超高層建筑天然氣供應(yīng)實(shí)例探討

超高層建筑天然氣供應(yīng)實(shí)例探討摘要：通過(guò)對(duì)某超高層天然氣配套工程的勢(shì)力分析及討論，探討了超高層天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的選擇，及如何解決立管補(bǔ)償及穩(wěn)定性交合等問(wèn)題。關(guān)鍵詞：超高層建筑天然氣供應(yīng)系統(tǒng)天然氣立管背景當(dāng)前我國(guó)城市建設(shè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，日益增長(zhǎng)的城市人口與相對(duì)緊張的建筑用地和不斷擴(kuò)大的規(guī)劃城市公用設(shè)施用地之間的矛盾日趨加劇。為了在有限的城區(qū)面積中提供更多的使用面積，建筑開(kāi)始向高空發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)及對(duì)效率的追求令現(xiàn)代化高層建筑越來(lái)越高。超高層建筑本身的特點(diǎn)決定為其配套的天然氣供氣系統(tǒng)與普通建筑有所不同，針對(duì)濱海新區(qū)響螺灣商務(wù)區(qū)的超高層建筑的建設(shè)，本文以響螺灣商務(wù)區(qū)某超高層綜合性建筑為為例，對(duì)超高層建筑天然氣供應(yīng)進(jìn)行討論和研究。希望能夠針對(duì)該實(shí)例的研究讓大家從中有所收獲并對(duì)類似工程展開(kāi)具有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)。項(xiàng)目概況該項(xiàng)目分為商業(yè)、寫字樓、CEO行政公館、會(huì)所四個(gè)部分，地上部分共41層，其中40及41層為高級(jí)會(huì)所，建筑高度為185米，裙房高度為20米。用氣需求為餐飲用氣和采暖用氣，用氣設(shè)備為商用灶具及燃?xì)忮仩t。餐飲用氣點(diǎn)分別位于該建筑的3、4、5層廚房操作間，以及位于41、42層的高級(jí)會(huì)所，用氣量為300Nm3/h，用氣壓力為2～3kPa。燃?xì)忮仩t位于該建筑裙樓樓頂，900Nm3/h，用氣壓力為10～15kPa。供氣系統(tǒng)的選擇及管線布置供氣系統(tǒng)高層建筑的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)一般為低壓供應(yīng)、中壓供應(yīng)系統(tǒng)及中、低壓聯(lián)合供應(yīng)系統(tǒng)。由于本項(xiàng)目廚房?jī)?nèi)使用的灶具為低壓用氣設(shè)備，鍋爐為中壓用氣設(shè)備，則本工程采用中、低壓聯(lián)合供應(yīng)系統(tǒng)。城市中壓管網(wǎng)引入后經(jīng)調(diào)壓柜調(diào)壓后分為兩路：一路中壓直接供鍋爐；另一路低壓供廚房灶具。為會(huì)所廚房供氣的低壓管道高度約180米，附加壓頭將近1kPa，受燃?xì)庠铑~定工作壓力的限制，如此大的附加壓頭是比影響到這些燃?xì)馄骶叩恼＿\(yùn)行和使用壽命，因此采取在低壓干管末端加裝低低壓調(diào)壓器的方式來(lái)抵消附加壓頭的影響。由于該項(xiàng)目所在的響螺灣商務(wù)區(qū)是外省市及中央企業(yè)駐濱海新區(qū)辦事機(jī)構(gòu)和商務(wù)娛樂(lè)設(shè)施的聚集區(qū)域，不僅地面用地資源極其有限，而且對(duì)景觀要求非常高。因此，燃?xì)庹{(diào)壓柜的位置不能按照常規(guī)設(shè)置在地上，而建筑本身的地下室范圍又占滿了整個(gè)地塊，只能考慮將調(diào)壓柜設(shè)置在建筑裙樓樓頂。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》50028-2006第6.6.6條規(guī)定：“當(dāng)調(diào)壓裝置進(jìn)口壓力不大于0.4MPa，且調(diào)壓器進(jìn)出口管徑不大于DN100時(shí)，可設(shè)置在用氣建筑物的平屋頂上”。該區(qū)立管補(bǔ)償及穩(wěn)定性校核本工程中室外立管的長(zhǎng)度將近150米，溫度及自重可能會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生影響，應(yīng)采取措施增加管道柔性。管道柔性（PipingFlexibility）是反映管道變形難易程度的一個(gè)物理概念[1]，表示管道通過(guò)自身變形吸收熱脹冷縮和其他位移變形的能力。管道柔性設(shè)計(jì)的目的是保證管道在設(shè)計(jì)條件下具有足夠的柔性，防止管道因熱脹冷縮、端點(diǎn)附加位移、管道支撐設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩匾?，管道?yīng)力過(guò)大引起金屬疲勞或管道推力過(guò)大造成支架破壞。在本工程中采取安裝π型補(bǔ)償器的方式來(lái)增加管道柔性，通過(guò)計(jì)算合理的選擇補(bǔ)償器規(guī)格，計(jì)算及校核過(guò)程如下：立管補(bǔ)償措施室外立管總高度為150m，根據(jù)公式△L=0.012×L×△t計(jì)算式中△L——管道的補(bǔ)償量（mm）；△t——管道安裝時(shí)與運(yùn)行中的最大溫差（℃），取70℃；L——管道的長(zhǎng)度（m）。通過(guò)計(jì)算得出：△L=0.012×L×△t=0.012×150×70=126mm因此在立管上設(shè)三處固定點(diǎn)（見(jiàn)圖三）將立管分為兩段分別補(bǔ)償，AB段較長(zhǎng)，其所需補(bǔ)償量65.1mm，本工程中選用方形補(bǔ)償器的單個(gè)補(bǔ)償量為75mm[2]，滿足管道熱伸縮量要求。該高層建筑的層間最大位移為1/678，層高為4.2m，建筑物的層間水平位移量6.20mm，立管彎曲應(yīng)力計(jì)算如下：σ=12×E×ymax×I/H2=12×2.06×105×6.2×0.0315/（4.2×103）2=26.66MPa式中σ——彎曲應(yīng)力（MPa）；E——管道彈性模量，取2.06×105MPa；ymax——層間最大水平位移（mm）；I——管道斷面回轉(zhuǎn)半徑（mm），其值為D2+d2；H——層高（mm）。無(wú)縫鋼管的許用應(yīng)力為130MPa，計(jì)算得出的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)小于此值，因此選用的管材強(qiáng)度能夠承受此條件下的彎曲應(yīng)力。圖三：立管示意圖結(jié)論高層及超高層建筑的天然氣供應(yīng)除附加壓頭，立管補(bǔ)償及穩(wěn)定性外還應(yīng)結(jié)合建筑自身特點(diǎn)，因地制宜，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下綜合考慮施工及運(yùn)行管理的相關(guān)問(wèn)題，選擇經(jīng)濟(jì)合理的