建筑屋面雨水排水系统总结

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

降落在建筑物屋面的雨水和雪水，特别是暴雨，在短时间内会形成积水，故需要设置屋面雨水排水系统，以便有组织，有系统的将屋面雨水及时输送到室外地面或室外，否则会造成四处溢流或屋面漏水，影响人们的生活和生产活动。本章将对建筑物各种形式的雨水排水系统进行系统介绍。

屋面雨水系统根据建筑内部是否有雨水管道可分为外排水系统、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.普通外排水一般用于普通住宅、一般的公共建筑和小型单跨厂房。普通外排水由檐沟和敷设在建筑物外墙的立管组成（如右图）

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

天沟外排水系统适用于长度不超过100m的多跨工业厂房。

溢流口山墙泄压管消能池检查井2.天沟外排水

由天沟，雨水斗和排水立管组成。（如图）天沟的排水断面形式应根据屋面情况而定，一般多为矩形和梯形。天沟的坡度不宜太大，以免天沟起端屋顶垫层过厚而增加结构的荷重；但也不宜过小，以免天沟抹面时局部出现倒坡，使雨水在天沟中积存，造成屋顶漏水。天沟的坡度一般为0.003—0.006.天沟设置应以建筑物伸缩缝，沉降缝和变形缝为屋面分水线，并在两分水线两侧分别设置。天沟长度一般不超过50米。为了排水安全，防止天沟末端积水太深，在天沟顶端应设置溢流口，溢流口比天沟上檐低50-100米。天沟消能池检查井雨水斗分水线

2.天沟外排水内排水内排水系系统一般般由雨水水斗，连连接管，，悬吊管管，立管管，排出出管，埋埋地干管管和附属属构筑物物几部分分组成（（如图所所示）。。3内排水内排水系系统由天天沟、雨雨水斗、、连接管管、悬吊吊管、立管、排排出管等等部分组组成。1.雨水水斗雨水斗是是一种雨雨水由此此进入雨雨水排水水管道的的专用装装置，设设在天沟沟或屋面面的最低低处。雨水斗有有重力式和虹吸式两类。重力式雨雨水斗为为65型、、79型型、87型雨3种内排水系系统组成成2.连接接管连接管是是雨水斗斗和悬吊吊管的一一段竖向向短管。。连接管管一般与与雨水斗斗同径，，连接管管应牢固固地固定定在建筑筑物的承承重结构构上，下下端用斜斜三通与与悬吊管管连接。。3.悬吊吊管悬吊管是是悬吊在在屋架，，楼板和和梁下或或架空在在柱上的的雨水横横管。悬吊管连连接雨水水斗和排排水立管管，其管管径不小小于连接接管管径径，也不不应大于于300mm.4.立管管承接雨水水斗或悬悬吊管流流来的雨雨水，与与排出管管连接。。5.排出出管排出管是是立管和和检查井井间的一一段有较较大坡度度的横向向管道，，其管径径不小于于立管管管径。6.埋地地横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.附属属构筑物物：检查查井、检检查口、、排气井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135º。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选择建筑筑屋面雨雨水排水水系统时时应根据据建筑屋屋的类型型、建筑筑结构形形式、屋屋面面积积大小、、当地气气候条件件以及生生活生产产的要求求，经过过技术经经济比较较，本着着安全又又经济的的原则来来选择雨雨水排水水系统。。通常情情况下密密闭系统统优于敞敞开式系系统，外外排水系系统优于于内排水水系统。。４.1.3雨雨水排排出系统统的选用用单斗雨水水排水系系统：悬悬吊管上上连接单单个雨水水斗的雨雨水排水水系统。。降雨开始始后，降降落到屋屋面的雨雨水沿屋屋面径流流到天沟沟，再沿沿天沟流流到雨水水斗，随随降雨历历时的延延长，雨雨水斗斗斗前水深深不断增增加，进进气口不不断减小小，系统统的泄流流量Q、、压力P和掺气气比K随随之变化化见下图图。4.2内排水系系统中的的水气流流动物理理现象雨水从从屋面面暴露露于大大气中中的雨雨水斗斗用管管道输输送到到大气气接触触的雨雨水井井或地地面，，其间间没有有能量量输入入，水水体的的这种种流动动通常常称为为重力力流动动。4.2.1单斗雨雨水系系统QQkP泄流量量Q与各个个参数数之间间的关关系——１k—渗渗气量量比。。P—雨雨水入入口处处压力力值。。hQQttBtAABQA泄流量量Q与与各个个参数之间间的关关系——２h—天天沟水水深t—流流量递递增时时间QB掺气比比是指指进入入雨水水斗的的空气气量与与雨水水量的的比值值。1)降降雨开开始到到掺气气比最最大的的初始始阶段段（图图a））3.按按历时时t可可将泄泄流状状态分分为2)掺掺气比比最大大到掺掺气比比为零零的过过度阶阶段(图b)3)不不掺气气的饱饱和阶阶段(图c)①雨水水斗和和连接接管：：斗前前水浅浅，掺掺气比比急剧剧上升升,连连接接管压压力小小且化化缓慢慢。②悬吊吊管与与立管管：两两者管管内压压力变变化均均很小小，呈呈波浪浪流，，脉动动流。。③埋地地干管管：同同悬吊吊管相相似。。呈波波浪流流、脉脉动流流.压压力变变化小小由以分分析可可以看看出，，单斗斗雨水水系统统的初初始阶阶段，，雨水水排水水系统统的泄泄流量量小，，管内内气流流畅通通，压压力稳稳定，，雨水水重力力流动动，是是水气气两相相重力力无压压流1.初初始阶阶段2.过过渡阶阶段①雨水水斗和和连接接管：：雨水水斗泄泄流量量增加加，充充水率率增大大，掺掺气比比减小小。连连接管管内形形成水水塞，，出现现负压压抽力力、压压力增增加较较快。。②悬吊吊管与与立管管：悬悬吊管管水头头损失失迅速速增加加，管管内压压力不不断增增大，，悬吊吊管起起端呈呈正压压，末末端和和立管管上部部负压压，在在悬吊吊管末末端与与立管管连接接处负负压最最大。。立管管内负负压减减小，，至某某一高高度时时压力力为0.再再向下下压力力为正正在立立管底底部正正压力力最大大。③埋地地干管管：水水中气气泡的的能量量减小小，逐逐渐从从水中中分离离出来来，聚聚集在在管道道断面面上部部形形成气气室，，并具具有压压力作作用在在管道道内雨雨水液液面上上。由以分分析可可以看看出，，单斗斗雨水水系统统的过过度阶阶段的的泄流流较大，，管管内内气气不不畅畅通通，，管管内内压压力力不不稳稳定定，，变变化化大大，，雨雨水水靠靠重重力力和负负压压抽抽吸吸流流动动，，是是水水气气两两相相重重力力半半有有压压流流。。3.饱饱和和阶阶段段①雨雨水水斗斗和和连连接接管管：：雨雨水水斗斗完完全全淹淹没没不不进进气气，，此此时时水水不不掺掺气气，，管管内内满满流流，，泄泄流流量量最最大大。。②悬悬吊吊管管与与立立管管：：随随悬悬吊吊管管的的延延伸伸，，管管内内压压力力逐逐渐渐减减小小，，负负压压增增大大，，至至悬悬吊吊管管与与立立管管的的连连接接处处负负压压最最大大，，形形成成虹虹吸吸。。立立管管内内的的压压力力变变化化规规律律与与过过度度阶阶段段末末端端相相似似，，由由负负压压逐逐渐渐增增加加到到正正压压。。在在立立管管与与埋埋地地管管连连接接处处达达到到最最大大正正压压。。③埋埋地地干干管管：：水水头头损损失失不不断断增增加加，，管管内内正正压压值值不不断断减减少少。。由以以分分析析可可以以看看出出，，单单斗斗雨雨水水系系统统饱饱和和阶阶段段的的雨雨水水斗斗完完全全淹淹没没，，管管内内满满流流不不掺掺气气，，雨雨水水排排水水系系统统的的泄泄流流量量达达到到最最大大，，雨雨水水主主要要靠靠负负压压抽抽吸吸流流动动，，是是水水单单相相压压力力流流。。通过过以以上上各各个个阶阶段段的的分分析析可可知知压压力力流流状状态态下下系系统统泄泄流流量量最最大大，，重重力力流流时时泄泄流流量量最最小小；；系系统统最最大大的的负负压压在在悬悬吊吊管管与与立立管管的的连连接接处处，，最最大大正正压压在在立立管管与与埋埋地地横横干干管管的的连连接接处处。。多斗斗系系统统雨雨水水排排水水系系统统：：一根根悬悬吊吊管管上上接接几几个个（（一一般般不不超超过过4个个））雨雨水水斗斗。。特点点：：一根根悬悬吊吊管管上上的的不同同位位置置的雨雨水水斗斗的的泄泄流流能能力力不不同同，，距距离离立立管管越越远远的的雨雨水水斗斗，，泄泄流流量量越越小小，，距距离离立立管管越越近近的的雨雨水水斗斗泄泄流流量量越越大大。。4.2.2多斗斗雨雨水水排排水水系系统统4.3.1雨水水量量计计算算其值值与与该该地地暴暴雨雨强强度度q、、汇汇水水面面积积F以以及及径径流流系系数数有有关关，，屋屋面面径径流流系系数数一一般般取取=0.91.设计计暴暴雨雨强强度度q设计计暴暴雨雨强强度度公公式式中中有有设设计计重重现现期期P和和屋屋面面给给水水时时间间t两两个个参参数数，，P一一般般为为2-5年年，，重重要要建建筑筑不不小小于于10年年，，在在我我国国屋屋面面给给水水时时间间按按5min计计算算。。4.3雨水水排排水水系系统统的的水水力力计计算算2.汇水水面面积积F(m2)①对对于于一一定定坡坡度度的的屋屋面面，，汇汇水水面面积积按按水水平平投投影影面面积积计计算算。。②高高出出屋屋面面的的侧侧墙墙，，应应附附加加其其最最大大受受雨雨面面正正投投影影的的一一半半作作为为有效效汇汇水水面面积积计计算算。。③窗窗井井、、贴贴近近高高层层建建筑筑外外墙墙的的地地下下汽汽车车库库出出入入口口坡坡道道和和应应附附加其其高高出出部部分分侧侧墙墙面面积积的的1/2。。④同同一一汇汇水水区区内内高高出出的的侧侧墙墙多多于于一一面面时时，，按按有有效效受受水水侧侧墙墙面面积的的1/2折折算算汇汇水水面面积积。。4.3雨水水排排水水系系统统的的水水力力计计算算3.雨水水量量计计算算公公式式———屋面面雨雨水水设设计计流流量量，，L/s;———屋面面设设计计汇汇水水面面积积，，m2；———当地地降降雨雨历历时时5min时时的的暴暴雨雨强强度度,L/（（s••104m2）；；———当地地降降雨雨历历时时5min时时的的小小时时降降雨雨厚厚度度,mm/h;———设计计重重现现期期为为一一年年时时的的屋屋面面渲渲泄泄能能力力系系数数。。QFq5h5k14.3.2系统统计计算算原原理理和和参参数数1.雨雨水水斗斗泄泄水水量量·排水水状状态态是是自自由由堰堰流流，，排排水水量量大大小小与与进进水水口口直直径径和和斗斗前前水水深深有有关关·在在半半有有压压流流和和压压力力流流状状态态下下2、、天天沟沟流流量量流速速可可按按明明渠渠均均匀匀流流计计算算公公式式计计算算3、、横横管管包括括悬悬吊吊管管、、管管道道层层的的混混合合管管、、埋埋地地横横干干管管和和出出户户管管，，近近似似地地按按圆圆管管均均匀匀流流计计算算4、、重重力力流流状状态态下下雨雨水水排排水水立立管管按按水水膜膜流流计计算算5、、溢溢流流口口溢流流口口排排水水能能力力应应不不小小于于50年年重重现现期期的的雨雨水水量量4.3.3设设计计计计算算步步骤骤1.普普通通外外排排水水系系统统（（宜宜按按重重力力无无压压流流系系统统设设计计））(1)根根据据屋屋面面坡坡度度和和建建筑筑物物里里面面要要求求，，布布置置立立管，，立立管管间间距距8~12m。。(2)计计算每根根立管的的汇水面面积。(3)求求每根立立管的泄泄水量。。(4)按按堰流式式斗雨水水系统查查附录14确定定立管管管径。2.天沟沟外排水水（宜按按重力伴伴有压流流系统设设计）其设计计计算算步骤骤如下下：（1））计算算过水水断面面积ωω。（2））求流流速v。（3））求天天沟允允许通通过的的流量量Q允允。（4））计算算汇水水面积积F。。（5））由Q1≥≥Q=，，求5min的的暴雨雨强度度q5。(6)求计计算重重现期期P计计，若若计算算重现现期大大于等等于设设计重重现期期P设设；确确定立立管管管径；；若计计算重重现期期小于于设计计重现现期P设，，改变变天沟沟几何何尺寸寸，增增大过过水断断面积积，重重新计计算，，校核核重现现期。。另一种种是已已经确确定天天沟的的长度度、坡坡度、、材料料、汇汇水面面积和设设计重重现期期，确确定天天沟的的形状状和几几何尺尺寸，，其设设计计算算步骤骤如下下：（1））确定定分水水线求求每条条天沟沟的汇汇水面面积F。（2））求5min的的暴雨雨强度度q5。（3））求天天沟设设计流流量Q设。。（4））初步步确定定天沟沟形状状和几几何尺尺寸。。（5））求天天沟过过水断断水面面积ωω。（6））求流流速v。（7））求天天沟允允许通通过的的流量量Q允允。（8））若天天沟的的设计计流量量Q设设小于于等于于天沟沟允许许通过过的流流量Q允，确确定立立管管管径；；若天天沟的的设计计流量量Q设设大于于天沟沟允许许通过的的流流量Q允，，改变变天沟沟的形形状和和几何何尺寸寸，增增大天天沟的过水水断水水面积积w，，重新新计算算。3.重重力流流和重重力半半有压压流内内排水水系统统重力流流和重重力半半有压压流内内排水水系统统具体体的设设计步步骤如如下：：（1））根据据建筑筑物内内部墙墙、梁梁、柱柱的位位置，，屋面面的构构造和和坡度度划分分为几几个系系统，，确定定立管管的数数量和和位置置。（2））根据据各个个系统统的汇汇水面面积，，查附附录15确确定雨雨水斗斗的规规格和和数量量。（3））确定定连接接管管管径，，连接接管管管径与与雨水水斗出出水管管管径径相同同。对对于单单斗系系统。。悬吊吊管、、立管管、排排除横横管的的管径径均与与连接接管管管径相相同。。（4））计算算悬吊吊管连连接的的雨水水斗流流量之之和，，确定定（重重力流流）或或（重重力有有压流流）水水力坡坡度，，查附附录11或或附录录12，确确定悬悬吊管管的管管径，，选调调管的的管径径宜保保持不不变。。（5)计算算立管管连接接的雨雨水斗斗泄流流量之之和，，查立立管最最大允允许泄泄流量量表确确定立立管管管径与与悬吊吊管管管径相相同。。(6)排出出管管管径一一般与与立管管管径径相同同，如如果为为了改改善整整个雨雨水排排水系系统的的泄水水能力力，排排出管管也可可以比比立管管放大大1级级管径径。(7)计算算埋地地干管管的设设计排排水量量，确确定（（重力力流））或计计算（（重力力有压压流））水力力坡度度，为为保障障排水水通畅畅，埋埋地管管坡度度应不不小于于0.003，，查附附录13确确定埋埋地干干管的的管径径。4.4压力力流（（虹吸吸式））雨水水排水水系统统1.雨雨水斗斗水气气流动动状态态压力流流屋面面雨水水排水水系统统采用用虹吸吸式雨雨水斗斗，管管道中中是全全充满满的压力力流的的压力力流状状态。。2.悬悬吊管管水气气流动动状态态在悬吊吊管中中，水水流从从悬吊吊管的的最远远端向向立管管方向向运动动，沿沿流动动方向，，水头头损失失迅速速增加加,管内内呈不不断增增大的的负压压，在在与立立管的的交叉点点处负负压最最大。3.立立管和和排水水管水水气流流动状状态从立管管与悬悬吊管管交点点向下下立管管内的的负压压值也也随之之很快快减少少至零，继继之出出现逐逐渐增增加的的正压压，立立管底底部达达到最最大值值后再再逐渐渐减少，，正压压逐渐渐被消消耗，，至排排水井井处与与大气气相通通，管管道中中的压压力为零零。4.压压力流流雨水水排水水系统统的适适用条条件适用条条件如如下：：（1））雨水水排水水系统统应优优先考考虑外外排水水，但但要先先征得得建筑筑师同同意。。（2））屋面面集水水优先先考虑虑天沟沟形式式，雨雨水斗斗应设设置与与天沟沟内。。（3））虹吸吸式屋屋面雨雨水排排水系系统适适用与与大型型屋面面的库库房、、工业业厂房、公公共建建筑等等。（4））不允允许室室内冒冒水的的建筑筑，应应采用用密闭闭系统统或外外排水水系统统，不得采采用敞敞开式式内排排水系系统。。（5））87型雨雨水斗斗系统统和虹虹吸式式压力力流系系统应应采用用密闭闭系统统。（6））寒冷冷地区区应尽尽量采采用内内排水水系统统。（7））单斗斗与多多斗系系统比比较，，一般般情况况下，，优先先采用用单斗斗系统统。但虹吸吸式雨雨水系系统悬悬吊管管上接接入的的雨水水斗数数量一一般不不受限限制。。5.雨雨水排排水系系统的的设置置（1））雨水水斗的的设置置布置：：应以以伸缩缩缝或或沉降降缝作作为排排水分分水线线，否否则应应在该该缝两两侧各各设置置一个个雨水水斗。。天沟沟坡度度宜在在0.003——0.006之之间，，沟沟宽不不小于于550mm,沟深深不小小于300mm.（2））连接接管连接管管应牢牢固地地固定定在建建筑物物的承承重结结构上上，其管径径一般般与雨雨水斗斗短管管的管管径相相同，，但不不宜小小于100mm。。（3））悬吊吊管宜设置置不小小于0.003的坡坡度，，以便便管道道排空空。悬悬吊管管与雨雨水立立管连连接，应应采用用两个个45o弯弯头或或90o斜斜三通通（4））立管管立管的的管径径不得得小于于与其其连接接的悬悬吊管管管径径。（5））排出出管考虑到到降雨雨过程程中常常常有有超过过设计计重现现期的的雨量量、或或水流流掺气占占去一一部分分容积积，所所以在在雨水水排出出管设设计时时，要要留有有一定的余余地（6））埋地地横管管埋地管管的最最小管管径为为200mm，，最大大不超超过600mm，以以保证证水流通通畅，，便于于淸通通。6.虹吸吸式屋面雨雨水排水系系统的设计计计算（1）虹吸吸式雨水系系统水力计计算的一般般规定1）雨水斗斗的设置虹吸式雨水水斗应设置置在天沟或或檐沟内