南寧東客站屋面排水說明20141024

1、士興(福建)鋼結(jié)構(gòu)有限公司PRO CHAIN INTERNATIONAL.LTD閩ICP備：05009260號(hào)文件編號(hào)：PCFJ-P-1023-02文件名稱：南寧東客站屋面排水說明報(bào) 告 人：鍾源和第一章 概要車站站房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積12萬平方米，站房屋蓋采用鋼管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架為焊接球節(jié)點(diǎn)形式，網(wǎng)格單元主要為正交正放四角錐，整體鋼結(jié)構(gòu)屋面平面最大尺寸為210×438米，典型網(wǎng)格尺寸為4.8米×4.2米，高度約為3.6米7米。無站臺(tái)柱雨棚采用鋼管混凝土柱、魚腹箱型梁、H型鋼梁結(jié)構(gòu)，總面積約76653平方米，雨棚結(jié)構(gòu)順軌道最大長度為116.5米，垂直于軌道方向最大

2、長度為318.8米，最大高度15.5米。站房主體高48.25米，長約415米，寬186米，高架候車廳寬150米。圖1、南寧東客站效果模型照片第二章 排水系統(tǒng)說明2-1 排水型式說明本工程屬內(nèi)排水系統(tǒng)(interior storm system)，是指屋面設(shè)有雨水斗，室內(nèi)排水設(shè)有雨水管道的雨水排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)常用于多跨工業(yè)廠房，及屋面設(shè)天溝有困難的殼形屋面、鋸齒形屋面、有天窗的廠房。建筑立面要求高的高層建筑、大屋形式。2-2不鏽鋼天溝不鏽鋼天溝材質(zhì)SUS304厚度3mm，天溝寬度600mm，天溝深度450mm，容許蓄水量0.18L/M。圖2、不鏽鋼天溝成品照片2-3虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng) 2-3

3、-1虹吸式屋頂雨水排放系統(tǒng)： 虹吸式屋頂雨水系統(tǒng)的原理就是依靠特殊的雨水斗的設(shè)計(jì)，實(shí)行汽水分離，從而使雨水立。 虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)管中為滿流狀態(tài)，當(dāng)立管中的水達(dá)到一定的容量時(shí)，虹吸作用就產(chǎn)生了。在降雨過程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個(gè)系統(tǒng)得以令人驚奇的快速排除屋頂上的雨水。 2-3-2虹吸系統(tǒng)簡介 2-3-2-1虹吸式屋面排水系統(tǒng)的特點(diǎn)：虹吸式排水系統(tǒng)在降雨初期，屋面雨水高度未超過雨水斗高度時(shí)，整個(gè)排水系統(tǒng)工作狀況與重力排水系統(tǒng)相同。隨著降雨的持續(xù)，當(dāng)屋面雨水高度超過雨水斗高度時(shí)由于采用了科學(xué)設(shè)計(jì)的防漩渦雨水斗，通過控制進(jìn)入雨水斗的雨水流量和調(diào)整流態(tài)減少漩渦，從而極大地減少了雨水進(jìn)入排水

4、系統(tǒng)時(shí)所夾帶的空氣量，使得系統(tǒng)中排水管道呈滿流狀態(tài)，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的勢能，在雨水連續(xù)流經(jīng)過雨水懸吊管轉(zhuǎn)入雨水立管跌落時(shí)形成虹吸作用，并在該處管道內(nèi)呈最大負(fù)壓。屋面雨水在管道內(nèi)負(fù)壓的抽吸作用下以較高的流速被排至室外。 2-3-2-2虹吸式與重力式與面雨水排放系統(tǒng)的區(qū)別：虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)系統(tǒng)排水管道均按滿流有壓狀態(tài)設(shè)計(jì)，因此虹吸排水系統(tǒng)中雨水懸吊管可做到無坡度敷設(shè)。同時(shí)，當(dāng)產(chǎn)生出虹吸作用時(shí)管道內(nèi)水流流速很高，因此系統(tǒng)具有較好的自清作用。而重力式排水設(shè)計(jì)計(jì)算不按滿流計(jì)算，雨水懸吊管的敷設(shè)坡度不得小于0.005。虹吸排水系統(tǒng)中排水管泄流量要遠(yuǎn)大于重力排水系統(tǒng)中同一管徑排水管的泄

5、流量，也即排除同樣的雨水流量，采用虹吸排水系統(tǒng)的排水管管徑要小于采用重力排水系統(tǒng)的排水管管徑。虹吸排水系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)是一種多斗壓力流雨水排水系統(tǒng)。因此埋地管相對(duì)重力式排水系統(tǒng)要明顯減少。目前該系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用剛剛開始，而在國際上該系統(tǒng)已有近二十年的應(yīng)用歷史，涉及建筑有航站樓(法國戴高樂機(jī)場航站樓、香港新機(jī)場航站樓、瑞士蘇黎世機(jī)場航站樓)、展覽館(香港會(huì)展中心)、體育場(丹麥哥本哈根足球場、澳大利亞悉尼體育場)、工業(yè)廠房(奧地利克萊斯勒汽車廠、法國雪鐵龍汽車廠)、商業(yè)中心、停車場、貨運(yùn)倉庫、辦公大樓等等。2-4系統(tǒng)組成及工作情況 2-4-1綜述：屋面雨水排水系統(tǒng)一般由虹吸式雨水斗、無坡度懸吊管、立管和

6、雨水出戶管（排出管）組成。形成虹吸式屋面雨水排放的前提條件是：必須具備擁有良好氣水分離裝置雨水斗。在設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下，雨水斗不摻入空氣，降雨過程中利用雨水斗與出戶管之間的高差所形成的壓差，經(jīng)屋面內(nèi)排水系統(tǒng)，從戶外排除管排出。在這一過程中，排水管道中是全充滿的滿管壓力流狀態(tài)，屋面雨水的排放過程是一個(gè)在虹吸作用的結(jié)果。因此，把這樣的系統(tǒng)稱為虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)。虹吸式雨水排放系統(tǒng)管內(nèi)壓力和水的流動(dòng)狀態(tài)是不斷變化的過程。降雨初期，雨量一般較小，懸吊管內(nèi)是一有自由液面的波浪流。根據(jù)雨量大小的不同，部分情況下初期無法形成虹吸作用，是以重力流為主的流態(tài)。隨著降雨量的增加，管內(nèi)逐漸呈現(xiàn)脈動(dòng)流，拔拉流，進(jìn)而出

7、現(xiàn)滿管氣泡流和滿管汽水混合流，直至出現(xiàn)水的單向流狀態(tài)。降雨末期，雨水量減少，雨水斗淹沒泄流的斗前水位降低到某一特定值（根據(jù)不同的雨水斗產(chǎn)品設(shè)計(jì)而不同），雨水斗逐漸開始有空氣摻入，排水管內(nèi)的虹吸作用被破壞，排水系統(tǒng)又從虹吸流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓α鳡顟B(tài)。在整個(gè)降雨過程中，隨著降雨量的增加或減小，懸吊管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)反復(fù)變化的情況。與懸吊管相似，立管內(nèi)的水流狀態(tài)也會(huì)從附壁流逐漸向氣泡流，氣水浮化流過渡，最終在虹吸作用形成的時(shí)候，出現(xiàn)接近單向流的狀態(tài)。2-4-2系統(tǒng)管道： 管道作為虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)最主要的部分，必須確保系統(tǒng)安全可靠，高效持續(xù)的運(yùn)行。虹吸式系統(tǒng)作為一個(gè)特殊的排水系統(tǒng)，其管道必須

8、保證完全的密封性和完備的防火措施，并且做到盡可能降低噪聲，吸收震動(dòng)，抗擊沖擊外力，最大程度滿足抗溫度變化引起的形變。管道的完全抗?jié)B漏并不意味著系統(tǒng)密封性得到滿足。一般情況下，對(duì)于抗?jié)B漏的要求是允許發(fā)生小范圍的滲漏，只要有補(bǔ)救措施即可。但是虹吸系統(tǒng)一旦發(fā)生滲漏，并不易發(fā)現(xiàn)。當(dāng)突然出現(xiàn)暴雨的降雨強(qiáng)度，則可能立即造成整個(gè)系統(tǒng)崩潰。進(jìn)而因?yàn)槲菝嬗晁疅o法及時(shí)排放，超過屋面可負(fù)荷的荷載強(qiáng)度，引起屋面坍塌。當(dāng)然，微小的不密封并不一定會(huì)造成滲漏，但是足以造成漏氣，一旦排水管道內(nèi)出現(xiàn)氣團(tuán)，虹吸式排水的效率馬上大大降低，嚴(yán)重的甚至?xí)茐暮缥饔?。由于虹吸系統(tǒng)是利用負(fù)壓排水的，因此管道的管壁必須具備相當(dāng)?shù)某袎耗芰Α?/p>

9、但是也不是完全的剛性體。因?yàn)楹缥到y(tǒng)的負(fù)壓一般不大于-0.08Mpa。過大的負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)水流流速過快，發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，對(duì)于金屬管道或者是金屬質(zhì)地的連接處產(chǎn)生極大的傷害（-0.09Mpa已經(jīng)接近氣蝕的臨界值）。同時(shí)負(fù)壓過高也會(huì)給系統(tǒng)帶來極大的震動(dòng)，減少系統(tǒng)的使用壽命。管道和配件都必須具備阻燃的條件，當(dāng)建筑物一處發(fā)生火災(zāi)時(shí)系統(tǒng)能夠防止火災(zāi)被迅速傳遞到建筑物的其他部分。所以，材料本身的阻燃性并不是最重要的，整個(gè)管道系統(tǒng)的防火擴(kuò)散性才是將災(zāi)害損失降至最低的關(guān)鍵。HDPE管材的優(yōu)勢承壓性能良好，管壁在外荷載作用下，不會(huì)破裂。能抵抗沖擊壓力，減少水錘沖擊破壞，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，維持虹作用的負(fù)壓。管道連接

10、方式方便靈活。管道可根據(jù)需要，采用不同的連接方法，如：對(duì)焊、電焊管箍連接、法蘭連接、螺紋連接、伸縮管接頭等。HDPE還可以和鋼管，鑄鐵管，陶瓷管等其它管材的管道連接。只需通過專門的加熱電焊機(jī)就可以進(jìn)行操作。HDPE管道是在熱力條件下生產(chǎn)的，材料本身的張力在制造過程中已消減，所以成品以后可能產(chǎn)生的尺寸微變不會(huì)有任何危害，將熱脹冷縮引起的危害降至最小。從物理和化學(xué)性質(zhì)上看，HDPE管道的防腐能力極強(qiáng)，不受各種酸、堿、鹽所引起的電化學(xué)反應(yīng)的影響。HDPE管道比金屬管更耐磨損?？箻O端溫度在 400c 1000c。管子重量輕，施工方便，可以事先預(yù)制，安裝工效大大提高。HDPE管作為一種新型的節(jié)能管材，從

11、我國目前建筑行業(yè)住宅產(chǎn)業(yè)化，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，材料集約化，建筑生產(chǎn)施工工廠化，管理科學(xué)化的發(fā)展趨勢來看，是有很大的發(fā)展?jié)摿Α?-4-3輔助的固定系統(tǒng)：安裝固定系統(tǒng)的主要功能是輔助安裝與固定管道。虹吸式雨水管道系統(tǒng)的固定裝置包括與管道平行的方形鋼導(dǎo)軌，管道與方形鋼導(dǎo)軌間的連接管卡(根據(jù)不同的管徑，每隔0.8至1.6米布置管卡)，用于固定鋼導(dǎo)軌的吊架及鍍鋅角。安裝固定系統(tǒng)還包括管卡配件，這些配件可以固定管道的軸向，利用錨固管卡安裝在管道的固定點(diǎn)。汽水混合流的排水過程中，有一個(gè)非常重要的要求，是關(guān)于在系統(tǒng)各部位內(nèi)負(fù)壓的限制，規(guī)定負(fù)壓不得低于-0.8公斤。其原因在于，當(dāng)負(fù)壓在-0.92公斤左右時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的氣

12、泡會(huì)在壓力的作用下破裂，使整個(gè)管道說系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。 因此，為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，管道振動(dòng)的危害是一個(gè)不容忽視的問題。如果振動(dòng)不加以防范，可能會(huì)影響減少建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，也可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的破壞。安裝固定系統(tǒng)的主要功能之一是吸收這些振動(dòng)，從而避免振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。由于溫度的變化，管道必然會(huì)發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。在系統(tǒng)內(nèi)部形成拉力或壓力，對(duì)于管道連接處形成作用。 安裝固定系統(tǒng)可以防止在剛性安裝的排放系統(tǒng)中，由于熱脹冷縮受到阻隔而產(chǎn)生的力會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞，吸收熱脹冷縮導(dǎo)致的管道位移。同時(shí)，還可以避免管道因?yàn)閼覓焓芰Χ冃?。無論是系統(tǒng)震動(dòng)帶來的外力，還是熱脹冷縮引起的內(nèi)力，甚至是懸掛管道

13、承受的重力，都由連接件傳至方形導(dǎo)軌，避免引起系統(tǒng)的變化，減少對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的影響。固定系統(tǒng)除了可以起到固定管道，轉(zhuǎn)移管道受力的作用，還有助于增加屋面到水平管的間距，而不影響管道的水平受力。總而言之，固定系統(tǒng)雖然是虹吸式雨水排放系統(tǒng)的輔助部分，卻起到至關(guān)重要的保護(hù)的作用。 2-5虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的技術(shù)條件 2-5-1水的持續(xù)流動(dòng)性：在滿足流速大于等于0.7m/s的條件下，保證水流方向的持續(xù)流動(dòng)性是維持虹吸作用的關(guān)鍵。特別是在管道轉(zhuǎn)彎角度相對(duì)較大，甚至呈90o的時(shí)候，很有可能因?yàn)楣軆?nèi)流速的突然下降而引起虹吸作用被破壞。因此，當(dāng)水流有90o的方向改變時(shí)，此處彎頭的連接方式，必須注意設(shè)計(jì)一個(gè)銜接管

14、段，以保證流速不會(huì)突然大幅下降，而是維持上升的狀態(tài)，從而整個(gè)虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)得以正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)90oT型支管時(shí)，當(dāng)橫管內(nèi)水流以較快的速度沖向管壁突然遇到阻礙，在極短的時(shí)間內(nèi)速度降為零。一方面對(duì)于管壁形成極大的沖擊，另一方面，水流撞擊管壁后又以一個(gè)與初始方向相反的速度，迅速的在管內(nèi)形成回流，這樣，兩股方向相反的水流在管內(nèi)沖撞，很容易形成水塞，阻礙排水管排放，破壞虹吸作用。因此，必須采用相對(duì)較大的管徑，具體情況可根據(jù)管道的空間和環(huán)境情況來進(jìn)行選擇。水力情況最好的選擇還是設(shè)計(jì)一個(gè)避免出現(xiàn)90o變化的銜接管段。2-5-2氣水混合流的存在：當(dāng)系統(tǒng)管道內(nèi)形成虹吸作用時(shí)，由于可供使用的管道管徑

15、不一定恰好是計(jì)算所得的管徑尺寸，因此管道內(nèi)部會(huì)有很多溶解在水中的小氣泡，并不是完全理想化的液體單相流。這些微小氣泡在流動(dòng)過程中會(huì)逐漸釋放，然而這種氣水混合流而非氣水兩相流的流態(tài)，仍可以被看作虹吸作用是允許存在的狀態(tài)，并不影響虹吸作用的形成，也不影響系統(tǒng)的排水能力。但是，溶解在水中的氣泡并不意味著管道內(nèi)的氣團(tuán)。如果排水管道內(nèi)，中間部分是氣團(tuán)，沿壁部分是水流，這樣就是傳統(tǒng)重力雨水排放系統(tǒng)的管內(nèi)流態(tài)。管道內(nèi)氣團(tuán)的存在，嚴(yán)重影響虹吸作用時(shí)管內(nèi)滿流狀態(tài)的形成，水流在管內(nèi)的充滿度相當(dāng)?shù)?，大大減小了系統(tǒng)的排水能力。2-5-3系統(tǒng)的一體性和密封性：為保證虹吸排水的產(chǎn)生和持續(xù)作用，就要求從雨水斗到管道系統(tǒng)的整套

16、排放系統(tǒng)必須是一體的，各部分緊密相連。如果雨水斗有一個(gè)完全敞開的入口，空氣就會(huì)在水流旋轉(zhuǎn)作用的帶動(dòng)下，從入口出進(jìn)入整個(gè)雨水排放系統(tǒng)，這樣就根本無法形成滿流的虹吸狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)也不再是高效的虹吸式排放系統(tǒng)了，實(shí)際上已經(jīng)作為一個(gè)傳統(tǒng)的重力式排水系統(tǒng)在工作了。但是，重力式排放系統(tǒng)為了達(dá)到比較好的排放效果，在安裝管道時(shí)要求懸吊管的最小坡度為2%。而虹吸式系統(tǒng)的懸吊管安裝坡度為零，沒有重力勢能的作用，整個(gè)系統(tǒng)無法有效進(jìn)行排水。因此，只有當(dāng)雨水口的入口處半敞開時(shí)，才能有效阻止空氣隨時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)，當(dāng)斗前水深滿足一定要求時(shí)，能夠形成水封，完全隔斷空氣，迅速形成虹吸作用。除了必須保證入口處有效阻止空氣進(jìn)入，還必須

17、保證系統(tǒng)管道中沒有空氣進(jìn)入。所以，另一個(gè)要求就是系統(tǒng)的完全密封性，要保證管道無滲漏。為此，配件連接時(shí)不能采用橡膠密封圈，用承插的方式進(jìn)行連接（見圖9-1）。這樣系統(tǒng)的氣密性很難得到有效保證，容易導(dǎo)致管道滲漏。因?yàn)樵诤缥饔脮r(shí)，管道內(nèi)的管流是壓力流的狀態(tài)，一方面管壁承受壓力，承插口處同樣受壓，容易發(fā)生滲漏；另一方面，一旦發(fā)生滲漏，則管內(nèi)壓力狀態(tài)改變，影響正常的虹吸作用。2-5-4屋面水位只有當(dāng)屋面水位達(dá)到一定程度時(shí)（根據(jù)不同的雨水斗產(chǎn)品有不同的固定值），整個(gè)系統(tǒng)才真正作為一個(gè)虹吸式雨水排放系統(tǒng)工作。在某個(gè)持續(xù)的降雨過程中，開始水位低于形成虹吸作用的高度，隨著水位逐漸上升，達(dá)到這一特定值后，系統(tǒng)開

18、始形成虹吸作用。水位一直持續(xù)，直到屋面的雨水量小于虹吸系統(tǒng)的排水能力為止。 但是，水位必須嚴(yán)格控制及限定在某一高度，否則屋面上累積的雨水會(huì)對(duì)屋面形成極大的未能預(yù)見的荷載，可能導(dǎo)致屋面結(jié)構(gòu)的變形或者破壞，甚至出現(xiàn)滲漏。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，屋面雨水的水位高度必須限制在55毫米內(nèi)。這個(gè)數(shù)字是長期實(shí)驗(yàn)和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。可以將毫米水量換算至每平方米的雨水重量：由此可知，屋面承受的荷載與毫米水深的關(guān)系。顯而易見，當(dāng)水位大于55毫米時(shí)，會(huì)對(duì)屋面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相當(dāng)大的重量負(fù)荷。當(dāng)在屋面或天溝設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到這方面的情況。尤其對(duì)于天溝來說，水位絕對(duì)不可以超過55毫米，否則隨著時(shí)間的推移，天溝將會(huì)慢慢變形。對(duì)于排水系統(tǒng)

19、和整個(gè)建筑產(chǎn)生非常大的影響。 2-6屋面排水技術(shù)的發(fā)展 2-6-1虹吸壓力流這是目前國際上最先進(jìn)的虹吸技術(shù)。該技術(shù)采用強(qiáng)制虹吸式雨水斗，斗前水深較潛。計(jì)算流態(tài)為汽水混合流，考慮滲氣因素，因此與實(shí)際情況極為接近。懸吊為水平安裝，采用全系統(tǒng)壓力平衡計(jì)算，一般為計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算。管材材質(zhì)，粗糙度和管件的當(dāng)量長度是計(jì)算重點(diǎn)所在。虹吸會(huì)在一定瞬間激發(fā)。該技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的整體性及計(jì)算精度有很高的要求。而計(jì)算精度又與大量的實(shí)驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)有直接關(guān)系。該系統(tǒng)產(chǎn)生虹吸的效率很高，系統(tǒng)對(duì)屋面的負(fù)荷要求較小。系統(tǒng)工作穩(wěn)定性高，系統(tǒng)壽命可以充分保障。屬于成熟的虹吸技術(shù)。本公司目前擁有I型、II型、III型三種型號(hào)、共十種規(guī)格的雨水斗，均可以滿足混凝土及金屬結(jié)構(gòu)屋面的需要，經(jīng)過我公司自主設(shè)計(jì)、安裝的大型虹吸雨水演示、測試系統(tǒng)綜合評(píng)估，其性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，同時(shí)該系統(tǒng)的建立也填補(bǔ)了國內(nèi)的技術(shù)空白。雨水斗與屋面防水層之間采用填補(bǔ)國內(nèi)外技術(shù)空白的獨(dú)特機(jī)械固定（類似法蘭結(jié)構(gòu)）方式，徹底解決防水問題，實(shí)現(xiàn)了雨水排放與屋面防水的完美結(jié)合。獨(dú)特