第5章 建排-雨水.

1第5章建筑雨水系统2§5-1建筑物雨水系统分类与排除方式一、系统分类1.按雨水在管道内的流态分为：⑴重力无压流（附壁膜流）（堰流斗系统）⑵重力半有压流（气水混合流）（过渡流态）（87雨水斗系统）⑶压力流（水一相流）（虹吸式系统）2.按屋面的排水条件分为：⑴檐沟排水（屋面面积较小，檐下设沟槽）⑵天沟排水（面积大且曲折，屋面设天沟）⑶无沟排水3.按出户横管是否有自由水面分为：⑴密闭系统（压力流，密闭的管道连接）⑵敞开系统（非满流的重力流，可与生产废水合用，暴雨时会冒水）34.按管道的设置位置分为：⑴外排水系统：屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道⑵内排水系统：屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道5.按一根立管连接的雨水斗数量分为：⑴单斗系统⑵多斗系统二、系统组成1.雨水斗⑴作用一种雨水由此进入排水管道的专用装置，使天沟水位稳定、水面旋涡较小，水位波动幅度约l～2mm，掺气量较小⑵设置天沟或屋面的最低处4⑶类型Ⅰ重力式雨水斗由顶盖、进水格栅（导流罩）、短管等构成，有65式、79式和87式3种，其中87式雨水斗的进出口面积比（雨水斗格栅的进水孔有效面积与雨水斗下连接管面积之比）最大，斗前水位最深，掺气量少，水力性能稳定，能迅速排除屋面雨水。5铸铁篦子型雨水斗安装图67铸铁篦子型雨水斗安装图8Ⅱ虹吸式雨水斗由顶盖、进水格栅、扩容进水室、整流罩（二次进水罩）、短管等组成。为下沉式，进入扩容进水室的雨水经整流罩进入排出管，空气被整流罩阻挡，不能进入排水管。所以，排水管道中是全充满的虹吸式排水。9虹吸式雨水斗安装图102.管道系统⑴普通外排水①组成：檐沟（墙外或屋面）和水落管②落管间距民用8～12米工业18～24米③特点Ⅰ简单、价低Ⅱ安全、不冒水、不漏水④适用场所Ⅰ普通住宅Ⅱ一般公共建筑Ⅲ小型工业厂房雨水斗承雨斗檐沟立管11⑵天沟外排水①组成；天沟、雨水斗、水落管②特点：Ⅰ较安全（管道不穿过屋面）Ⅱ价低Ⅲ增加结构负荷（天沟坡度、垫层）Ⅳ天沟积灰、水落管冻裂③适用场所屋面曲折的长度小于100米的多跨厂房12天沟布置图天沟消能池检查井雨水斗沉降缝1314⑶内排水①组成：雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管、附属构筑物。（不一定都有）②适用场所Ⅰ跨度大、特别长、屋面曲折的多跨工业厂房Ⅱ屋面设天沟困难的锯齿形、薄壳形、有天窗的建筑物Ⅲ建筑立面要求高的大屋面建筑物Ⅳ寒冷地区墙外设立管有困难的建筑物1516三、建筑物雨水系统的选用1.雨水系统优劣排序⑴按安全可靠性：（包括：室内地面不冒水、屋面溢水频率低、管道不漏水不冒水）①密闭式系统→敞开式系统②外排水系统→内排水系统③87斗重力流系统→虹吸式系统→堰流斗重力流系统⑵按经济性：（经济是指：在满足安全的前提下，系统的造价低，寿命长。）虹吸式系统→87斗半压力流系统→堰流斗重力流系统172.雨水系统的选用⑴檐沟外排水宜按重力流设计⑵长天沟外排水宜按满管压力流设计⑶高层建筑屋面宜按重力流设计⑷工业厂房、库房、公共建筑的大型屋面宜按压力流设计⑸居住小区按重力流52§5—3雨水排水系统布置与敷设一、原则应将雨水以最短距离就近排至室外二、一般规定1.阳台、高层建筑的裙房应单独排放；2.建筑屋面各汇水范围内，雨水排水立管不宜少于2根；3.屋面雨水排水系统应设雨水斗；4.系统以伸缩缝、沉降缝、天沟为分水线；雨水斗悬吊管宜对称布置。单斗天沟长度小于50m；5.小区雨水口布置在道路交叉处（不过道路）、低洼处（不积水），排水量大处；6.立管在地面以上1m处及长度大于15m的悬吊管和埋地管，应设清扫或检查口，悬吊管和埋地管上的清扫口间距不得大于20m7.高跨雨水流至低跨屋面，当高差在一层及以上时，宜采用管道引流。防止对屋面产生冲刷；8.承压雨水横管和立管(金属或塑料)当其直线长度较长时，应设伸缩器53三、堰流斗（65式）系统1.采用自由堰流式雨水斗，材质宜为金属。可承接不同高度的雨水斗2.管道最小坡度应满足自净(最小)流速的要求3.下游管段管径不得小于上游管段管径4.必须设溢流口等溢流设施，确保超设计重现期雨水不会进入雨水斗。溢流设施的排水能力应满足事故(比如雨水口或管道堵塞)排水和50年重现期的降雨量。溢流口底面不得高于(应低于)斗前设计水位5.屋面天沟排水时溢流口宜设于天沟末端，屋面坡底排水时溢流口设于坡底一侧。设在女儿墙用以控制斗前水位的溢流口距雨水斗不超过2m54四、87雨水斗系统1.采用87型和65型雨水斗，材质宜为金属2.一根悬吊管上设置的雨水斗不得多于4个3.立管承接的雨水斗宜在同一楼层位上。当系统的设计流量小于立管的负荷能力时，可将不同高度的雨水斗接入同一立管，但最低雨水斗距立管底端的高度，应大于最高雨水斗距立管底端高度的2／34.悬吊管及其他横管的坡度不小于0.0055.下游管段管径不得小于上游管段管径6.采用承压管道（金属管、塑料管、钢塑复合管）、管配件(包括伸缩器)和接口，额定压力不小于建筑高度静水压，并能承受0.5个大气压力的真空负压7.应在立管与埋地干管之间设排气井，用于消能、整流、汽水分离、排气。埋地横干管上设检查口井，防止冒水55五、虹吸式排水系统1.采用淹没式（虹吸式）雨水斗，材质宜为金属。雨水斗应设于天沟内或直接埋设于屋面2.雨水斗宜在同一水平面上。各雨水立管宜单独排出室外3.必须设溢流口，溢流设施的排水能力应满足事故(比如雨水口或管道堵塞)排水和50年重现期的降雨量4.采用承压管道（金属管、塑料管、钢塑复合管）、管配件(包括伸缩器)和接口，额定压力不小于建筑高度静水压，并能承受0.9个大气压力的真空负压56六、虹吸式排水系统的特点1.可充分利用屋面至地面排出管的位能，提高管内流速，减小管径，比重力排水系统的管径小2.悬吊管可水平敷设，占用空间小，设计和施工方便3.悬吊管没有坡度，为管道安装提供方便和灵活性，节约了宝贵的建筑空间4.减少与室外管道的连接管和室内埋地管，地下部分工作量少5.由于高的流速，系统保持较好的自清作用6.采用同样的排水管材，比重力排水系统节约工程造价。7.一根悬吊管可以接入的雨水斗数量不受限制（悬吊管的长度可达150m），立管的数量少。适合于面积大、跨度大的建筑物。57§5—4雨水排水系统的水力计算一、雨水量计算与三个因素有关：Q=f（q、F、ψ）1.暴雨强度q（或h）⑴降雨历时t=5分钟nnbtTBAbtTCAqlglg1167158⑵设计重现期T（a）①87斗系统的设计重现期宜取表中的低限值②虹吸式系统、堰流斗系统的设计重现期应不低于表中的上限值③敞开式内排水雨水系统的设计重现期视室内地面冒雨水产生的损害程度而定汇水区域名称设计重现（a）屋面一般性建筑2～5重要公共建筑≥10室外场地居住小区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5～50592.汇水面积（F）⑴以m2计；⑵一般坡度的屋面雨水的汇水面积按屋面水平投影面积计算60⑶高出汇水面的侧墙，应将侧墙面积的1／2折算为汇水面积F1F2F=F1+0.5F261⑷同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1／2折算汇水面积62⑸半球形屋面或斜坡较大的屋面，其汇水面积等于屋面的水平投影面积与竖向投影面积的一半之和633.径流系数：屋面取0.9～1.04.雨水设计流量计算（l/s）（l/s）100005qFQ36005hFQ816.溢流口计算溢流口的功能：主要是(雨水系统)事故排水和超量雨水排除溢流口的孔口尺寸可按下式近似计算：(L/s)式中：Q——溢流口服务面积内的最大降雨量(L/s)b——溢流口宽度(m)h——溢流孔口高度(m)m——流量系数，取385g——重力加速度(m/s2)，取9.812/32hgmbQ82三、重力流系统设计计算步骤1.普通外排水系统(宜按重力无压流系统设计)⑴根据屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管（8～12米）⑵计算每根立管的汇水面积⑶求每根立管的泄水量⑷按堰流式斗雨水系统查表确定立管管径2.天沟外排水(宜按重力半有压流系统设计)⑴天沟选用水力半径大的宽浅矩形和梯形⑵天沟保护高度100毫米，起端水深80毫米⑶计算方法83①思路：已定天沟几何尺寸、坡度、材料、汇水面积，校核重现期PⅠ计算天沟的过水断面积ω和水力半径RⅡ根据天沟坡度i和水力半径R，求流速vⅢ求天沟允许通过的流量Q允21321iRnvⅣ计算汇水面积F，并确定径流系数ψⅤ由求5分钟的暴雨强度q5Ⅵ求重现期P:若P＞P规，确定立管管径若P≤P规，改变天沟几何尺寸，增大天沟的过水断面积100005FqQQ设允84②思路：已知天沟坡度、天沟材料、重现期、汇水面积，确定天沟几何尺寸Ⅰ确定分水线，求每条天沟的汇水面积FⅡ求5分钟的暴雨强度q5Ⅲ求汇水面积内的雨水设计流量Q设Ⅳ初步确定天沟的几何尺寸Ⅴ求天沟过水断水面积ωⅥ求流速vⅦ求天沟允许通过的流量Q允Ⅷ若Q设≤Q允，确定立管管径若Q设＞Q允，增加天沟几何尺寸，重新计算⑷立管管径按下表确定管径（mm）75100150200排水能力（L/s）816325285【例5.1】某一般性公共建筑全长90m，宽72m。利用拱型屋架及大型屋面板构成的矩形凹槽作为天沟，向两端排水。每条天沟长45m，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，粗糙度系数n＝0.025。屋面径流系数ψ＝0.9，天沟平面布置见下图。根据该地的气象特征和建筑物的重要程度，设计重现期取4年，重现期4年时，其5min的暴雨强度为243(L／s·104m2)，重现期10年时，5min的暴雨强度为316(L／s·104m2)，验证天沟设计是否合理，选用雨水斗，确定立管管径和溢流口的泄流量。[解]⑴天沟过水断面积ω＝B·H=0.35×0.15＝0.0525（m2）860.35m45m18m0.15m87⑵天沟的水力半径(m)⑶天沟的水流速度（m/s）⑷天沟允许泄流量⑸每条天沟的汇水面积081.015.0235.00525.02HBR58.0006.0081.0025.01121322132IRnv)L/s(45.30)/sm(03045.058.00525.03vQ＝允)m(81018452F88⑹天沟的雨水设计流量（L/s）天沟允许泄流量大于雨水设计流量，满足要求。⑺雨水斗的选用按重力半有压流设计，选用150mm87式雨水斗，最大允许泄流量26（L/s），满足要求。⑻立管选用按每根立管的雨水设计流量17.71L/s，查附录6-4，立管可选用125mm塑料管。但单斗系统雨水落水管管径不得小于雨水斗口径，所以，雨水落水管选用150mm。71.17100002438109.0100005FqQ＝设89⑼重现期10年的雨水设计流量⑽溢流口设计计算在天沟末端山墙上设溢流口，溢流口宽取0.30m，堰上水头取0.15m,溢流口排水量溢流口排水量大于重现期10年的雨水设计流量，即使雨水斗和雨落水管被全部堵塞，也能满足溢流要求，不会造成屋面水淹现象(L/s)7.2915.081.923.038522323hgmbQy(L/s)5.23100003168109.0100005FqQ＝设903.重力内排水系统⑴根据屋面构造，确定雨水斗个数和位置⑵布置悬吊管、立管、排出管、横干管⑶计算每个雨水斗的汇水面积⑷计算该地区5min的小时降雨深度h5⑸确定雨水斗的口径D0根据每个雨水斗的汇水面积和该地区5min的小时降雨深度h5，查附录6-6确定雨水斗的口径D0⑹确定连接管管径D1，连接管管径与雨水斗出水管管径相同⑺计算悬吊管连接的各雨水斗流量之和⑻确定（重力流）或计算（重力有压流）水力坡度91⑼确定悬吊管的管径D3查附录6-1或附录6-2，确定悬吊管的管径D3，悬吊管的管径宜保持不变⑽确定立管管径D4计算立管连接的雨水斗泄流量之和，查附录6-4，确定立管管径D4，立管管径不得小于悬吊管的管径⑾确定排出管的管径D5排出管管径一般与立管管径相同，如果为