第四章建筑雨水排水系统

第四章建筑雨水排水系统§4.1建筑雨水排水系统的分类（屋面雨水排放方式）外排水系统内排水系统重力无压流重力半有压流压力流（虹吸式）檐沟排水天沟排水无沟排水敞开式排水密闭式排水单斗系统多斗系统按建筑内部是否有雨水管道按雨水在管内的流态按屋面的排水条件按出户埋地干管是否有自由水面按一根立管连接的雨水斗数量普通外排水一、外排水1、普通外排水：由檐沟和雨落管组成根据降雨量、管道通水能力、屋面形状、面积确定雨落管间距。一般，民用建筑雨落管间距8-12m；工业建筑雨落管间距18-24m。2、天沟外排水：由天沟、承雨斗和排水立管组成特点：屋面不设雨水斗，管道不穿过屋面，排水安全可靠①天沟布置应以伸缩缝、沉降缝变形缝为分界；②天沟长度不宜大于50m；③天沟坡度不宜小于0.003；二、内排水1、内排水系统组成雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管、检查井2、内排水系统分类单斗：每个雨水斗排水能力大于多斗，尽量采用多斗：87式多斗排水系统一根悬吊管雨水斗个数≤４，1根立管连接的悬吊管根数不多于2根；敞开式：重力排水，可接纳废水，暴雨时检查井可能出现冒水密闭式：压力排水，排水安全3、内排水系统的布置与敷设1）雨水斗：①重力式，由顶盖、整流格栅（导流罩）、短管组成65型、79型、87型，详见图集01S302。②虹吸式，除上面内容，还包括扩容进水室和整流罩（二次进水罩）87式65式虹吸式2）连接管其一般与雨水斗同径，但不宜小于100mm。连接管下端用斜三通与悬吊管连接。3）悬吊管其管径不小于连接管管径，不大于300mm，坡度不小于0.005。重力流中，当悬吊管长度＞15m时，应设检查口，检查口间距不大于20m。87式一根悬吊管上雨水斗≤4个。4）立管1根立管连接的悬吊管根数不多于2根；立管管径不得小于悬吊管管径；立管在距地1m处设检查口。5）排出管布置在立管和检查井间的一段有较大坡度的横管；排出管管径不得小于立管管径。6）埋地管敷设于室内地下，最小管径为200mm，最大为600mm。7）附属构筑物检查井、检查口井、排气井等。检查井适用于敞开式内排水，布置在排出管与埋地管连接处，埋地管转弯、变径及较长的直线管路上。井深不小于0.7m。检查井内接管方式135º管顶平接，且平面上水流转角不小于1350三、内排水系统中的水气流动物理现象１、单斗雨水系统１）雨水斗及连接管随着降雨历时的延长，雨水斗泄流量Qy与斗前水深h、掺气量比K、管内负压P、时间t等诸参数的关系如图。３阶段：初始阶段过渡阶段饱和阶段QyQykPQLjQyQyhL1ttBtAABQLjh２）悬吊管悬吊管的泄流能力远小于立管，随着天沟水深的变化，悬吊管内出现不同的压力状态：重力流状态：天沟水深较小，雨水进入雨水斗时呈自由堰流状态，悬吊管内空气贯通，为非满流的重力流状态。气水混合流：天沟水位增加，泄流量增大，悬吊管内会出现壅水状态的气水两相流。如立管中形成水塞，则会产生抽吸作用，利于雨水的排泄。压力流状态：满流时为压力流。3）立管立管的泄流能力大于悬吊管。初始阶段：附壁水膜流，管内压力变化不大；过渡阶段：气水两相流，立管上部负压对悬吊管产生抽吸作用，下部正压；饱和阶段：淹没流，为单相压力流。4）埋地管水流状态密闭式：壅水，流速减小，水气分离形成气室，对管道中的水流液面形成一定压力，为有压非满管流，有助于提高排水能力。敞开式：直冲型接入和垂直接入均可阻扰水流顺利进入下游的埋地管，如设计不当，极易出现检查井冒水。２、多斗系统雨水排水系统特点：一根悬吊管上不同位置的雨水斗的泄流能力不同，距离立管越远，泄流量越小，距离越近，泄流量越大。原因：雨水从连接管进入悬吊管时，产生向下的冲击力，对上游的水流产生阻挡作用。1219.731.710.321.6231.929.42131.399.0518.0027.950.11.522.208.019.631.42多斗系统雨水泄流规律重力无压流：（也称堰流斗系统）雨水通过自由堰流入管道，管内气压正常重力半有压流：(也称87雨水斗系统)管内气水混合，在重力和负压抽吸双重作用下流动压力流：（也称虹吸式系统）满管压力流，管内充满雨水，主要在负压抽吸作用下流动。采用虹吸式雨水斗设计流态的选择87斗系统虹吸式系统堰流斗系统设计流态气水混合流重力半有压流(考虑压力)水单相流有压流（斗前有水深要求，≮45mm）附壁水膜流重力流（不考虑压力）雨水斗形式65、79、87式虹吸式65、79、平箅式超设计重现期雨量排出系统本身设计方法考虑了排超量雨水主要通过溢流设计状态充分利用水头，超量雨水难进入必须通过溢流。按无压设计超量雨水进入会产生压力，损坏系统屋面雨水系统的特点比较四、雨水排水系统设计要点1、屋面雨水管道设计流态：①檐沟外排水宜按重力流设计；(重力无压流)②高层建筑屋面排水宜按重力流设计；（多斗系统宜按重力半有压流）③长天沟外排水宜按压力流设计；(重力半有压流)④厂房、库房、公共建筑的大型屋面宜按压力流设计。（虹吸式）2、高层建筑裙房屋面的雨水应单独排放。§4.2雨水排水系统设计计算设计计算目的①普通外排水：布置立管并确定雨水斗型号及立管管径。②天沟外排水：配合土建要求，确定天沟形式、断面尺寸，选用雨水斗、确定立管管径，校核重现期（2种情况P145）；③内排水：布置雨水斗，布置并确定连接管、悬吊管、立管、排出管和埋地管的管径。一、雨水量计算1.设计雨水流量qj——设计降雨强度（L/s.hm2），按式4-2计算Ψ——径流系数，查表4-1FW——汇水面积（m2）)/(10000sLFqqwjy)24()/()()lg1(1672hmsLbtPcAqnj屋面，t=5,P查表4-1，A、c、b、n各城市统计得出小区，t=t1+Mt2,)60/(2Ltmin)/(mmtHi2.暴雨强度（降雨强度）指某一段连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度，i(mm/min)。或者单位时间内单位面积的降雨体积，q（L/s.ha）。iq167地区暴雨强度q5（L/s.hm2）h5（mm/h）重现期P=1P=2P=3P=4P=5杭州298107374135418151449163474171宁波315114388140431155461166485175上海336121419151467168502181529190北京323116401145448161481173506182部分城市暴雨强度q5，h53.汇水面积FW①按水平投影面积计算②对高出屋面的侧墙和窗井以0.5倍面积计入屋面汇水面积；两侧墙相对，但面积不相等时，按0.5（S1-S2）计入③两面相邻侧墙，按0.5（S12+S22）0.5计入④三面侧墙，按0.5S低+②或③⑤四面侧墙，最低侧墙不计，然后按三面侧墙④来计入二、天沟及管道系统设计计算系统计算原理与参数①雨水斗泄流量重力流，雨水斗排水为自由堰流，按环形堰流公式计算半有压流和压力流，泄水量还与管内负压有关ghDhQ2mhmDsmQ,;,;45.0;/3雨水斗进水口前水深雨水斗口直径，取雨水斗进水口流量系数雨水斗的泄流量，)(242PHgdQmPmHmd排水管中负压，出口处的高差雨水斗前水面至雨水斗雨水斗出水口内径，取雨水斗出水口流量系数;,;,;95.0雨水斗泄流量查表4-4，4-5②天沟排水、横管排水天沟按明渠均匀流横管近似按圆管均匀流)74)(54(12132IRn)44(AQLhhIII/)(005.001.0003.0差有关，按下式计算：度与横管两端管内压力重力半有压流的水力坡≮，塑料管≮，金属管≮求天沟坡度要流管按敷设坡度计算，水力坡度，天沟和重力沟按实计算；横干管按满流计算，天计算，满度水力半径，悬吊管按充8.0/DhR1、普通外排水计算（宜按重力无压流系统设计）1）根据屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，立管间距8～12m；2）划分并计算每根立管的汇水面积，计算每根立管排泄雨水量。根据流量按附录4-1选择立管管径铸铁管塑料管钢管公称直径最大泄流量公称外径×壁厚最大泄流量公称外径×壁厚最大泄流量755.4675×2.35.71108×411.7710011.7790×3.29.22133×421.34110×3.215.9812521.34125×3.222.92159×4.534.69125×3.722.41168×638.5215034.69160×4.044.43219×681.90160×4.743.3420074.72200×4.980.78245×6112.28200×5.978.53250135.47250×6.2146.21273×7148.87250×7.3142.63300220.29315×7.7271.34325×7242.49315×9.2264.15附录4-1重力流立管最大允许泄流量(L/s)2、天沟外排水（宜按重力半有压流系统设计）设计天沟的形式和断面尺寸，确定立管管径。天沟多采用水力半径大、湿周小的宽而浅的矩形或梯形。天沟起点水深≥80mm，保护高度≥100mm两种设计情况：①土建根据屋面结构已确定了天沟的形式和尺寸，需要校核天沟的排水能力②已确定天沟长度和暴雨强度重现期的情况下，计算确定天沟形式和断面尺寸，提交给土建专业计算步骤见教材P145～146页。3、内排水系统设计计算（1）单斗系统：雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出横管口径均相同。按4-1计算出雨水设计流量后，查P143表4-4确定。（2）多斗系统：①雨水斗离立管最远斗的设计流量不得超过P143表4-5中数值，流量由远及近以此递增10%。87式排水系统一根悬吊管不超过4个雨水斗。②连接管：与雨水斗同径，但不得小于100。③悬吊管：非满管流，一般设计充满度≤0.8，流速≥0.75最小坡度一般为0.005（塑料）、0.01（金属）。根据排水量，查悬吊管最大排水能力表（P146表4-6、表4-7），确定管径和坡度。④立管：各汇水面积范围内，雨水立管不宜少于2根。查立管最大排水能力表4-8（前值针对多层建筑，后值针对高层建筑）⑤排出管和其他横管：按满管流设计，流速≥0.75；排出管与立管同径或比它大一级。管别最小管径横管最小设计坡度铸铁管、钢管塑料管建筑外墙雨水落水管75（75）--雨水排水立管100（110）--重力流排水悬吊管、埋地管75（75）0.010.005压力流屋面排水悬吊管50（50）0.000.00小区建筑物周围雨水接户管200（225）0.0050.003小区道路下干管、支管300（315）0.0030.0015附录4-2雨水管道管径和横管最小设计坡度4.溢流设施溢流设施的主要功能是雨水系统事故排水和超量雨水排除。溢流口、溢流堰、溢流管系。一般建筑屋面雨水排水工程与溢流设施的总的排水能力不小于10年重现期的雨水量。重要公建、高层建筑屋面雨水排水工程与溢流设施的总的排水能力不小于50年重现期的雨水量。溢流排水不得危害建筑设施及行人安全）（sLhgmbQ/223。雨量，溢流口服务面积最大暴；溢流孔口高度，溢流孔口宽度，流量系数，取sLQmhmbm/;385例题4-1END五、居住小区雨水排水系统：1、雨水口的布置位置；1）道路交汇处和路面最低处；2）建筑物单元入口与道路交界处；3）建筑雨水落水管附近；4）小区空地、绿地的低洼点；5）地下坡道入口处（结合带格栅的排水沟一并处理）。2、小区雨水管道宜按满管重力流设计，管内流速不宜小于0.75m/s。3、小区雨水排水系统可选用埋地塑料管、混凝土管或钢筋混凝土管、铸铁管等。4、雨水管道的最小管径和横管的最小设计坡度见下表：管别最小管径横管最小设计坡度铸铁管、钢管塑料管建筑外墙雨水落水管75（75）--雨水排水立管100（110）--重力流排水悬吊管、埋地管75（75）0.010.005压力流屋面排水悬吊管50（50）0.000.00小区建筑物周围雨水接户管200（225）0.0050.003小区道路下干管、