建筑屋面雨水排水系统

• ↓ 单斗雨水排水系统系统： • 悬吊管上只连接单个雨水斗的系统。 • • • • • • • ↓↓ 多斗雨水排水系统系统： 悬吊管上连接多个雨水斗（一般不得多于4个） 的系统。 在条件允许的情况下，应尽量采用单斗排水， 以充分发挥管道系统的排水能力，单斗系统的排水 能力大于多斗系统。多斗系统的排水量大约为单斗 的80% 。
压力流状态
• 重力流状态：天沟水深比较小时，雨水进入雨水 斗时呈自由堰流状态，悬吊管内空气贯通，为不 满流的重力流状态。
• 气水混合两相流：天沟水位增加，泄流量增大， 悬吊管内压力会出现壅水状态的气水两相流。如 立管中形成水塞，则会产生抽吸作用，利于雨水 的排泄。
• 压力流状态：满流时为压力流。
4.2.2
4.3 雨水排水系统的水力计算
4.3.1 雨水量计算
• 2. 汇水面积F(m2) • 屋面汇水面积一般较小，一般以m2计算。 屋面有一定的坡度，汇水面积应按照水平投 影面积计算。
• 3. 渲泄能力系数k1 • 设计重现期为一年，屋面坡度小于2.5% 时，k1取1.0；屋面坡度大于2.5%时，k1取 1.5～2.0。
降雨强度h5与系数N的关系表
h5(mm/h) N
50 60 70 80 90 10 11 12 14 16 18 20 0 0 0 0 0 0 0 72 60 51. 45 40 36 32. 30 25. 22. 20 18 4 7 7 5
4.4
压力流（虹吸式）雨水派水系统
压力流排水系统，同一系统的雨水斗应在同一水平 面上，长天沟外排水系统宜按单斗压力流设计；密闭式 内排水系统，宜按压力流排水系统设计；单斗压力流排 水系统应采用 65 型和 79 型雨水斗；多斗压力流排水系 统应采用多斗压力流排水型雨水斗，其排水负荷和状态 应符合下表的要求。
• 4. 立管 • 立管连接一根悬吊管时，立管管径与悬 吊管管径相同。若一根立管连接两根悬吊管 时，应计算立管的汇水面积，再根据5min小 时降雨厚度h5、“k1=1时立管最大允许汇水 面积表”确定管径。
• 5. 排出管 • 管径一般与立管相同，为改善排水系统 的泄水能力，也可以比立管大一级。
• 6. 埋地管 • 为排水通畅，坡度应不小于0.003。敞开 式排水系统按非满流设计，最大允许充满度 在管径小于或等于300mm时为0.50；管径 350～450mm时为0.65； • 管径大于500mm时为0.80。密闭式内排水系统 按满流计算。 • 埋地管计算方法和步骤与悬吊管相同。
天沟壁面材料 N
水泥砂浆光滑抹面
普通水泥砂浆抹面
0.011
0.012-0.013
无抹面
喷浆护面 不整齐表面 豆砂沥青玛地脂表面
0.014-0.017
0.016-0.021 0.020 0.025
天沟外排水设计计算
• 1. 雨水斗 • 渲泄流量与雨水斗前水深有关，随水 深增大而增大，斗前水深一般不超过 100mm。 • 下表是雨水斗前水深83.7mm时，一个 雨水斗最大允许泄流量。
• (1)单斗压力流排水管系设计负荷按公式
• • • • • • •
式中 Q——压力流管道负荷，L／s； D——管道计算内径，m； H——雨水管系进、出口几何高差，m； L——计算管道长度，m； g——重力加速度，9.81 m／s2； ζ —— 局部阻力系数， 65 型、 79 型雨水斗 ζ =1.00 ； λ ——沿程阻力系数，按下式计算。
4.2
4.2.1
内排水系统中的水气流动物理现象
单斗雨水系统
• 单斗雨水排水系统： • 悬吊管上连接单个雨水斗的雨水排水系统。 • 雨水斗水气流动状态： 降雨过程中，随着降雨历时的延长，雨水 斗泄流量Qy与天沟水深h、掺气量比K、雨水入 口处压力值P1、流量递增时间t等诸参数的关系 见下页图。
泄流量Qy与各个参 数之间的关系—１ k — 渗气量比。 P1 — 雨水入口处压 力值。
檐沟外排水
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雨水斗Βιβλιοθήκη Baidu
檐沟
一般用于居住建筑， 承雨斗 屋面面积比较小的公共建 筑和单跨工业建筑，屋面 立管 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。
2.天沟外排水
天沟
山墙 溢流口
泄压管
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。
6.埋地横管 密闭系统一般采用悬吊管架空排至室外的，不 设埋地横管；敞开系统，室内设有检查井，检查井 之间的管为埋地敷设。
7.附属构筑物：检查井、检查口、排气井 雨水常常把屋顶的一些杂物冲进管道，为便于 清通，室内雨水埋地管之间要设置检查井。设计时 应注意，为防止检查井冒水，检查井深度不得小于 0.7m。检查井内接管应采用管顶平接，而且平面上 水流转角不得小于135º 。 具体方式见下页示意图所示
内排水系统由天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、 立管、排出管等部分组成。 1.雨水斗 雨水斗是整个雨水管道系统的进水口，主要作 用是最大限度的排泄雨、雪水；对进水具有整流、 导流作用，使水流平稳，以减少系统的掺气；同时 具有拦截粗大杂质的作用。 目前国内常用的雨水斗为65型、79型、87型雨 水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗等.
内排水系统设计计算
• 内排水系统设计计算包括选择布置雨水 斗，布置并确定连接管、悬吊管、立管、排 出管和埋地管。 • 根据最大允许泄流量换算成最大允许汇水面 积： 3600 Q Q F N F k1 h5 k1
（接下页）
（接上页）
N=3600/ h5 F —— 最大允许汇水面积,m2； Q —— 最大允许泄流量； K1 —— 渲泄能力系数； N —— 取决于5min小时降雨厚的系数度，取值见下表
多斗雨水排水系统
• 多斗系统雨水排水系统： • 一根悬吊管上接几个（一般不超过 4 个） 雨水斗。
• 特点： • 一根悬吊管上的不同位置的雨水斗的泄流 能力不同，距离立管越远的雨水斗，泄流量越 小，距离立管越近的雨水斗泄流量越大。
4.3
4.3.1
雨水排水系统的水力计算
雨水量计算
• 1. 设计暴雨强度q • 设计暴雨强度公式中应有重现期p 和屋 面集水时间 t 两个参数。设计重现期应根据 生产工艺及建筑物的性质确定，一般采用一 年，工业建筑可参考下页表各种数据确定。
普通外排水设计计算
• 根据屋面坡度和建筑无立面要求等情况， 按经验布置立管，划分并计算每根立管的汇 水面积，计算每根立管需排泄的雨水量Q 。 查下表使设计雨水量不大于表中最大设计泄 流量，确定雨水立管管径。
雨水立管最大设计泄流量
75 管径（mm） 最大设计泄流量（L/s） 9
100 125 150 200 19 29 42 75
单斗压力流排水系统计算
• 压力流屋面雨水排水管道总水头损失与流出水头之和不得大于 雨水管进、出口的几何高差；悬吊管的水头损失不得＞80 kPa。 • 悬吊管设计流速不宜＜1 m/s，立管设计流速不宜＞10 m/s。 • 压力流排水管系出口应放大管径，其出口水流速度不宜＞1.8 m/s，如其出口水流速度＞1.8 m/s时，应采取消能措施。 • 压力流排水系统宜采用内壁较光滑的带内衬的承压排水铸铁管、 承压塑料管和钢塑复合管等，其管材工作压力应大于建筑物净 高度产生的静水压。用于压力流的塑料管，其管材抗环变形外 力应＞0.15 MPa。
• 4. 雨水量计算公式
Fq 5 Q k1 10000
Q F q5 h5 k1 —— —— —— —— ——
Fh 5 Q k1 3600
屋面雨水设计流量，L/s; 屋面设计汇水面积，m2； 当地降雨历时5min时的暴雨强度,L/（s•104 m2）； 当地降雨历时5min时的小时降雨厚度,mm/h; 设计重现期为一年时的屋面渲泄能力系数。
• • • •
式中 λ ——沿程阻力系数； D——管道计算内径，m； g——重力加速度，9.81 m/s2； n——管道内壁粗糙系数。
检查井
消能池
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 沉降缝
雨水斗 检 查 井
消能池
3 雨水内排水系统
• 雨水内排水系统 • 内排水是指屋面设雨水斗，雨水管道设置在 建筑内部的雨水排水系统。 • 雨水内排水系统适用于屋面跨度大、屋面曲 折（壳形、锯齿形）、屋面有天窗等设置天沟有 困难的情况，以及高层建筑、建筑立面要求比较 高的建筑、大屋顶建筑、寒冷地区的建筑等不宜 在室外设置雨水立管的情况，多采用内排水。
天沟外排水设计计算
• 屋面天沟为明渠排水时，天沟水流流速 可按明渠 • 均流公式计算： 2 1
v R I n —— 天沟水流速度； —— 水力半径； —— 天沟坡度； —— 天沟粗糙系数与天沟材料及施工情况有关； （见下页表格数据）
1 3 2 v R I n
天沟外排水设计计算
各种抹面天沟 n 值
检查井内接管方式
135º
４.1.3
雨水排出系统的选用
• 屋面雨水排除必须按重力流或压力流设计。檐沟 外排水系统应按重力流设计；工业厂房、库房、 公共建筑的大型屋面雨水排水、长天沟外排水系 统宜按压力流设计；内排水系统可按重力流或压 力流设计；大屋面工业厂房和公共建筑宜按多斗 压力流设计，且同一压力流系统的雨水斗宜设置 在同一水平面上。 • 高层建筑屋面雨水排水宜按重力流设计。高层建 筑裙房屋面的雨水应单独排放。阳台排水系统应 单独设置，阳台雨水立管底部应间接排水。
4.1 屋面雨水排水系统的分类与组成
•
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。
内排水 系统 外排水 系统
屋面雨水系统
4.1.1 屋面雨水排水系统分类 • 按照雨水在管道内的流态不同可分为：
重力 无压流
重力半 有压流
屋面雨水系统
压力流
•
按屋面的排水条件分檐沟、天沟和无沟排 水。
进水格栅
虹吸式雨水斗
整流罩
下沉式雨水斗
排出管
内排水系统组成
2.连接管 连接雨水斗与悬吊管的短管。 3.悬吊管 悬吊管与连接管和雨水立管连接，见雨水内排 水系统图，对于一些重要的厂房，不允许室内检查 井冒水，不能设置埋地横管时，必须设置悬吊管。
4.立管 接纳雨水斗或悬吊管的雨水，与排出管连接。 5.排出管 将立管的水输送到地下管道中，雨水排出管设 计时，要留有一定的余地。
第4章 建筑屋面雨水排水系统
•
4.1 4.2 4.3 4.4 •
屋面雨水系统的分类与组成 雨水内排水系统中水气流动的物理现象 雨水排水系统的水力计算 压力流（虹吸式）雨水排水系统
第 4章
概述
建筑屋面雨水排水系统
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。
k
Qy
P1
QLj
Qy
泄流量Qy与各个参 – 数之间的关系—２
k h hL1 A B Qy
h — 天沟水深 hL1 — 临界水深 T — 流量递增时间
t tB
tA QLj
Qy
• 悬吊管系统水气流状态 • 悬吊管的泄流能力远小于立管，随着天沟 水深的变化，悬吊管内出现不同的压力状态：
重力流状态
气水混合 两相流
无沟外排水
檐沟外排水
屋面 雨水系统
外排水 系统
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。
敞开式 排水系统 密闭式排水 系统
屋面雨水系统
•
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。
单斗系统
屋面雨水系统
多斗 系统
4.1.2 建筑雨水排水系统的组成
1.檐沟外排水
雨水斗直径 (mm) 单斗系统 多斗系统
75
9.5 7
100
15.5 12
125
22.5 18
150
31.5 26
200
51.5 39
• 2. 连接管：管径一般和雨水斗相同，直接选用 • 3. 悬吊管 • 悬吊管的泄流量与连接的雨水斗个数、管 道坡度、管道长度等因素有关。 • 当建筑屋面渲泄能力系数k1=1，5min小时 降雨厚度h5=100mm/h时，多斗系统悬吊管最大 允许汇水面积见附录。当建筑屋面坡度大于 2.5%，渲泄能力系数k1不等于1时，应按汇水面 积折算成相当于k1=1时的汇水面积F´。