建筑屋面雨水排水系統(tǒng)總結(jié)

1、4.14.1屋面雨水系統(tǒng)的分類與組成屋面雨水系統(tǒng)的分類與組成4.24.2雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中水氣流動的物理現(xiàn)象雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中水氣流動的物理現(xiàn)象4.34.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算雨水排水系統(tǒng)的水力計算4.4 4.4 壓力流（虹吸式）雨水排水系統(tǒng)壓力流（虹吸式）雨水排水系統(tǒng)概述概述4.1 4.1 屋面雨水排水系統(tǒng)的分類與組成屋面雨水排水系統(tǒng)的分類與組成按照雨水在管道內(nèi)的流態(tài)不同可分為：4.1.1 屋面雨水排水系統(tǒng)分類屋面雨水排水系統(tǒng)分類按屋面的排水條件分檐溝、天溝和無溝排水。按出戶埋地橫干管是否有自由水面分為敞開式和密閉式排水系統(tǒng)。按一根立管連接的雨水斗數(shù)量分為單斗系統(tǒng)和多斗排水系統(tǒng)1.普通外排水普

2、通外排水 普通外排水由檐普通外排水由檐溝和敷設(shè)在建筑物溝和敷設(shè)在建筑物外墻的立管組成外墻的立管組成（如右圖）（如右圖） 雨水斗雨水斗承雨斗承雨斗檐溝檐溝立管立管天溝天溝 溢流口溢流口山墻山墻泄壓管泄壓管消能池消能池檢查井檢查井2.天溝外排水天溝外排水由天溝，雨水斗和排水立管組成。 （如圖）天溝天溝消能池消能池檢檢查查井井雨水斗雨水斗分水線分水線 內(nèi)排水內(nèi)排水 內(nèi)排水系統(tǒng)一般由雨水斗，連接管，懸吊內(nèi)排水系統(tǒng)一般由雨水斗，連接管，懸吊管，立管，排出管，埋地干管和附屬構(gòu)筑物幾管，立管，排出管，埋地干管和附屬構(gòu)筑物幾部分組成（如圖所示）。部分組成（如圖所示）。內(nèi)排水系統(tǒng)由天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、

3、內(nèi)排水系統(tǒng)由天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管等部分組成。立管、排出管等部分組成。1.1.雨水斗雨水斗 7.7.附屬構(gòu)筑物：檢查井、檢查口、排氣井附屬構(gòu)筑物：檢查井、檢查口、排氣井檢查井內(nèi)接管方式檢查井內(nèi)接管方式 選擇建筑屋面雨水排水系統(tǒng)時應(yīng)根據(jù)建筑屋的類型、建筑結(jié)構(gòu)形式、屋面面積大小、當?shù)貧夂驐l件以及生活生產(chǎn)的要求，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，本著安全又經(jīng)濟的原則來選擇雨水排水系統(tǒng)。通常情況下密閉系統(tǒng)優(yōu)于敞開式系統(tǒng)，外排水系統(tǒng)優(yōu)于內(nèi)排水系統(tǒng)。.1.3 .1.3 雨水排出系統(tǒng)的選用雨水排出系統(tǒng)的選用 單斗雨水排水系統(tǒng)：懸吊管上連接單個雨水斗單斗雨水排水系統(tǒng)：懸吊管上連接單個雨水斗的雨水排水系統(tǒng)。

4、的雨水排水系統(tǒng)。 降雨開始后，降落到屋面的雨水沿屋面徑降雨開始后，降落到屋面的雨水沿屋面徑流到天溝，再沿天溝流到雨水斗，隨降雨流到天溝，再沿天溝流到雨水斗，隨降雨歷時的延長，雨水斗斗前水深不斷增加，歷時的延長，雨水斗斗前水深不斷增加，進氣口不斷減小，系統(tǒng)的泄流量進氣口不斷減小，系統(tǒng)的泄流量Q、壓力、壓力P和摻氣比和摻氣比K隨之變化見下圖。隨之變化見下圖。QQkPhQQttBtAABQAQB 摻氣比是指進入雨水斗的空氣量與雨水量的比摻氣比是指進入雨水斗的空氣量與雨水量的比值。值。 1)降雨開始到摻氣比最大的初始階段（圖a）3.按歷時t可將泄流狀態(tài)分為 2) 摻氣比最大到摻氣比為零的過度階段(圖b

5、) 3)不摻氣的飽和階段(圖c)雨水斗和連接管：斗前水淺，摻氣比急劇上升, 連接管壓力小且化緩慢 。 懸吊管與立管：兩者管內(nèi)壓力變化均很小，呈波浪流，脈動流。 埋地干管：同懸吊管相似。呈波浪流、脈動流. 壓力變化小 由以分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)的初始階段，雨水排水系統(tǒng)的泄流量小，管內(nèi)氣流暢通，壓力穩(wěn)定，雨水重力流動，是水氣兩相重力無壓流雨水斗和連接管：雨水斗泄流量增加，充水率增大，摻氣比減小。連接管內(nèi)形成水塞，出現(xiàn)負壓抽力、壓力增加較快。 懸吊管與立管：懸吊管水頭損失迅速增加，管內(nèi)壓力不斷增大，懸吊管起端呈正壓，末端和立管上部負壓，在懸吊管末端與立管連接處負壓最大。立管內(nèi)負壓減小，至某一高度

6、時壓力為0.再向下壓力為正在立管底部正壓力最大。埋地干管：水中氣泡的能量減小，逐漸從水中分離出來，聚集在管道斷面上部 形成氣室，并具有壓力作用在管道內(nèi)雨水液面上。 由以分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)的過度階段的泄流較大，管內(nèi)氣不暢通，管內(nèi)壓力不穩(wěn)定，變化大，雨水靠重力和負壓抽吸流動，是水氣兩相重力半有壓流。雨水斗和連接管：雨水斗完全淹沒不進氣，此時水不摻氣，管內(nèi)滿流，泄流量最大。懸吊管與立管：隨懸吊管的延伸，管內(nèi)壓力逐漸減小，負壓增大，至懸吊管與立管的連接處負壓最大，形成虹吸。立管內(nèi)的壓力變化規(guī)律與過度階段末端相似，由負壓逐漸增加到正壓。在立管與埋地管連接處達到最大正壓。 埋地干管：水頭損失不斷增

7、加，管內(nèi)正壓值不斷減少。 由以分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)飽和階段的雨水斗完全淹沒，管內(nèi)滿流不摻氣，雨水排水系統(tǒng)的泄流量達到最大，雨水主要靠負壓抽吸流動，是水單相壓力流。 通過以上各個階段的分析可知壓力流狀態(tài)下系統(tǒng)泄流量最大，重力流時泄流量最??；系統(tǒng)最大的負壓在懸吊管與立管的連接處，最大正壓在立管與埋地橫干管的連接處。 多斗系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)：多斗系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)： 一根懸吊管上接幾個（一般不超過一根懸吊管上接幾個（一般不超過4個）個）雨水斗。雨水斗。 特點：特點： 一根懸吊管上的一根懸吊管上的不同位置不同位置的雨水斗的泄流的雨水斗的泄流能力不同，距離立管越遠的雨水斗，泄流量越能力不同，距離立管越

8、遠的雨水斗，泄流量越小，距離立管越近的雨水斗泄流量越大。小，距離立管越近的雨水斗泄流量越大。 4.3.1 雨水量計算 其值與該地暴雨強度q、匯水面積F以及徑流系數(shù)有關(guān)，屋面徑流系數(shù)一般取=0.9 1.設(shè)計暴雨強度設(shè)計暴雨強度q 設(shè)計暴雨強度公式中有設(shè)計重現(xiàn)期設(shè)計暴雨強度公式中有設(shè)計重現(xiàn)期P和屋和屋面給水時間面給水時間t兩個參數(shù)，兩個參數(shù)，P一般為一般為2-5年，重年，重要建筑不小于要建筑不小于10年，在我國屋面給水時間按年，在我國屋面給水時間按5min計算。計算。 2.匯水面積匯水面積F(m2) 對于一定坡度的屋面，匯水面積按水平投影面積對于一定坡度的屋面，匯水面積按水平投影面積計算。計算。

9、高出屋面的側(cè)墻，應(yīng)附加其最大受雨面正投影的高出屋面的側(cè)墻，應(yīng)附加其最大受雨面正投影的一半作為一半作為 有效匯水面積計算。有效匯水面積計算。 窗井、貼近高層建筑外墻的地下汽車庫出入口坡窗井、貼近高層建筑外墻的地下汽車庫出入口坡道和應(yīng)附道和應(yīng)附 加其高出部分側(cè)墻面積的加其高出部分側(cè)墻面積的1/2。 同一匯水區(qū)內(nèi)高出的側(cè)墻多于一面時，按有效受同一匯水區(qū)內(nèi)高出的側(cè)墻多于一面時，按有效受水側(cè)墻面水側(cè)墻面 積的積的1/2折算匯水面積。折算匯水面積。 3.1000051FqkQ 360051FhkQ 1.雨水斗泄水量排水狀態(tài)是自由堰流，排水量大小與進水口直徑和斗前水深有關(guān)在半有壓流和壓力流狀態(tài)下ghDhQ2

10、)(242PHgdQ2、天溝流量流速可按明渠均勻流計算公式計算 21321IRnv vQ 3、橫管 包括懸吊管、管道層的混合管、埋地橫干管和出戶管，近似地按圓管均勻流計算 vQ 21321IRnv 4、重力流狀態(tài)下雨水排水立管按水膜流計算 3835617890dKQp5、溢流口溢流口排水能力應(yīng)不小于50年重現(xiàn)期的雨水量232 hgmbQ 1.普通外排水系統(tǒng)（宜按重力無壓流系統(tǒng)設(shè)計） (1)根據(jù)屋面坡度和建筑物里面要求，布置立管，立管間距812m。 (2)計算每根立管的匯水面積。 (3)求每根立管的泄水量。 (4)按堰流式斗雨水系統(tǒng)查附錄14確定立管管徑。2.天溝外排水（宜按重力伴有壓流系統(tǒng)設(shè)計

11、）其設(shè)計計算步驟如下：（1）計算過水斷面積。（2）求流速v。（3）求天溝允許通過的流量Q允。（4）計算匯水面積F。（5）由Q1Q= ，求5min的暴雨強度q5。 (6)求計算重現(xiàn)期P計，若計算重現(xiàn)期大于等于設(shè)計重現(xiàn)期P設(shè)；確定立管管徑；若計算重現(xiàn)期小于設(shè)計重現(xiàn)期P設(shè)，改變天溝幾何尺寸，增大過水斷面積，重新計算，校核重現(xiàn)期。 另一種是已經(jīng)確定天溝的長度、坡度、材料、匯水面積和設(shè)計重現(xiàn)期，確定天溝的形狀和幾何尺寸，其設(shè)計計算步驟如下： （1）確定分水線求每條天溝的匯水面積F。 （2）求5min的暴雨強度q5。（3）求天溝設(shè)計流量Q設(shè)。（4）初步確定天溝形狀和幾何尺寸。（5）求天溝過水斷水面積。（6

12、）求流速v。（7）求天溝允許通過的流量Q允。 （8）若天溝的設(shè)計流量Q設(shè)小于等于天溝允許通過的流量Q 允，確定立管管徑；若天溝的設(shè)計流量Q設(shè)大于天溝允許 通過的 流量Q允，改變天溝的形狀和幾何尺寸，增大天溝 的過水斷水面積w，重新計算。3.重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)具體的設(shè)計步驟如下： （1）根據(jù)建筑物內(nèi)部墻、梁、柱的位置，屋面的構(gòu)造和坡度劃分為幾個系統(tǒng)，確定立管的數(shù)量和位置。 （2）根據(jù)各個系統(tǒng)的匯水面積，查附錄15確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量。 （3）確定連接管管徑，連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同。對于單斗系統(tǒng)。懸吊管、立管、排除橫管的管徑均與連接管管徑相同。

13、 （4）計算懸吊管連接的雨水斗流量之和，確定（重力流）或（重力有壓流）水力坡度，查附錄11或附錄12，確定懸吊管的管徑，選調(diào)管的管徑宜保持不變。 （5)計算立管連接的雨水斗泄流量之和，查立管最大允許泄流量表確定立管管徑與懸吊管管徑相同。 (6)排出管管徑一般與立管管徑相同，如果為了改善整個雨水排水系統(tǒng)的泄水能力，排出管也可以比立管放大1級管徑。 (7)計算埋地干管的設(shè)計排水量，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，為保障排水通暢，埋地管坡度應(yīng)不小于0.003，查附錄13確定埋地干管的管徑。1.雨水斗水氣流動狀態(tài)壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)采用虹吸式雨水斗，管道中是全充滿的壓力流的壓力流狀態(tài)。2

14、.懸吊管水氣流動狀態(tài)在懸吊管中，水流從懸吊管的最遠端向立管方向運動，沿流動方向，水頭損失迅速增加 ,管內(nèi)呈不斷增大的負壓，在與立管的交叉點處負壓最大。3.立管和排水管水氣流動狀態(tài) 從立管與懸吊管交點向下立管內(nèi)的負壓值也隨之很快減少至零，繼之出現(xiàn)逐漸增加的正壓，立管底部達到最大值后再逐漸減少，正壓逐漸被消耗，至排水井處與大氣相通，管道中的壓力為零。 4.壓力流雨水排水系統(tǒng)的適用條件適用條件如下：（1）雨水排水系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮外排水，但要先征得建筑師同意。（2）屋面集水優(yōu)先考慮天溝形式，雨水斗應(yīng)設(shè)置與天溝內(nèi)。（3）虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)適用與大型屋面的庫房、工業(yè)廠 房、公共建筑等。（4）不允許室內(nèi)冒

15、水的建筑，應(yīng)采用密閉系統(tǒng)或外排水系統(tǒng)， 不得采用敞開式內(nèi)排水系統(tǒng)。（5）87型雨水斗系統(tǒng)和虹吸式壓力流系統(tǒng)應(yīng)采用密閉系統(tǒng)。（6）寒冷地區(qū)應(yīng)盡量采用內(nèi)排水系統(tǒng)。（7）單斗與多斗系統(tǒng)比較，一般情況下，優(yōu)先采用單斗系統(tǒng)。 但虹吸式雨水系統(tǒng)懸吊管上接入的雨水斗數(shù)量一般不受限制。5.雨水排水系統(tǒng)的設(shè)置（1）雨水斗的設(shè)置布置：應(yīng)以伸縮縫或沉降縫作為排水分水線，否則應(yīng)在該縫兩側(cè)各設(shè)置一個雨水斗。天溝坡度宜在0.0030.006之間 ，溝寬不小于550mm,溝深不小于300mm.（2）連接管 連接管應(yīng)牢固地固定在建筑物的承重結(jié)構(gòu)上，其管徑一般與雨水斗短管的管徑相同，但不宜小于100mm 。（3）懸吊管 宜設(shè)置

16、不小于0.003的坡度，以便管道排空。懸吊管與雨水立管連接，應(yīng)采用兩個45o彎頭或90o斜三通 （4）立管 立管的管徑不得小于與其連接的懸吊管管徑。（5）排出管 考慮到降雨過程中常常有超過設(shè)計重現(xiàn)期的雨量、或水流摻氣占去一部分容積，所以在雨水排出管設(shè)計時，要留有一定的余地 （6）埋地橫管 埋地管的最小管徑為200mm，最大不超過600mm，以保證 水流通暢，便于淸通。6. 虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計計算（1）虹吸式雨水系統(tǒng)水力計算的一般規(guī)定1）雨水斗的設(shè)置 虹吸式雨水斗應(yīng)設(shè)置在天溝或檐溝內(nèi)，屋面匯水最低處應(yīng)至少設(shè)置一個雨水斗，同一系統(tǒng)中的雨水斗宜在同一水平面上。2）幾何高度 懸吊管低于雨水斗

17、的出口1m以上。3）水流速度 管道內(nèi)設(shè)計的最小流速應(yīng)大于1m/s,以使管道有良好的自凈能力4）水頭損失 雨水排水系統(tǒng)的總水頭損失和流速水頭之和應(yīng)小于雨水斗天溝底面與排水管出口的幾何高差，其壓力余量宜稍大于100Pa。壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)懸吊管與立管交點處存在最大負壓值。（2）計算公式1）額定流量下雨水斗的水頭損失與局部阻力系數(shù) 雨水斗的局部阻力系數(shù)因雨水斗的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)不同而有所差別。2）管段壓力計算 虹吸式雨水系統(tǒng)管道中任一斷面處，壓力水頭按伯努力方程進行計算。3）沿程水頭損失 虹吸式屋面排水系統(tǒng)一般使用內(nèi)壁噴塑柔性排水承壓鑄鐵管或鋼塑復(fù)合管及承壓塑料管等，應(yīng)采用海曾-威廉公式計算。（3）水力計算方法1） 計算匯水面積。 根據(jù)建筑物的設(shè)計圖，計算排水屋面的水平投影面積和匯水面積。2）計算總的降雨量。 確認當?shù)貧庀筚Y料如降雨強度和重現(xiàn)期。3）布置雨水斗。 選擇壓力流雨水斗的規(guī)格和額定流量，計算各