第6章建筑雨水排水系统.

第6章6.1屋面雨水排除方式6.1.1外排水雨水系统6.1.2内排水雨水系统6.1.3混合式雨水排水系统6.1.4屋面雨水排水系统的选择6.2雨水内排水系统中的水气流动物理现象6.2.1单斗雨水排水系统6.2.2多斗雨水排水系统6.2.3压力流雨水排水系统第6章6.3屋面雨水排水系统的计算6.3.1建筑屋面雨水管道设计流态选择6.3.2设计雨水量计算6.3.3普通外排水设计计算6.3.4天沟外排水设计计算6.3.5内排水系统设计计算6.3.6虹吸式屋面雨水排水系统设计计算6.1.1外排水雨水系统1.檐沟外排水2.天沟外排水图6-1檐沟外排水图6-2天沟外排水a)平面图b)剖面图6.1.2内排水雨水系统1.内排水系统的组成2.内排水系统的分类3.内排水系统的布置与敷设2.内排水系统的分类1)按每根立管连接的雨水斗数量，可分为单斗雨水排水系统和多斗雨水排水系统。2)按雨水排水系统是否与大气相通，内排水系统可分为密闭系统和敞开系统。3)按雨水管中水流的设计流态，可分为压力流(虹吸式)雨水系统、重力伴有压流雨水系统和重力无压流雨水系统。图6-3内排水系统3.内排水系统的布置与敷设(1)雨水斗雨水斗是一种专用装置，设置在屋面雨水与天沟进入雨水管道的入口处，雨水斗有整流格栅装置，主要作用是能迅速排除屋面雨水；对进水具有整流、导流作用，避免形成过大的漩涡，稳定雨水斗前水位，减少掺气；同时具有拦截杂物和便于清通等作用。(2)连接管连接管是连接雨水斗和悬吊管的一段竖向短管。(3)悬吊管悬吊管连接雨水斗和排水立管，是雨水内排水系统中架空布置的横向管道，悬吊管一般沿梁或屋架下弦布置，其管径不得小于雨水斗连接管，如沿屋架悬吊时，其管径不得大于300mm。(4)立管雨水立管接纳雨水斗或悬吊管的雨水，与排出管连接。(5)排出管排出管是立管与检查井间的一段有较大坡度的横向管道，考虑到降雨过程中常常有超过重现期的雨量，或水流掺气占去一部分容积，所以雨水排出管设计时，要留有一定的余地。(6)埋地管埋地管敷设在室内地下，承接立管的雨水并将其排至室外雨水管道。(7)附属构筑物常见的附属构筑物有检查井、检查口和排气井，用于雨水系统的检修、清扫和排气。图6-4排气井6.1.4屋面雨水排水系统的选择1.选择原则2.雨水排水系统的特点和选择1.选择原则1)屋面雨水系统最基本的原则：迅速、及时地将屋面雨水排至室外。2)尽量减少和避免非正常排水。3)应本着安全、经济的原则选择排水系统。2.雨水排水系统的特点和选择(1)雨水排水系统的安全性(2)雨水排水系统的经济性(3)各种雨水排水系统的适用特点除考虑安全、经济因素外，雨水排水系统的选择主要应根据各雨水排水系统的特点以及该建筑的实际情况综合分析确定。1)优先考虑外排水，但应先征得建筑师的同意。2)屋面集水优先考虑天沟形式，雨水斗应设置在天沟内。3)虹吸式压力流系统适用于大型屋面的库房、工业厂房、公共建筑等。4)室内不允许冒水的建筑，应选择密闭系统或外排水系统。5)87型雨水斗系统和虹吸式压力流系统应选择密闭系统。6)寒冷地区应尽量采用内排水系统7)单斗与多斗系统比较，一般情况下优先采用单斗系统。6.2.1单斗雨水排水系统1.雨水斗水气流动状态2.悬吊管的水气流动状态3.立管的水气流动状态4.排出管的水气流动状态5.埋地管的水气流动状态图6-5雨水泄流量与各参数的关系曲线图6-6单斗雨水系统压力变化曲线6.2.2多斗雨水排水系统1)一根立管连接两个雨水斗时，宜设两根悬吊管对称布置。2)一根立管连接四个雨水斗时，宜设两根悬吊管，对称布置，每根悬吊管设两个雨水斗，近斗口径减小一级，近立管雨水斗应尽量靠近立管，以增大系统泄水量，同时两个雨水斗的间距不宜过大。3)一根悬吊管上的雨水斗不宜超过两个。图6-7多斗系统各斗流量值(L/s)及压力曲线6.2.3压力流雨水排水系统1.雨水斗水气流动状态2.悬吊管水气流动状态3.立管的水气流动状态图6-8压力流雨水斗6.3.1建筑屋面雨水管道设计流态选择1)檐沟外排水宜按重力流设计。2)长天沟外排水宜按满管压力流设计。3)高层建筑屋面雨水排水宜按重力流设计。4)工业厂房、库房、公共建筑的大型屋面雨水排水宜按满管压力流设计。6.3.2设计雨水量计算(1)设计暴雨强度q的确定设计暴雨强度应按当地或相邻地区暴雨强度公式计算确定，具体见室外排水工程设计手册。(2)汇水面积F屋面的汇水面积较小，一般以m2计算。(3)雨水径流系数各种屋面、地面的雨水径流系数可按表6-3所示采用。表6-1各种汇水区域的设计重现期汇水区域名称设计重现期P/a室外场地小区1~3车站、码头、机场的基地2~5下沉式广场、地下车库坡道出入口5~20屋面一般性建筑屋面2~5重要公共建筑屋面≥10表6-2工业建筑雨水设计重现期工业企业特点P/a1．生产工艺因素生产和机械设备不会因水受损失0．5生产可能因水受影响，但机械设备不会因水受损害1．0生产不会因水受影响，机械设备可能因水受损害1．5生产和机械设备均可能因水受损害2．0表6-2工业建筑雨水设计重现期工业企业特点P/a2．土建因素房屋最低层地板标高低于室外地面标高0．5天窗玻璃位于天沟之上低于10cm0．5屋顶各个方面被房屋高出部分紧紧地包围着，妨碍雨水流动0．5表6-3各种屋面、地面的雨水径流系数屋面、地面种类ψ屋面混凝土和沥青路面块石路面级配碎石路面干砖及碎石路面非铺砌地面公园绿地0．9~1．00．90．60．450．400．300．15表6-4雨水排水立管最大设计泄流量管径/mm75100125150200最大设计泄流量/（L/s）9192942756.3.4天沟外排水设计计算1)土建专业根据屋面结构要求，已确定天沟的形式和断面，需要校核天沟的泄水能力，其设计计算步骤如下：2)在天沟长度、暴雨重现期已确定的情况下，计算确定天沟形式和断面尺寸，提交给土建专业，设计计算步骤为：(2)天沟水流速度(3)天沟允许泄流量(4)每条天沟汇水面积(5)汇水面积F上的雨水设计流量(6)查表6-4，选用立管管径为DN=150mm，Qmax=42L/s＞30.45L/s，满足要求。表6-5各种材料的n值天沟壁面材料的种类n值钢管、水力砂浆光滑水槽0．012铸铁管、陶土管、水力砂浆抹面混凝土槽0．012～0．013混凝土和钢筋混凝土槽0．013～0．014无抹面的混凝土槽0．014～0．017喷浆护面的混凝土槽0．016～0．021表面不整齐的混凝土槽0．020豆砂沥青玛蹄脂护面的混凝土槽0．025表6-65min暴雨强度设计重现期/a123/［L/（s·10）］124179211图6-9天沟平面布置(2)天沟水流速度6.3.5内排水系统设计计算1.雨水斗2.连接管3.悬吊管4.立管5.排出管6.埋地管表6-7雨水斗的最大允许泄流量(单位：L/s)DN/mm75100125150200单斗系统9．515．522．531．551．5多斗系统712182639(2)选择雨水斗查附录6A中表6A-1的多斗系统，h5=60mm/h，选用DN=75mm的雨水斗。(3)连接管管径连接管管径与雨水斗直径相同，DN=75mm。(4)悬吊管管径为排水通畅，悬吊管坡度取0.010，管段1~2折算汇水面积为286.80m2，查附录6A中表6A-2，DN=150mm(182m2286.80m2536m2)；管段2~3折算汇水面积为286.80×2=573.6m2，查附录6A中表6A-2，DN=200mm(536m2573.6m21156m2)。(5)立管管径立管汇水面积为478×4=1912m2，查附录6A中表6A-3，h5=60mm/h时，DN=150mm，流量满足要求(1140m21912m22520m2)，但不满足立管管径不小于悬吊管管径的要求。(6)排出管管径排出管管径与立管管径相同DN=200mm。(7)埋地管管径埋地管坡度取0.006，查附录6A中表6A-5(密闭系统)，计算结果见表6-8。表6-8埋地管计算表管段编号/坡度管径/mm最大允许汇水面积/5~61147．20．00625015396~72294．40．00630025037~83441．60．00635037778~94588．80．0064005392图6-10内排水系统图6.3.6虹吸式屋面雨水排水系统设计计算1.压力流雨水斗的计算特性2.水力计算公式3.水力计算方法步骤4.虹吸式雨水排水系统水力计算应符合的一些规定1.压力流雨水斗的计算特性(1)雨水斗的额定流量表6-9列出了几种压力流(虹吸式)雨水斗的额定流量和斗前水深，表中列出的斗前水深，对于不同形式的雨水斗的含义是不同的。(2)额定流量下雨水斗的水头损失与局部阻力系数雨水斗的局部阻力系数因雨水斗的结构、尺寸、材质不同而有所差别。表6-9雨水斗的额定流量与斗前水深雨水斗型号、规格压力流（虹吸式）雨水斗DN50DN75DN100额定流量/（L/s）6．012．025．0斗前水深/mm4570排水状态淹没泄流2.水力计算公式(1)沿程压力损失虹吸式雨水排水系统一般使用内壁喷塑柔性排水承压铸铁管或钢塑复合管及承压塑料管等，其沿程压力损失的计算方法一般采用达西公式和汉森－威廉姆斯公式(6-5)，建议采用第二种(2)局部阻力损失局部阻力损失用当量长度或局部阻力系数计算。表6-10国产虹吸式雨水斗的局部阻力系数雨水斗型号YT150YG50YT75YG75YG100局部阻力系数1．31．32．42．45．表6-11局部阻力损失系数管件名称内壁涂塑铸铁或钢管塑料管90°弯头0．8145°弯头0．30．4干管上斜三通0．50．35支管上斜三通11．2转变为重力流处出口1．81．8压力流（虹吸式）雨水斗厂商提供3.水力计算方法步骤1)确认当地气象资料，如降雨强度和重现期。2)计算排水屋面的水平投影面积和汇水面积。3)计算各汇水面积的降雨量。4)确定压力流雨水斗的规格和额定流量，计算各汇水面积需要雨水斗的数量。5)确定雨水斗、悬吊管、立管和排出管(接至室外窨井)的平面和空间位置。6)绘制水力计算管系图。7)确定节点和管段，为各节点和管段编号。8)确定总高度和管道总长度。9)求每米管长允许的压力损失，i＝H/(1.2～1.6)L。10)查诺模图估算各管段管径。11)确定水位高度，h1斗前水位高度，h2屋面或大沟底至立管顶点(转折点)的高度，H斗前水位至立管出口(非满流处)的高度。12)进行系统的水力计算：计算各管段的沿程损失和局部阻力损失，管段流速、各节点的压力。1)无天沟的平屋面宜采用DN50型压力流雨水斗；同一悬吊管上接入的雨水斗应采用同一规格，其进水口应在同一水平面上。2)悬吊管与雨水斗出口的高差应大于1.0m；雨水排水管道中的总水头损失与流出水头之和不得大于雨水管进、出口的几何高差。3)管道的最小设计流速不小于1m/s，立管设计流速宜小于6m/s，最大不宜大于10m/s，立管底部接至室外窨井的排出管管内流速不宜大于1.5m/s。4)排水系统的总水头损失应小于雨水斗斗前水位与系统出口的高差。表6A-1ψ=1时雨水斗最大汇水面积()系统形式雨水斗直径/mm小时降雨厚度h/（mm/h）5060708090100110120140160180200单斗系统756845704894283803423112852442141901711001116930797698620558507465399349310279150226818901620141812601134103194581070963056720037083090264723182060185416851545132411591030927多斗系统7556947440635631628425923720317815814210092977466358151646442238733229025823215018651554133111661036932847777666583518466200282223522016176415681