第4章 建筑屋面雨水排水系统..

第4章建筑屋面雨水排水系统4-1屋面雨水排放方式按雨水管道的位置分为:外排水系统和内排水系统。在实际设计时，应根据建筑物的类型，建筑结构形式，屋面面积大小，当地气候条件及生产生活的要求，经过技术经济比较来选择排除方式。一般情况下，应尽量采用外排水系统或者两种排水系统综合考虑。外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。按屋面有无天沟，又分为普通外排水和天沟外排水两种方式。外排水1.普通外排水（檐沟外排水）普通外排水由檐沟和水落管组成。●水落管多用镀锌铁皮管或铸铁管，镀锌铁皮管为方形，断面尺寸一般为80mm×lOOmm或80mm×l20mm，铸铁管管径为75mm或100mm。●根据降雨量和管道的通水能力确定1根水落管服务的屋面面积，再根据屋面形状和面积确定水落管间距。●据经验民用建筑水落管间距为8～12m，工业建筑为18～24m。●普通外排水适用于普通住宅、一般公共建筑和小型单跨厂房。天沟外排水天沟外排水·天沟外排水系统由天沟、雨水斗和排水立管组成·天沟外排水系统适用于长度不超过lOOm的多跨工业厂房。·天沟的排水断面形式根据屋面情况而定，一般多为矩形和梯形·天沟坡度一般在0.003～0.006之间。·天沟应以建筑物伸缩缝或沉降缝为屋面分水线，在分水线两侧分别设置。·天沟的长度应根据地区暴雨强度、建筑物跨度、天沟断面形式等进行水力计算确定，一般不要超过50m。·排水安全可靠，节省管材，施工简便，有利于厂房内空间利用，可减小厂区雨水管道的埋深。但屋面垫层厚，结构负荷增大；晴天屋面堆积灰尘多，雨天天沟排水不畅；寒冷地区排水立管可能冻裂的缺点。天沟外排水屋面雨水内排水系统内排水是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水排水系统。适用：跨度大、特别长的多跨工业厂房，锯齿形或壳形屋面厂房及屋面有天窗的厂房。对于建筑正面要求高的高层建筑，大屋面建筑及寒冷地区的建筑，在墙外设置雨水排水立管有困难时，也可考虑采用内排水形式。屋面雨水内排水系统内排水系统的组成内排水系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和检查井组成。内排水系统分类单斗和多斗雨水排水系统两类。在设计中宜采用单斗雨水排水系统。按排除雨水的安全程度，内排水系统分为敞开式（重力排水）和密闭式内排水系统（压力排水）。屋面雨水内排水系统内排水系统的布置与敷设—雨水斗雨水斗是一种专用装置，设在屋面雨水由天沟进入雨水管道的入口处。雨水斗有65型、79型和87型。有75、100、150和200mm四种规格。在阳台、花台、供人们活动的屋面及窗井处可采用平箅式雨水斗。内排水系统布置雨水斗时应以伸缩缝，沉降缝和防火墙作为天沟分水线，各自自成排水系统。布置雨水斗时，除了按水力计算确定雨水斗的间距和个数外，还应考虑建筑结构特点使立管沿墙柱布置，以固定立管。接入同一立管的雨水斗，其安装高度宜在同一标高层。当两个雨水斗连接在同1根悬吊管上时，应将靠近立管的雨水斗口径减少1级。当采用多斗排水系统时，雨水斗宜对立管作对称布置。1根悬吊管上连接的雨水斗不得多于4个，且雨水斗不能设在立管顶端。(2)连接管·连接管一般与雨水斗同径，但不宜小于1OOmm。连接管应牢固固定在建筑物的承重结构上，下端用斜三通与悬吊管连接。(3)悬吊管•管径不小于连接管管径，也不应大于300mm；悬吊管沿屋架悬吊，坡度不小于0.005。在悬吊管的端头和长度大于15m的悬吊管上设检查口或带法兰盘的三通，位置宜靠近墙柱，以利检修。•连接管与悬吊管，悬吊管与立管间宜采用450三通或900斜三通连接。•悬吊管采用铸铁管，用铁箍，吊卡固定在建筑物的桁架或梁上。在管道可能受振动或生产工艺有特殊要求时，可采用钢管，焊接连接。内排水系统的布置与敷设—连接管、悬吊管(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。立管宜沿墙、柱安装，在距地面1m处设检查口。立管的管材和接口与悬吊管相同。(5)排出管•管径不得小于立管管径，排出管与下游埋地管在检查井中宜采用管顶平接，水流转角不得小于1350；内排水系统的布置与敷设—立管、排出管(6)埋地管埋地管最小管径为200㎜，最大不超过600mm。埋地管一般采用混凝土管、钢筋混凝土管或陶土管，管道坡度按生产废水管道最小坡度计算。(7)附属构筑物常见的附属构筑物有检查井、检查口井和排气井，用于雨水管道的清扫、检修、排气。检查井适用于敞开式内排水系统，设置在排出管与埋地管连接处、埋地管转弯、变径及超过30m的直线管路上。检查井井深不小于0.7m，井内采用管顶平接，井底设高流槽，流槽应高出管顶200mm。埋地管起端几个检查井与排出管间应设排气井。密闭内排水系统的埋地管上设检查口，将检查口放在检查井内，便于清通检修，称检查口井。内排水系统的布置与敷设—埋地管、附属构筑物排气井4—2雨水内排水系统中的水气流动物理现象一、单斗雨水系统1.雨水斗泄流状态雨水排泄能力取决于天沟位置、高度、天沟水深、管道摩阻及雨水斗的局部阻力。主要取决于天沟位置、高度。2.悬吊管和立管内的压力变化规律悬吊管起端呈正压，悬吊管末端和立管的上部呈负压，立管下部呈正压。3.排出管4.埋地管单斗雨水系统压力变化曲线同一建筑屋面上降雨是均匀的，若两个雨水斗距离立管的远近不同，即使两个雨水斗的直径和汇水面积都相同，其泄流是不同的。每个雨水斗的泄流量与悬吊管上雨水斗总个数及离排水立管的距离有关。离立管近的雨水斗泄水能力大；离立管远，则泄水能力小。二、多斗雨水排水系统二、多斗雨水排水系统二、多斗雨水排水系统1.1根立管连接2个雨水斗时，宜设2根悬吊管对称布置，每根悬吊管只连接1个雨水斗，使立管位于2个雨水斗之间，以免2个雨水斗泄水时互相干扰，减少总泄流量。2.1根立管连接4个雨水斗时，也宜设2根悬吊管，对称布置，每根悬吊管设2个雨水斗。3.1根悬吊管设2个雨水斗时，近立管雨水斗应尽量靠近立管，以增大系统泄水量。同时两个雨水斗间距不宜过大。4.1根悬吊管连接的雨水斗不宜超过2个。4-3雨水排水系统的水力计算1.设计暴雨强度qq—单位时间内单位面积上的降雨体积（L/s·104·㎡）h—某一连续降雨时段内的平均降雨量（㎜/min）设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t，2个参数。设计重现期应根据生产工艺及建筑物的性质确定，一般采用2-5年，重要建筑不小于10年；工业建筑由生产工艺、重要程度确定。屋面集水时间按5min计算。降雨量：降雨深度H（㎜）2．汇水面积F屋面雨水汇水面积较小，一般以㎡计算。屋面都有一定坡度，汇水面积不按实际面积而是按水平投影面积计算。考虑侧墙面积。4-3雨水排水系统的水力计算3．屋面径流系数φ一般取0.9。4.雨水量计算公式Q=φ·F·q5/10000Q=φ·F·h5/3600Q—屋面雨水设计流量，L／s；F—屋面设计汇水面积，㎡；q5—当地降雨历时为5min时的暴雨强度，L／s·104㎡h5—当地降雨历时为5min时的小时降雨厚度，mm／h；φ—屋面径流系数。根据屋面坡向和建筑物立面要求等情况，按经验布置立管，划分并计算每根立管的汇水面积，按公式计算每根立管需排泄的雨水量Q。查表7—2，使设计雨水量不大于表中最大设计泄流量，确定雨水立管管径。普通外排水设计计算天沟外排水设计计算主要是配合土建要求，设计天沟的形式和断面尺寸，确定天沟汇水长度。天沟断面形式多采用矩形或梯形，具体尺寸应由计算确定。为了排水安全可靠，天沟应有不小于100mm的保护高度，天沟起点水深不小于80mm。对于粉尘较多的厂房，应适当增大天沟断面，以保证天沟排水畅通。屋面天沟为明渠排水，天沟水流流速可按明渠均匀流公式计算天沟外排水设计计算21321IRnv21321IRnv1)确定屋面分水线，计算每条天沟的汇水面积F2)根据暴雨强度重现期计算5min暴雨强度q5；3)利用(7—1)式计算雨水量Q；4)初步确定天沟形式和断面尺寸；5)计算天沟泄流量QT＝ω·v；6)比较Q与QT，若QTQ，应增加天沟的宽或深，重复第5和6步，直至QT≥Q；7)根据雨水量Q，查表7—2确定立管管径。天沟的设计计算—计算确定天沟形式和断面尺寸例7—1某车间全长90m，利用拱型屋架及大型屋面板构成天沟，天沟为矩形，沟宽B＝0.35m，积水深度H＝0.15m，天沟坡度I＝0.006，天沟表面铺设豆石，n＝0.025。屋面渲泄能力系数是，＝2.0，天沟平面布置见图7—9。当地5min暴雨强度见表7—4，验证天沟设计是否合理。天沟的设计计算解：ω＝B·H=0.35×0.15=0.0525㎡•天沟水流速度:v=0.58m／s其中R=ω/（B+2H）=0.0525/（0.35+2×0.15）=0.018m，I=0.006,n=0.025,•天沟允许泄流量:QT＝ω·v＝0.0525×0.58＝0.03045(m3／s)＝30.45(L／s)•每条天沟的汇水面积:F＝45×18＝810(㎡)•汇水面积F上的雨水设计流量:⑴设计重现期为1年时:Q1=k1·F·q5/10000=2.0×810×124/10000=20.09L／s⑵设计重现期为2年时:Q2=k1·F·q5/10000=2.0×810×179/10000=29L／s⑶设计重现期为3年时:Q3=k1·F·q5/10000=2.0×810×211/10000=34.18L／s比较Q与QT可知，设计的天沟可以满足没计重现期为2年时的雨水量，但不能满足3年时的雨水量。•查表7—2，选用立管管径为DN＝150mm，Qmax＝42L/s29L/s，满足要求内排水系统设计计算内排水系统设计计算包括选择布置雨水斗，布置并计算确定连接管、悬吊管、立管、排出管和埋地管的管径。为简化计算过程，可将雨水斗和雨水管道的最大允许泄流量换算成不同小时降雨厚度h5情况下最大允许汇水面积。F=N·Q/k1F—最大允许汇水面积，㎡；k1—渲泄能力系数，屋面坡度小于2.5%，按1计算。Q—最大允许泄流量L/sN—取决于5min小时降雨厚度系数表7-5内排水系统设计计算1.雨水斗在设计时，应根据屋面坡向和建筑物内部墙，梁、柱的位置，合理布置雨水斗，计算每个雨水斗的汇水面积，根据当地的5min降雨厚度，查附录7-1确定雨水斗直径2.连接管：同雨水斗内排水系统设计计算内排水系统设计计算—悬吊管悬吊管的泄流量与连接的雨水斗个数、管道坡度、管道长度等因素有关。当建筑屋面渲泄能力系数k1＝1，5min小时降雨厚度h5＝100mm／h时，多斗系统悬吊管最大允许汇水面积见附录7—2。单斗系统悬吊管泄流能力比同样条件下多斗系统增大约20％左右。当建筑屋面坡度大于2.5％，渲泄能力系数k1≠1时，应将实际汇水面积折算成相当于是k＝l时的汇水面积F′F′＝k1·F(7—6)F′—相当于k1＝1时的汇水面积，㎡；k1—渲泄能力系数；F—实际汇水面积，㎡。当该地5min小时降雨厚度h5≠100mm／h时，应按下式将汇水面积F′（或F）换算成h5＝100mm／h的汇水面积后再查附录7—2定悬吊管管径和坡度。F100＝h5F′/100F100—相当于h5＝100mm／h时的汇水面积，㎡；h5—该地5min小时降雨厚度mm／h4．立管立管管径与悬吊管管径相同，其泄流量还应满足表7—2的要求。若1根立管连接2根悬吊管时，应先计算立管的汇水面积F′，再根据5min小时降雨厚度h5，查附录7—3“k1＝1时立管最大允许汇水面积表”确定管径。5．排出管排出管管径一般与立管管径相同，也可以比立管放大1级管径。6．埋地管为排水通畅，埋地管坡度应不小于0.003。敞开式内排水系统按非满流设计，其最大允许充满度在管径小于或等于300mm时为0.50；管径350—450mm时为0.65；管径大于或等于500mm时为0.80。密闭式内排水系统按满流计算。以上两种系统的埋地管最大允许汇水面积分别见附录7—4和7—5。埋地管计算方法和步骤与悬吊管相同。内排水系统设计计算例7—2某工业厂房雨水内排水系统见图7—10，悬吊管对称布置，每根悬吊