第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)

1、一、建筑屋面雨水排水系統(tǒng)1.建筑屋面雨水排水系統(tǒng)分類 屋面雨水的排除方式按雨水管道的位置分為外排水系統(tǒng)和內排水系統(tǒng)。 （1）外排水系統(tǒng) 外排水系統(tǒng)是指屋面不設雨水斗，建筑物內部沒有雨水管道的雨水排放系統(tǒng)。按屋面有無天溝，又分為檐溝外排水系統(tǒng)和天溝外排水系統(tǒng)。1）檐溝外排水系統(tǒng) 檐溝外排水系統(tǒng)是由檐溝和雨落管組成，降落到屋面的雨水沿屋面集流到檐溝，然后流入到隔一定距離沿外墻設置的雨落管排至地面或雨水口。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 檐溝外排水適用于居住建筑，屋面面積比較小的公共建筑和單跨工業(yè)建筑。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)檐溝外排水系統(tǒng) 2）天溝外排水系統(tǒng) 天溝外排水系統(tǒng)由天溝、雨水斗和排

2、水立管組成，天溝設置在兩跨中間并坡向端墻，雨水斗沿外墻布置。降落到屋面上的雨水沿坡向天溝的屋面匯集到天溝，沿天溝流至建筑物兩端（山墻、女兒墻），入雨水斗，經立管排至地面或雨水井。這種排水系統(tǒng)適用于長度不超過l00m的多跨工業(yè)廠房，以及廠房內不允許布置雨水管道的建筑。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 天溝外排水，應以建筑的伸縮縫或沉降縫作為屋面分水線。天溝的流水長度，建筑物跨度、天溝斷面形式等進行水力計算確定，一般不要超過50m，其坡度不宜小于0.003。為防止天溝末端處積水，應在女兒墻、山墻上或天溝末端設置溢流口，溢流口比天溝上檐低50l00 mm。 天溝的斷面型式可視屋面的情況而定，可以采用矩

3、形、梯形、三角形或半圓形。天溝的做法，一般為在屋面板上鋪設泡沫混凝土或爐渣，其上作防水層，上撒一層綠豆砂。天溝內用水泥砂漿抹面，也可采用預制鋼筋混凝土槽，表面用1：2水泥沙漿抹面。一般用于排除大型屋面的雨、雪水。特別是多跨度的廠房屋面，多采用天溝外排水。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 天溝布置示意 天溝與雨水管連接（2）內排水系統(tǒng) 內排水系統(tǒng)是指屋面設雨水斗，建筑物內部有雨水管道的雨水排水系統(tǒng)。對于屋面跨度大、屋面曲折（殼形、鋸齒形）、屋面有天窗等設置天溝有困難的情況，以及高層建筑、建筑立面要求比較高的建筑、大屋頂建筑、寒冷地區(qū)的建筑等不宜在室外設置雨水立管的情況

4、，多采用內排水。 1）內排水系統(tǒng)組成 內排水系統(tǒng)由雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管、埋地干管和檢查井組成。降落到屋面上的雨水沿屋面流入天溝，然后再流入雨水斗，經連接管、懸吊管流入排水立管，再經排除管流人雨水檢查井，或經埋地干管排至室外雨水管道。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)檐溝外排水系統(tǒng) 2）內排水系統(tǒng)分類單斗和多斗雨水排水系統(tǒng) 按每根立管連接的雨水斗數(shù)量內排水系統(tǒng)可分為單斗和多斗雨水排水系統(tǒng)兩類。單斗排水系統(tǒng)一般不設懸吊管，在多斗排水系統(tǒng)中，懸吊管將幾個雨水斗和排水立管連接起來。單斗系統(tǒng)較多斗系統(tǒng)排水的安全性好，所以應優(yōu)先采用單斗雨水排水系統(tǒng)。敞開式和密閉式

5、雨水排水系統(tǒng) 按排除雨水的安全程度，內排水系統(tǒng)分為敞開式和密閉式兩種排水系統(tǒng)。前者利用重力排水，雨水經排出管進入普通檢查井。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 密閉式內排水系統(tǒng)利用壓力排水，埋地管在檢查井內用密閉的三通連接。當雨水排泄不暢時，室內不會發(fā)生冒水現(xiàn)象。其缺點是不能接納生產廢水，需另設生產廢水排水系統(tǒng)。為了安全可靠，一般宜采用密閉式內排水系統(tǒng)。壓力流（虹吸式）、重力伴有壓流和重力無壓流雨水排水系統(tǒng) 按雨水管中水流的設計流態(tài)，可分為壓力流（虹吸式）、重力伴有壓流和重力無壓流雨水排水系統(tǒng)。 壓力流（虹吸式）雨水系統(tǒng)采用虹吸式雨水斗，管內充滿雨水，主要在負壓抽吸作用下流動。工業(yè)廠房、 第四章

6、建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 庫房、公共建筑的大型屋面雨水排水宜采用壓力流（虹吸式）雨水系統(tǒng)。 重力伴有壓流雨水系統(tǒng)中設計水流狀態(tài)為伴有壓流，系統(tǒng)的設計流量、管材、管道布置等考慮了水流壓力的作用。 重力無壓流是指雨水通過自由堰流入管道，在重力作用下附壁流動，管內壓力正常，這種系統(tǒng)也稱為堰流斗系統(tǒng)。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)3）內排水系統(tǒng)布置和安裝雨水斗 雨水斗是一種專用裝置，設在屋面雨水由天溝進入雨水管道的入口處。雨水斗有整流格柵裝置，格柵的進水孔有效面積是雨水斗下連接管面積的22.5倍，能迅速排除屋面雨水。格柵還具有整流作用，避免形成過大的漩渦，穩(wěn)定斗前水位，減少摻氣，并攔隔樹葉等雜物，整流格柵

7、可以拆卸以便清理格柵上的雜物。目前國內常用的雨水斗為65型、79型雨水斗、平蓖雨水斗等。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)連接管 連接管是連接雨水斗和懸吊管的一段豎向短管。連接管一般與雨水斗同徑，連接管應牢固地固定在建筑物承重結構(如桁架)上，管材可采用鑄鐵管或鋼管。 多斗雨水排水系統(tǒng)中排水連接管應接至懸吊管上，連接管宜采用斜三通與懸吊管相連。 變形縫兩側雨水斗的連接管，如合并接入一根立管或懸吊管上時，應采用柔性接頭。懸吊管 懸吊管是懸吊在屋架、樓板和梁下或架空在柱上的雨水橫管。懸吊管連接雨水斗和排水立管，其管徑不小于連接管管徑，也不應大于300mm。塑料管的坡度不小

8、于 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 0.005；鑄鐵管的最小設計坡度不小于0.01在懸吊管的端頭和長度大于15m的懸吊管上設檢查口或帶法蘭盤的三通，其間距不得大于20m,位置宜靠近墻柱，以利檢修。連接管與懸吊管，懸吊管與立管間宜采用45三通或90斜三通連接。懸吊管一般采用塑料管或鑄鐵管，固定在建筑物的桁架或梁上，在管道可能受震動或生產工藝有特殊要求時，可采用鋼管，焊接連接。 立管 接納雨水斗或懸吊管的雨水，與排出管連接。一般沿墻、柱明裝，有特殊要求時，可暗裝于墻槽或管井內，但必須考慮安裝和檢修方便，要設有檢查口，并在檢查口處設檢修門。檢查口中心至地面距離易為1.0m。 第四章 建筑屋面雨水排水系

9、統(tǒng) 立管的下端宜采用兩個45彎頭或大曲率半徑的90彎頭接入排出管。 立管一般采用鑄鐵管，石棉水泥接口，如管道有可能振動或工藝有要求時，可采用鋼管焊接接口，外刷防銹漆。有特殊要求時，可暗裝于墻槽或管井內，但必須考慮安裝和檢修方便，在寒冷地區(qū)雨水立管應布置在室內。排出管 排出管是將立管的水輸送到地下管道，其管徑不得小于立管的管徑。排出管管材宜采用鑄鐵管，石棉水泥接口。當排出管穿越地下室墻壁時，應采取防水措施。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)埋地管 埋地管敷設于室內地下，承接立管的雨水，并將其排至室外的雨水管道。埋地管最小管徑為200mm，最大不超過600mm。埋地管一般采用混凝土管、鋼筋混凝土管或陶

10、土管，管道坡度按生產廢水管道最小坡度設計。 埋地管不得穿越設備基礎及可能受水而發(fā)生危害的地下構筑物。埋地管的最小埋設深度可按建筑內部排水管道有關規(guī)定確定。附屬構筑物 雨水常常把屋頂?shù)囊恍╇s物沖進管道，為便于清通，室內雨水埋地管之間要設置檢查井。設計時應注 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 意，為防止檢查井冒水，檢查井深度不得小于0.7m。檢查井內接管應采用管頂平接，而且平面上水流轉角不得小于135。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)2.建筑雨水系統(tǒng)的選用 選擇建筑物屋面雨水排水系統(tǒng)時應根據建筑物的類型、建筑結構形式、屋面面積大小、當?shù)貧夂驐l件以及生活生產的要求，經過技術經濟比較，本著既安全又經濟的原則

11、選擇雨水排水系統(tǒng)。 安全性是指能迅速、及時地將屋面雨水排至室外，屋面溢水頻率低，室內管道不漏水，地面不冒水是安全的。為此，密閉式系統(tǒng)優(yōu)于敞開式系統(tǒng)，外排水系統(tǒng)優(yōu)于內排水系統(tǒng)。堰流斗重力流排水系統(tǒng)的安全可靠性最差。 經濟是指在滿足安全的前提下，系統(tǒng)的造價低，壽命長。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)二、 建筑雨水排水系統(tǒng)水力計算1. 屋面雨水量計算 屋面雨水量是設計計算雨水排水系統(tǒng)的重要數(shù)據。雨水量的大小與本地區(qū)設計暴雨程度、屋面匯水面積及屋面蓄積能力系數(shù)后有關，可按以下公式計算：式中 雨水設計流量，L/s； 匯水面積，m2； 當?shù)亟涤隁v時5min的降雨強度，L/（s100m2)； 第四章 建筑屋面

12、雨水排水系統(tǒng)10051qFKqwrrqwF5q設計重現(xiàn)期為一年時屋面蓄積能力的系數(shù)； (坡度小于2.5的平屋面后=1.0；坡度大于及等于2.5的斜屋面后=1.52.0)。式中 小時降雨厚度（mm/h） 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)1K360051hFKqwr5536qh 5h（1）設計暴雨強度 暴雨強度是指單位時間降落到地面的雨水深度。式中 暴雨(降雨)強度，mm/min； 設計重現(xiàn)期，a； 降雨歷時(屋面雨水集水時間)，min； 、 、 、 當?shù)亟涤陞?shù)。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng))()lg1 (1btnpCAiiptA1bCn 設計暴雨強度公式中有設計重現(xiàn)期和降雨歷時兩個參數(shù)。設計重現(xiàn)

13、期一般性建筑物屋面采用25a，重要公共建筑屋面不小于10a，工業(yè)廠房屋面雨水排水設計重現(xiàn)期應根據生產工藝、重要程度等因素確定，屋面雨水集水時間按5 min計算。 在工程設計上，暴雨強度常用單位時間單位面積上的降雨體積表示，符號為，單位為L/（s104m2)。一般降雨歷時為5 min時的暴雨強度用符號 表示。 我國部分城市值見建筑給水排水設計手冊。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)iq67. 155q（2）匯水面積 屋面的匯水面積按屋面的水平投影面積計算。高出屋面的側墻匯水面積按以下方面計算：一側有側墻，按側墻面積的5折算成匯水面積；兩面積相對并且高度相等的側墻，可不計人匯水面積；兩面相鄰側墻，按兩

14、側墻面積的平方和的平方根的50折算成匯水面積；兩側面相對不同高度的側墻，按高出低墻上面面積的50折算成匯水面積；三面?zhèn)葔?，按最低墻頂以下的中間墻面積的50加上、兩種情況最低墻的墻頂以上墻面面積值； 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)四面?zhèn)葔?，最低墻頂以下面積不計入，增加、及的情況最低墻以上的面積。（3）廢水量換算 排入室內雨水管中的生產廢水量如大于5%的雨水量時，雨水管的設計流量應以雨水量和生產廢水量之和計，一般可將廢水量換算成為“當量匯水面積”： 式中 當量匯水面積，m2； 生產廢水流量，L/s； 換算系數(shù)，m2s/L，見書表4.1。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)QwCKF CFKQw（4）溢流口

15、排水量 溢流口排水量按下式計算式中 溢流口的排水量，L/s； 溢流口前堰上水頭，m； 溢流口寬度，m； 流量系數(shù)，一般可采用320。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)HgmbqrL2312rLq1Hbm2.2.建筑雨水外排水系統(tǒng)水力計算建筑雨水外排水系統(tǒng)水力計算（1）檐溝外排水設計計算 根據屋面坡向和建筑物立面要求，按經驗布置雨落管，劃分并計算每根雨落管的匯水面積，計算每根雨落管需排泄的雨水量。查下表，確定雨落管管徑。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)管徑（mm） 75100125150200最大設計泄流量 (L/s)919294275（2）天溝外排水設計計算 天溝外排水系統(tǒng)水力計算的目的，是在已知屋

16、面需要排泄的雨水量及天溝坡度的情況下，確定天溝的斷面尺寸、雨水斗及立管管徑。天溝內水流速： 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)21321iRnV 式中 天溝中水流速度，m/s； 水力半徑，m； 天溝坡度； 天溝的租糙系數(shù)，見下表。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)壁面材料的種類表面粗糙系數(shù)n值水泥砂漿光滑抹面混凝土槽0.012普通水泥砂漿抹面混凝土槽00120.013無抹面混凝土槽0.0140.017噴漿護面混凝土槽0.0160.021表面不整齊的混凝土槽0.020豆砂瀝青瑪蹄脂混凝土槽0.025VRin天溝過水斷面面積計算：式中 天溝過水斷面積，m2； 天溝中水流速度，m/s； 天溝排除雨水流量，L/

17、s，其中 。 屋面的匯水面積，m2； 天溝長度，m； 廠房跨度，m。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)vwqr1000wVqrLBF FLB 天溝過水斷面的形式多采用是矩形、梯形、三角形、半圓形，其尺寸應由計算確定。天溝應有不小于50100mm的保護高度，天溝起點水深不宜小于80mm。天溝的坡度 天溝的坡度視屋頂情況而定，一般采用0.0030.006，當天溝較長時，天溝的坡度不能過大，但是最小坡度不得小于0.003。天溝排水立管 天溝排水立管的管徑可按書表4.2選用。溢流口 天溝末端山墻、女兒墻上設置溢流口，用以排泄立管來不及排除的雨水量，其排水能力可按寬頂堰計算。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)3

18、.建筑雨水內排水系統(tǒng)水力計算 雨水內排水系統(tǒng)水力計算的任務主要是選擇布置雨水斗，布置并計算確定連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管的管徑。（1）單斗和多斗雨水排水系統(tǒng) 雨水斗 斗前水深一般不超過100mm。書表4.4是在雨水斗前水深約83.7 mm時，實驗得到的一個雨水斗最大允許泄流量，可在計算時選用。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)屋面雨水斗的設計流量可用下式計算。式中 雨水斗的泄流量，L/s； 雨水斗的匯水面積，m2； 小時降雨厚度，mm/h； 屋面蓄積能力系數(shù)； (坡度小于2.5的平屋面后=1.0；坡度大于及等于2.5的斜屋面后=1.52.0)。 根據上式和書表4.4，對于不同的小時降雨厚

19、度，可計算出單斗的最大匯水面積見書表4.5，以及多斗的最大匯水面積見書表4.6。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)36001HFKqdddqdFH1K連接管 一般情況下，一根連接管上接一個雨水斗，因此連接管的管徑不必計算?？刹捎门c雨水斗出口直徑相同。 懸吊管 懸吊管的排水流量與連接雨水斗的數(shù)量和雨水斗至立管的距離有關。連接雨水斗數(shù)量多，則水斗摻氣量大，水流阻力大；雨水斗至立管遠，則水流阻力大，所以懸吊管的排水流量小。一般單斗系統(tǒng)的泄水能力，可比同樣情況下的多斗系統(tǒng)增大20%左右。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 書表4.7給出了在后 =1， =l00mm/h情況下，管道充滿度0.8，敷設坡度不得小于

20、0.005和管內壁粗糙系數(shù)n=0.013多斗系統(tǒng)懸吊管最大允許匯水面積、懸吊 管管徑及坡度，可供設計時選用。 當屋面蓄積能力系數(shù)后1時，應將實際匯水面積折算成相當于后=1時的匯水面積。 式中 相當于后=1時的匯水面積，m2； 實際匯水面積，m2； 屋面蓄積能力系數(shù)。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)1KHFKF1FFK1 當該地小時降雨厚度100 mm/h時，應按下式將匯水面積或換算成=100mm/h的匯水面積，然后再查書表4.7，確定懸吊管的管徑和坡度。式中 相當于=100 mm/h時的匯水面積，m2； 、 含義同前。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)100100FFH F100FH立管 摻氣水流通

21、過懸吊管流入立管形成極為復雜的流態(tài)，使立管上部為負壓，下部為正壓，因而立管處于壓力流狀態(tài)，其泄水能力較大。當立管只連接一根懸吊管時，立管管徑不得小于懸吊管管徑，可與懸吊管管徑相同，其泄流量還應滿足書表4.2的要求。如果一根立管連接兩根懸吊管時，應先計算立管的匯水面積，再根據小時降雨厚度查書表4.8確定立管管徑。排出管 排出管的管徑一般采用與立管管徑相同，不必另行計算。如果加大一號管徑，可以改善管道排水的水力條件，減小水頭損失，增加立管的泄水能力，對整個架空管系排水有利。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)埋地管 由架空管道系統(tǒng)流來的雨水摻有空氣，抵達檢查井時，水流速度降低，放出部分摻氣，阻礙水流排放

22、，為了排水暢通，埋地管中應留有過氣斷面面積，采用建筑排水橫管的計算方法，控制最大計算充滿度（見書表4.9）和最小坡度（見書表3.14）。此外在起端幾個檢查井的排出管上設置放氣井，以防檢查井冒水。 埋地管的水力計算也可采用書表4.10進行。該表是按重力流，降雨強度100mmh，按規(guī)定的最大充滿度和坡度制成的。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)（2）虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設計計算 虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)按壓力流進行計算，應充分利用系統(tǒng)提供的可利用水頭，以滿足流速和水頭損失允許值的要求。水力計算的目的是合理確定管徑，降低造價，使系統(tǒng)各節(jié)點由不同支路計算的壓力差限定在一定的范圍內，保證系統(tǒng)安全、可靠、正常

23、地工作。 虹吸式雨水系統(tǒng)水力計算一般規(guī)定 a.雨水斗的設置: 虹吸式雨水斗應設置在天溝或檐溝內，天溝的寬度和深度應按雨水斗的安裝要求確定，一般溝的寬度不小于550mm，溝的深度不小于300mm。一個計算匯水面積內 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) ，不論其面積大小，均應設置不少于兩個雨水斗，而且雨水斗之間的距離不應大于20m。屋面匯水最低處應至少設置一個雨水斗，同一系統(tǒng)中的雨水斗宜在同一水平面上。b.幾何高度: 懸吊管應低于雨水斗的出口lm以上；雨水排水管道中的總水頭損失與流出水頭之和不得大于雨水管進、出口的幾何高差。c.水流速度: 系統(tǒng)中的所有管段，管道內的設計最小流速應大于lm/s，以使管道有

24、良好的自凈能力。最大流速常發(fā)生在 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 立管上，立管的設計流速宜小于6m/s，但不宜小于2.2m/s，以減小水流動時的噪聲，最大不宜大于10m/s。立管底部接至室外窨井的排出管管內流速不宜大于1.5m/s。雨水管系的出口應放大管徑，出口的水流速度不宜大于18m/s，以減少水流對排水井的沖擊，如出口速度大于18m/s，應采取消能措施，宜通過消能井溢流至室外排水管道。d.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 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng) 管交點(轉折點)處

25、的最大負壓值，對于金屬管道不得大于80kPa；對于塑料管道應視產品的力學性能而定，但不得大于70kPa。管段計算所得壓力值應基本平衡，即系統(tǒng)中各節(jié)點的上游不同支路的計算水頭損失之差，在管徑小于等于DN75時，不應大于10kPa；管徑小于等于DNl00時，不應大于5kPa。否則應調整管徑重新計算。計算公式 a.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)因雨水斗的結構、尺寸、材質不同而有所差別。國產的虹吸式雨水斗的局部阻力系數(shù)見書表4.11，雨水斗額定流量與斗前水深見書表4.12。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)b.管段壓力計算 虹吸式雨水系統(tǒng)管道中任一斷面處，壓力水頭按伯努里方

26、程進行計算。如下圖所示，天溝水面和任一計算斷面x斷面之間的伯努里方程為： 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)式中 天溝水面處的壓力，為大氣壓， ； 管道計算斷面x斷面處的壓力水頭，mH20； 天溝水面至管道xx斷面的高差，mH20； H 天溝水面距離雨水系統(tǒng)排出口的高差，m； 計算斷面x斷面距離雨水系統(tǒng)排出口的高差，m； 天溝水面的下降速度，可忽略不計，m/s； xx斷面處管道中的水流速度，m/s； 天溝水面至管道xx斷面之間的水頭損失，mH20。 第四章 建筑屋面雨水排水系統(tǒng)xxxxhgupHgupH1221122xxxxhguhp12201p1pxpxhxH1uxuxh1c.沿程水頭損失 虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)一