建筑屋面雨水排水系统教程

4.1屋面雨水系统的分类与组成4.2雨水内排水系统中水气流动的物理现象4.3雨水排水系统的水力计算4.4压力流（虹吸式）雨水排水系统

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概述建筑雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活和生产活动。本章将对建筑物各种形式的雨水排水系统进行系统介绍。屋面雨水系统按照管道的设置位置不同可分为外排水系统、内排水系统。屋面雨水系统外排水系统内排水系统4.1屋面雨水排水系统的分类与组成

按照雨水在管道内的流态不同可分为：屋面雨水系统压力流重力无压流重力半有压流4.1.1屋面雨水排水系统分类

按屋面的排水条件分檐沟、天沟和无沟排水。屋面雨水系统外排水系统无沟外排水檐沟外排水天沟外排水

按出户埋地横干管是否有自由水面分为敞开式和密闭式排水系统。屋面雨水系统密闭式排水系统敞开式排水系统

按一根立管连接的雨水斗数量分为单斗系统和多斗排水系统。屋面雨水系统多斗系统单斗系统1.檐沟外排水一般用于居住建筑，屋面面积比较小的公共建筑和单跨工业建筑，屋面雨水汇集到屋顶的檐沟里，然后流入雨落管，沿雨落管排泄到地下管沟或排到地面。檐沟外排水雨水斗承雨斗檐沟立管4.1.2建筑雨水排水系统的组成天沟一般用于排除大型屋面的雨、雪水。特别是多跨度的厂房屋面，多采用天沟外排水。溢流口山墙泄压管消能池检查井2.天沟外排水

所谓天沟，是指屋面上在构造上形成的排水沟，接受屋面的雨雪水。雨雪水沿天沟流向建筑物的两端，经墙外的立管排到地面或排到雨水道。天沟消能池检查井雨水斗沉降缝

2.天沟外排水雨水水内内排排水水系系统统内排水水是是指指屋面面设设雨雨水水斗斗，，雨雨水水管管道道设设置置在在建建筑筑内内部部的雨雨水水排排水水系系统统。。雨水水内内排排水水系系统统适适用用于于屋屋面面跨跨度度大大、、屋屋面面曲曲折折（（壳壳形形、、锯锯齿齿形形））、、屋屋面面有有天天窗窗等等设置置天天沟沟有有困困难难的情情况况，，以以及及高高层层建建筑筑、、建建筑筑立立面面要要求求比比较较高高的的建建筑筑、、大大屋屋顶顶建建筑筑、、寒寒冷冷地地区区的的建建筑筑等等不宜宜在在室室外外设设置置雨雨水水立立管管的情情况况，，多多采采用用内内排排水水。。3雨水水内内排排水水系系统统↓单斗斗雨雨水水排排水水系系统统系系统统：：悬吊吊管管上上只只连连接接单单个个雨雨水水斗斗的的系系统统。。↓↓↓多斗斗雨雨水水排排水水系系统统系系统统：：悬吊吊管管上上连连接接多个个雨雨水水斗斗（一一般般不不得得多多于于4个））的系系统统。。在条条件件允允许许的的情情况况下下，，应应尽尽量量采采用用单单斗斗排排水水，，以充充分分发发挥挥管管道道系系统统的的排排水水能能力力，，单单斗斗系系统统的的排排水水能力力大大于于多多斗斗系系统统。。多多斗斗系系统统的的排排水水量量大大约约为为单单斗斗的80%。内排排水水系系统统由由天天沟沟、、雨雨水水斗斗、、连连接接管管、、悬悬吊吊管管、、立管管、、排排出出管管等等部部分分组组成成。。1.雨水水斗斗雨水水斗斗是是整整个个雨雨水水管管道道系系统统的的进进水水口口，，主主要要作作用是是最最大大限限度度的的排排泄泄雨雨、、雪雪水水；；对对进进水水具具有有整整流流、、导流作用用，使水水流平稳稳，以减减少系统统的掺气气；同时时具有拦截截粗大杂杂质的作作用。目目前国内内常用的的雨水斗斗为65型、79型、87型雨水斗、平平蓖雨水水斗、虹虹吸式雨雨水斗等.整流罩下沉式雨雨水斗进水格栅栅排出管虹吸式雨雨水斗内排水系系统组成成2.连接管连接雨水水斗与悬悬吊管的的短管。。3.悬吊管悬吊管与与连接管管和雨水水立管连连接，见见雨水内内排水系统图图，对于于一些重重要的厂厂房，不不允许室室内检查查井冒水，，不能设设置埋地地横管时时，必须须设置悬悬吊管。。4.立管接纳雨水水斗或悬悬吊管的的雨水，，与排出出管连接接。5.排出管将立管的的水输送送到地下下管道中中，雨水水排出管管设计时，要要留有一一定的余余地。6.埋地横管管密闭系统统一般采采用悬吊吊管架空空排至室室外的，，不设埋地横横管；敞敞开系统统，室内内设有检检查井，，检查井井之间的管管为埋地地敷设。。7.附属构筑筑物：检检查井、、检查口口、排气气井雨水常常常把屋顶顶的一些些杂物冲冲进管道道，为便便于清通，室内雨水水埋地管管之间要设置检检查井。。设计时时应注意，，为防止止检查井井冒水，，检查井井深度不得小于于0.7m。检查井井内接管管应采用用管顶平平接，而而且平面面上水流转角角不得小于于135ºº。具体方式式见下页页示意图图所示检查井内内接管方方式135ºº屋面雨水水排除必必须按重重力流或或压力流流设计。。檐沟外外排水系系统应按按重力流流设计；；工业厂厂房、库库房、公公共建筑筑的大型型屋面雨雨水排水水、长天天沟外排排水系统统宜按压压力流设设计；内内排水系系统可按按重力流流或压力力流设计计；大屋屋面工业业厂房和和公共建建筑宜按按多斗压压力流设设计，且且同一压压力流系系统的雨雨水斗宜宜设置在在同一水水平面上上。高层建筑筑屋面雨雨水排水水宜按重重力流设设计。高高层建筑筑裙房屋屋面的雨雨水应单单独排放放。阳台台排水系系统应单单独设置置，阳台台雨水立立管底部部应间接接排水。。４.1.3雨水排出出系统的的选用单斗雨水水排水系系统：悬吊管上上连接单单个雨水水斗的雨雨水排水水系统。。雨水斗水水气流动动状态：：降雨过程程中，随随着降雨雨历时的的延长，，雨水斗斗泄流量量Qy与天沟水水深h、掺气量量比K、雨水入入口处压压力值P1、流量递递增时间间t等诸参数数的关系系见下页页图。4.2内排水系系统中的的水气流流动物理理现象4.2.1单斗雨水水系统QyQykP1QLj泄流量Qy与各个参参数之间间的关系系—１k—渗气量比比。P1—雨水入口口处压力力值。kQyQyhL1ttBtAABQLjh泄流量Qy与各个参参数之间的的关系—２h—天沟水深深hL1—临界水深深T—流量递增增时间悬吊管系系统水气气流状态态悬吊管的的泄流能能力远小小于立管管，随着着天沟水水深的变变化，悬悬吊管内内出现不不同的压力状态态：重力流状状态气水混合合两相流压力流状状态重力流状状态：天沟水深深比较小小时，雨雨水进入入雨水斗斗时呈自由堰流流状态，悬吊管管内空气贯通通，为不满满流的重重力流状状态。气水混合合两相流流：天沟水位位增加，，泄流量量增大，，悬吊管管内压力力会出现现壅水状态态的气水水两相流流。如立管管中形成成水塞，，则会产产生抽吸吸作用，，利于雨水的排排泄。压力流状状态：满流时为为压力流流。多斗系统统雨水排排水系统统：一根悬吊吊管上接接几个（（一般不不超过4个）雨水水斗。特点：一根悬吊吊管上的的不同位置置的雨水斗斗的泄流流能力不不同，距距离立管管越远的的雨水斗斗，泄流流量越小小，距离离立管越越近的雨雨水斗泄泄流量越越大。4.2.2多斗雨水水排水系系统1.设计暴雨雨强度q设计暴雨雨强度公公式中应应有重现期p和屋面集水水时间t两个参数数。设计计重现期期应根据据生产工工艺及建建筑物的的性质确确定，一般采用用一年，工业建建筑可参参考下页页表各种种数据确确定。4.3雨水排水水系统的的水力计计算4.3.1雨水量计计算2.汇水面积积F(m2)屋面汇水水面积一一般较小小，一般般以m2计算。屋屋面有一一定的坡坡度，汇汇水面积积应按照照水平投投影面积积计算。。3.渲泄能力力系数k1设计重现现期为一一年，屋屋面坡度度小于2.5%时，k1取1.0；屋面坡坡度大于于2.5%时，k1取1.5～2.0。4.3雨水排水水系统的的水力计计算4.3.1雨水量计计算4.雨水量计计算公式式——屋面雨水水设计流流量，L/s;——屋面设计计汇水面面积，m2；——当地降雨雨历时5min时的暴雨雨强度,L/（s•104m2）；——当地降雨雨历时5min时的小时时降雨厚厚度,mm/h;——设计重现现期为一一年时的的屋面渲渲泄能力力系数。。QFq5h5k1根据屋面坡度度和建筑无无立面要要求等情情况，按按经验布布置立管管，划分分并计算算每根立立管的汇水面积积，计算每每根立管管需排泄泄的雨水水量Q。查下表表使设计计雨水量量不大于于表中最大设计计泄流量量，确定雨雨水立管管管径。。管径（mm）75100125150200最大设计泄流量（L/s）919294275雨水立管管最大设设计泄流流量普通外排排水设计计计算屋面天沟沟为明渠渠排水时时，天沟沟水流流流速可按按明渠均流公式式计算：：天沟外排排水设计计计算——天沟水流流速度；；——水力半径径；——天沟坡度度；——天沟粗糙糙系数与与天沟材材料及施施工情况况有关；；（见下页页表格数数据）vRIn天沟壁面材料N水泥砂浆光滑抹面0.011普通水泥砂浆抹面0.012-0.013无抹面0.014-0.017喷浆护面0.016-0.021不整齐表面0.020豆砂沥青玛地脂表面0.025天沟外排排水设计计计算各种抹面面天沟n值1.雨水斗渲泄流量量与雨水水斗前水水深有关关，随水水深增大大而增大大，斗前前水深一一般不超超过100mm。下表是雨雨水斗前前水深83.7mm时，一个个雨水斗斗最大允允许泄流流量。雨水斗直径(mm)75100125150200单斗系统9.515.522.531.551.5多斗系统712182639天沟外排排水设计计计算2.连接管：：管径一般般和雨水水斗相同同，直接接选用。。3.悬吊管悬吊管的泄泄流量与连连接的雨水斗斗个数数、管管道坡坡度、管道长长度等因素素有关关。当建筑筑屋面面渲泄泄能力力系数数k1=1，5min小时降降雨厚厚度h5=100mm/h时，多多斗系系统悬悬吊管管最大大允许许汇水水面积积见附附录。。当建建筑屋屋面坡坡度大大于2.5%，渲泄能能力系系数k1不等于于1时，应应按汇汇水面面积折折算成成相当当于k1=1时的汇汇水面面积F´。4.立管立管连连接一一根悬悬吊管管时，，立管管管径径与悬悬吊管管管径相相同。若一一根立立管连连接两两根悬悬吊管管时，，应计计算立管的的汇水水面积积，再根根据5min小时降降雨厚厚度h5、“k1=1时立管管最大大允许许汇水水面积积表””确定定管径径。5.排出管管管径一般与与立管管相同同，为改改善排排水系系统的的泄水水能力力，也也可以以比立立管大大一级级。6.埋地管管为排水水通畅畅，坡坡度应应不小小于0.003。敞开开式排排水系系统按按非满满流设设计，，最大大允许许充满满度在在管径径小于于或等等于300mm时为0.50；管径径350～450mm时为0.65；管径大大于500mm时为0.80。密闭式式内排排水系系统按按满流流计算算。埋地管管计算算方法法和步步骤与与悬吊吊管相相同。。内排水水系统统设计计计算算包括括选择布布置雨雨水斗斗，布置置并确确定连接管管、悬悬吊管管、立立管、、排出出管和和埋地地管。根据最最大允允许泄泄流量量换算算成最大允允许汇汇水面面积：内排排水水系系统统设设计计计计算算（接接下下页页））N=3600/h5FQK1Nh5(mm/h)5060708090100110120140160180200N726051.445403632.73025.722.52018降雨雨强强度度h5与系系数数N的关关系系表表———最大大允允许许汇汇水水面面积积,m2；———最大大允允许许泄泄流流量量；；———渲泄泄能能力力系系数数；；———取决决于于5min小时时降降雨雨厚厚的的系系数数度度，，取取值值见见下下表表（接接上上页页））压力力流流排排水水系系统统，，同同一一系系统统的的雨雨水水斗斗应应在在同同一一水水平平面面上上，，长长天天沟沟外外排排水水系系统统宜宜按按单单斗斗压压力力流流设设计计；；密密闭闭式式内内排排水水系系统统，，宜宜按按压压力力流流排排水水系系统统设设计计；；单单斗斗压压力力流流排排水水系系统统应应采采用用65型和和79型雨雨水水斗斗；；多多斗斗压压力力流流排排水水系系统统应应采采用用多多斗斗压压力力流流排排水水型型雨雨水水斗斗，，其其排排水水负负荷荷和和状状态态应应符符合合下下表表的的要要求求。。4.4压力力流流（（虹虹吸吸式式））雨雨水水派派水水系系统统压力力流流屋屋面面雨雨水水排排水水管管道道总总水水头头损损失失与与流流出出水水头头之之和和不不得得大大于于雨雨水水管管进进、、出出口口的的几几何何高高差差；；悬悬吊吊管管的的水水头头损损失失不不得得＞＞80kPa。悬吊吊管管设设计计流流速速不不宜宜＜＜1m/s，立管管设设计计流流速速不不宜宜＞＞10m/s。压力力流流排排水水管管系系出出口口应应放放大大管管径径，，其其出出口口水水流流速速度度不不宜宜＞＞1.8m/s，如其其出出口口水水流流速速度度＞＞1.8m/s时，，应应采采取取消消能能措措施施。。压力力流流排排水水系系统统宜宜采采用用内内壁壁较较光光滑滑的的带带内内衬衬的的承承压压排排水水铸铸铁铁管管、、承承压压塑塑料料管管和和钢钢塑塑复复合合管管等等，，其其管管材材工工作作压压力力应应大大于于建建筑筑物物净净高高度度产产生生的的静静水水压压。。用用于于压压力力流流的的塑塑料料管管，，其其管管材材抗抗环环变变形形外外力力应应＞＞0.15MPa。单斗斗压压力力流流排排水水系系统统计计算算(1)单斗斗压压力力流流排排水水管管系系设设计计负负荷荷按按公公式式式中中Q———压力力流流管管道道负负荷荷，，L／s；D———管道道计计算算内内径径，，m；H———雨水水管管系系进进、、出出口口几几何何高高差差，，m；L———计算算管管道道长长度度，，m；g———重力力加加速速度度，，9.81m／s2；ζ———局部部阻阻力力系系数数，，65型、、79型雨雨水水斗斗ζ=1.00；λ———沿程程阻阻力力系系数数，，按按下下式式计计算算。。式中中λ———沿程程阻阻力力系系数数；；D———管道道计计算算内内径径，，m；g———重力力加加速速度度，，9.81m/s2；n———管道道内内壁壁粗粗糙糙系系数数。。２.多斗斗压压力力流流排排水水系系统统计计算算多斗斗压压力力流流排排水水系系统统设设计计计计算算的的基基本本要要求求与与单单斗斗压压力力流流排排水水系系统统相相同同，，但但多多斗斗压压力力流流排排水水管管系系各各节节点点的的上上游游不不同同支支路路的的计计算算水水头头损损失失之之差差，，在在管管径径≤≤DN75时，，不不应应＞＞10kPa；在在管管径径≥≥DN100时，，不不应应＞＞5kPa。式中中hy———