佛山国际家具博城屋面汇水排水设计

佛山国际家具博城屋面汇水排水设计

20世纪60年代末，兰兰德尔奥维尔（olaviebel）的彩虹雨排放系统技术首次完成。奥拉维运用虹吸原理研制了虹吸式雨水斗,并由UV公司配套管道系统,于1968年应用于实际工程———瑞典某涡轮厂屋面排水。之后,此项技术在欧洲迅速得到普及。20世纪90年代后,排水系统出现的技术问题日益增多,欧洲各国相继出台了相应的规范和标准,拟使整个虹吸雨水系统产业规范化和标准化,目前欧洲有6家大公司从事该领域的前瞻性研究。为了更深入地推进虹吸排水系统应用技术,2004年英国成立了虹吸式屋面排水系统协会(SRDA),并于2007年出版了《虹吸指南》(TheSiphonicGuide)。随着CECS183:2005《虹吸式屋面雨水排水技术规程》的颁布实施,虹吸式雨水排放系统在我国的应用也逐渐得到推广。1地面建筑abcd佛山国际家具博览城总建筑面积为678146m2,其中地上建筑面积593595m2,地下室建筑面积84551m2。地面以上建筑分为ABCD四栋单体建筑,层数为9层,1—8层层高6.2m,第9层层高3.3m,局部层高6.6m。第9层设计为创意性的新古典岭南园林建筑风格,地面配套的大型公共绿化广场达12万m2。本项目屋面虹吸雨水工程屋面汇水面积达10万m2,是目前华南地区为数不多的大面积公共建筑屋面排水工程之一。2该项目的内部设计通常排水系统的设计方案,需要综合考虑经济及技术两方面的因素,设计出既能满足现有使用需求、又符合现有技术条件,且经济合理的最优方案。2.1e区天沟分布本工程屋面共分成5个分区(图1),各区单独设置排水系统,总汇水面积接近10万m2;其中圆形区域为E区,左上角D区,左下角C区,右上角A区,右下角B区。E区建筑物标高超过60m,其他均在60m以下。E区天沟为弧形分布,其余屋面天沟均为直线分布。E区屋面为钢结构,其余屋面为钢筋混凝土结构。所有屋面均采用虹吸式屋面压力流排水系统。汇水区域划分及系统数量分布,见表1。2.2井下立管布置原则1)依据屋面结构布置进行汇水区域划分、汇水面积计算,确定屋面雨水斗型号及数量。2)按照“排水管路最省”的原则,并结合建筑功能区划及其他管线,布置屋面下一层虹吸管道;立管则参照设计院提供的立管位置布置在管道井内。3)由于上下功能不一致,7层及8层需要设置悬吊管,立管位置偏置则按最佳水力条件并结合现场条件布置。4)考虑到其他专业管线的排布,对管路进行必要的调整后,参照室外管井位置布置排出管。2.3合理安排雨水斗、转坡钢结构弧形屋面(图1中E区)虹吸排水,通常有两种设计方案。1)方案1:考虑到屋面天沟水平,将屋面雨水斗均匀排布。该方案屋架下由于天沟多是弧形,弧形管道通常较难敷设,施工难度很大,水力条件通常也较差,所以一般不建议采用该方案。2)方案2:屋面天沟适度找坡,雨水斗集中布置,雨水斗底部设置在同一水平面上。设计深度应满足设计要求,不能过浅,否则应设置集水井,以保证屋面不渗水,且不引发其他安全事故。根据屋面结构特点并结合多年实际工程设计及施工经验,本工程采用第2套技术方案。2.4汇水区域设计雨水量设计计算最小集水井容量(汇水区域设计雨水量):式(1)中:Vmin为最小集水井容量,单位为L;K为安全系数,一般取2～3,无量纲;Q为汇水区域内设计暴雨量,单位为L/s;T为雨水停留时间,单位为s,取2s。实际集水井容积为:式(2)中:V为实际集水井容积,单位为L;W为天沟宽,单位为m;L为集水井长,由布置雨水斗的数量及间距确定,单位为m;H为集水井深,单位为m。计算汇水区域设计雨水量,按照式(1)确定最小集水井容积Vmin;依据式(3)求出实际集水井容积V,再依据式(2)求出集水井深H。以上计算结果,均需换算成整数。2)集水井大样图见图2。3技术问题和解决方案3.1顶内管道及设备布置净空高度主要取决于层高及吊顶所占的空间。在层高确定的情况下,只有合理地布置吊顶内的管道及设备,方可使得室内净空满足设计要求。屋面及各层的虹吸管道悬吊系统占用的空间过大时,会影响净空的大小,因此合理地设计管道走向及综合布线才能解决这些问题。此外,悬吊系统本身就应该尽量贴梁底敷设,在系统设计时对此也应予以考虑。3.2原因调查和处理对于部分区域不允许雨水管道穿过的情况,应该在设计过程中充分了解原因并予以处理。现场实际施工过程出现此类问题,应仔细阅读相关图纸,确定调整后的管道走向,尽量合理布置(图3),以确保工程变更量最小。3.3排水过渡段下游流速控制关于出户流速问题,虹吸行业标准CECS183:2005《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》第3.3.2条与GB50015—2003《建筑给水排水设计规范》第4.9.24条要求不同,国家标准对此的要求高于行业标准。本工程实际施工中按照行业标准CECS183:2005《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》要求,过渡段下游流速控制为不大于2.5m/s;当放大管径至315mm,依然不能满足不大于2.5m/s的流速要求时,应做消能措施(由土建专业做消能钢筋混凝土检查井),详见图4。3.4未安装天沟内雨水斗时的水体景观处理若实际天沟尺寸小于虹吸专业施工单位深化设计时的建筑条件图中天沟尺寸,需要依据实际天沟尺寸进行设计雨量校核,若不满足要求,则应依据下面两种情况进行处理。1)天沟内雨水斗未安装时,可按原设计的雨水斗型号增加雨水斗数量,亦可更换较大型号雨水斗使原设计数量不变。这需要经过技术经济比较后再确定合理方案。2)天沟内雨水斗已安装完毕,则需在合适的位置加入同型号雨水斗,以保证天沟尺寸满足要求。确定了屋面雨水斗数量、型号是否满足要求后,再计算溢流口或溢流系统是否满足要求,不满足则需继续增加系统雨水斗数量,并重新计算。3.5屋面不能开设溢流口本工程屋面为钢筋混凝土结构屋面,一般虹吸专业公司深化设计时会优先考虑在屋面合适位置开设溢流口,以保证屋面安全。当屋面无法开设溢流口时,可以采取下述两种技术方案。1)采用重力式溢流管道系统。溢流管端部高于屋面天沟底100mm,溢流立管尽量靠近原虹吸立管位置敷设。2)采用虹吸式溢流系统。按照设计要求计算设计溢流雨水量,通过专业设计软件计算确定溢流用虹吸系统管径。3.6hdpe管路设计虹吸雨水系统深化设计时,需要考虑管材的耐压等级是否超过建筑物高度所产生的静水压力。一般工程采用的HDPE管材耐压为0.6MPa,但佛山国际家具博览中心E区实际高度已超过60m,需在设计时重新考虑。本工程低于50m时的立管采用耐压等级为0.6MPa的HDPE管材,超过50m的建筑采用耐压等级为0.8MPa以上的HDPE管材(表2)。4设计施工要点一般而言,屋面面积超过5万m2的排水工程,应选择具有相应设