為電動(dòng) 1 2 防雷 防靜電及防腐 高層建筑燃?xì)夤艿婪览自O(shè)計(jì)必須針對(duì)直接雷擊 雷電感應(yīng)和雷電波侵入采取防護(hù)措 施 設(shè)計(jì)中一般要求樓頂 包括轉(zhuǎn)換層 燃?xì)夤艿兰伴y門箱應(yīng)與樓頂女兒墻避雷帶連接 其中樓頂管道與避雷帶連接不得小于兩處 避雷連接須采用不小于 DN8mm 的圓鋼雙面焊接 焊接長(zhǎng)度大于圓鋼直徑的六倍以上 凡焊接處均須防腐 防雷接地裝置的沖擊接地電阻應(yīng) 小于 10 燃?xì)夤艿漓o電接地電阻應(yīng)小于 100 管道及設(shè)備法蘭連接一般采用銅片跨接 螺紋連接采用不小于 DN8mm 的圓鋼作跨接 其間電阻值不應(yīng)小于 0 03 2 高層建筑燃?xì)夤艿赖墓に囋O(shè)計(jì) 2 1 高層建筑沉降的影響及其補(bǔ)償措施 高層建筑因自重會(huì)產(chǎn)生一定量的沉降量 高層建筑的燃?xì)夤?yīng)一般采取上行下給方 式 即燃?xì)庾酝ピ簭纳仙艿竭_(dá)樓頂成環(huán)狀或枝狀 再通過各下降立管 中壓進(jìn)戶調(diào)壓計(jì) 量后引至燃具 根據(jù)深圳市高層建筑管道燃?xì)獾墓庑问?在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)考慮以下措 施 1 在上升管與庭院管連接處 燃?xì)怃摴鼙M可能采取煨彎減少焊縫 對(duì)該處焊縫要 求 100 探傷 庭院管與上升管的接口應(yīng)在高層建筑建成沉降一段時(shí)間后 并在室內(nèi)管全部 竣工后施工安裝 這樣能減少沉降對(duì)接口處的應(yīng)力 2 上升管應(yīng)在設(shè)置緊急切斷閥后管道上盡可能采取多個(gè)彎頭組合方式來進(jìn)行沉降 量的補(bǔ)償 3 如果高層建筑基礎(chǔ)周圍為非原土層或建筑沉降較大 可在上升管出庭院地面 0 3 0 5m 處設(shè)一個(gè)金屬軟管或 型補(bǔ)償器 以補(bǔ)償高層建筑及庭院管的沉降 2 2 燃?xì)饬⒐艿膽?yīng)力計(jì)算及其補(bǔ)償措施 高層建筑因立管 上升管 下降管 較長(zhǎng) 管道自重大 管道上會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力 因受環(huán)境溫度變化影響 立管會(huì)產(chǎn)生脹縮變形和熱應(yīng)力 另外 高層建筑物在受到風(fēng)荷載 和可能發(fā)生的地震影響時(shí)均會(huì)產(chǎn)生一定的擺動(dòng) 燃?xì)饬⒐芤虼水a(chǎn)生彎曲應(yīng)力 以上三種應(yīng)力在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)均不可忽視 設(shè)計(jì)不當(dāng)有可能使管道自身和支架達(dá) 到破壞的程度 而造成管道彎曲 斷裂 致使燃?xì)庑孤?引發(fā)事故 1 壓縮應(yīng)力及補(bǔ)償措施 管道自重產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力 W A 式中 壓縮應(yīng)力 MPa W 燃?xì)夤艿雷灾?N A 立管截面積 mm2 補(bǔ)償措施 為使立管自重得到均勻分?jǐn)?通常在設(shè)計(jì)中要求每一層 按標(biāo)準(zhǔn)層層高 設(shè)一支架 以免立管底部壓縮應(yīng)力過于集中 此外 在立管底部設(shè)置穩(wěn)定的固定支架 以 進(jìn)一步承受立管自重 2 伸縮量與熱應(yīng)力及補(bǔ)償措施 管道自由膨脹時(shí) 伸縮量按下式計(jì)算 L t L t1 t2 L 式中 L 管道伸縮量 m 管材線膨脹系數(shù) m m 鋼管管壁在 20 時(shí)為 11 8 10 6 m m t1 管道安裝溫度 t2 燃?xì)鉁囟?L 管長(zhǎng)度 m 如果將管道兩端固定 所產(chǎn)生的熱應(yīng)力 t E t 式中 t 熱應(yīng)力 MPa E 彈性模數(shù) MPa 鋼取 2 1 105 MPa 熱應(yīng)力只與管道材質(zhì)和溫度變化有關(guān) 與管長(zhǎng) 管徑無關(guān) 由于高層建筑燃?xì)夤艿来嬖谝欢ㄉ炜s量及熱應(yīng)力 因此 必須針對(duì)此采取有效的補(bǔ) 償措施 設(shè)計(jì)中常采用安裝 Z 型補(bǔ)償器 型 補(bǔ)償器 波紋補(bǔ)償器等形式 Z 形補(bǔ)償器補(bǔ)償量不大 在實(shí)際設(shè)計(jì)中通常在上升管緊急切斷閥后采用多個(gè)彎頭 彎曲上升 管徑 DN 50 mm 大多采用煨彎形式 管徑 DN 50mm 大多采用無縫彎頭焊接形式 型補(bǔ)償器須用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管 整根補(bǔ)償器尺寸較小可用一根管子彎制而成 制作尺寸大的補(bǔ)償器也可以用兩根或三根管子焊接制成 用波紋補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓芏蝺啥吮仨毠潭?通過計(jì)算 在立管上設(shè)計(jì)若干個(gè)波 紋補(bǔ)償器并設(shè)定相應(yīng)固定支架 3 彎曲應(yīng)力 高層建筑在地震裂度為 7 度地區(qū)受地震影響時(shí)及受風(fēng)荷載影響時(shí)的允許層間相對(duì)水 平位移通常為 1 1500 及 1 3000 如高層建筑層高為 3m 建筑物允許層間相對(duì)水平位移量 為 2mm 該值往往遠(yuǎn)小于管道的允許位移量 管道允許位移量與管材允許應(yīng)力 管道彈性 模數(shù)及管道回轉(zhuǎn)半徑有關(guān) 具體計(jì)算略 因此 高層建筑 超高層除外 燃?xì)夤艿酪话阍?采取伸縮補(bǔ)償及承重支撐等措施后 產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊懣珊雎圆挥?jì) 2 3 燃?xì)夤艿乐Ъ芗按ΡＷo(hù)設(shè)計(jì) 1 支架 由于深圳市高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)基本上是沿建筑物外墻敷設(shè) 每隔一 層層高 2 8 3 0 m 設(shè)一個(gè)支架 除在設(shè)計(jì)位置安裝固定支架外 其余均采用管卡式活 動(dòng)支架 2 預(yù)留套管及預(yù)留洞 設(shè)計(jì)單位要繪制管道 熱水器預(yù)留洞圖 施工單位要嚴(yán)格 按照設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確預(yù)留 燃?xì)夤艿劳ǔ２捎锰坠茴A(yù)留方式 套管一般比燃?xì)夤艿来蠖?hào) 燃?xì)夤軕?yīng)安裝在套管中心部位 熱水器預(yù)留洞必須根據(jù)熱水器的類型及型號(hào)確定 目前未對(duì)熱水器類型及型號(hào)有明 確規(guī)定時(shí) 通常按對(duì)流平衡式熱水器設(shè)計(jì) 預(yù)留洞尺寸為 250 190 墻壁厚 mm3 預(yù)留洞 中心高度通常在 1 7 m 目前 使用強(qiáng)制排煙式熱水器較普遍 其預(yù)留洞為直徑 100mm 的孔洞 預(yù)留中心高 度為 1 7 m 2 4 附加壓力的影響及供氣方式的選擇 高層建筑如果采取區(qū)域調(diào)壓 低壓進(jìn)戶形式 由于高層建筑立管較長(zhǎng) 必須考慮附 加壓力 P H a b g 式中 P 附加壓力 Pa a 空氣的密度 kg m3 b 燃?xì)獾拿芏?kg m3 H 燃?xì)夤艿澜K 起點(diǎn)的高程差 m g 重力加速度 深圳市近期氣源為液化石油氣 遠(yuǎn)期氣源為天然氣 以上升管為例 氣源為液化石 油氣時(shí) 產(chǎn)生的附加壓力 P 值為負(fù) 氣源為天然氣時(shí) 產(chǎn)生的附加壓力 P 值為正 下面對(duì)高層建筑供應(yīng)液化石油氣 天然氣所產(chǎn)生附加壓力進(jìn)行分析 如采用區(qū)域調(diào)壓 低壓供氣方式 氣源為液化石油氣時(shí) 隨樓層增高 附加壓力減小 達(dá) 到一定高度時(shí) 會(huì)使室內(nèi)低壓燃?xì)夤艿雷枇p失超過允許值 這種供氣方式建筑物層高不 應(yīng)超過 6 8 層 如果采用樓棟調(diào)壓能使可供氣能力有所增強(qiáng) 但對(duì)于深圳市普遍 20 30 層的高層建筑 顯然是不適合的 與此同時(shí) 也需考慮遠(yuǎn)期使用天然氣 附加壓力會(huì)使高 層燃具灶前壓力增高 不穩(wěn)定 達(dá)到一定高度必然使灶前壓力超過允許值 因此 根據(jù)深 圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)燃?xì)庖?guī)劃 并結(jié)合深圳市高層建筑管道的特點(diǎn) 采用中壓進(jìn)戶的供應(yīng)方式是合 理的 中壓進(jìn)戶供氣方式可保證高層建筑用戶灶前壓力的穩(wěn)定 如調(diào)壓器選擇適當(dāng) 完全 可確保遠(yuǎn) 近期氣源互換后灶前壓力穩(wěn)定且滿足各自技術(shù)要求 深圳市中壓進(jìn)戶供氣方式中壓立管均沿外墻敷設(shè) 可較在室內(nèi)敷設(shè)安全 但由于采 用中壓進(jìn)戶 一旦泄漏其危害性較低壓進(jìn)戶大 因此 必須對(duì)中壓立管及進(jìn)戶中壓管的施 工提出更高要求 例如 中壓管道采用無縫鋼管 進(jìn)戶部分中壓管盡可能煨彎 穿墻部分 不得有焊縫等 此外 上升管位置選擇應(yīng)考慮距小區(qū)道路不要過近 同時(shí)應(yīng)避開地下室 窗戶 陽臺(tái)等處 3 結(jié) 論 1 高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)必須根據(jù)當(dāng)?shù)貧庠?地理氣候 環(huán)境特點(diǎn) 并綜合考慮 消防安全 建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及遠(yuǎn)期發(fā)展等諸多因素 確定切實(shí)可行的供氣方案 深圳市采 用中壓進(jìn)戶供氣方式可以消除附加壓力的影響 保證灶具壓力穩(wěn)定 同時(shí)滿足遠(yuǎn)期轉(zhuǎn)換天 然氣的需要 系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮