建筑屋面雨水排水系統(tǒng)總結(jié)

4.1屋面雨水(yǔshuǐ)系統(tǒng)的分類與組成4.2雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中水氣流動(dòng)的物理現(xiàn)象4.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算4.4壓力流（虹吸式）雨水排水系統(tǒng)

第4章建筑(jiànzhù)屋面雨水排水系統(tǒng)共四十六頁(yè)第4章建筑(jiànzhù)屋面雨水排水系統(tǒng)概述

降落在建筑物屋面的雨水和雪水，特別是暴雨，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)形成積水，故需要設(shè)置屋面雨水排水系統(tǒng)，以便有組織，有系統(tǒng)的將屋面雨水及時(shí)輸送到室外地面或室外，否則會(huì)造成四處溢流或屋面漏水，影響人們的生活(shēnghuó)和生產(chǎn)活動(dòng)。本章將對(duì)建筑物各種形式的雨水排水系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)介紹。共四十六頁(yè)

屋面雨水系統(tǒng)根據(jù)建筑內(nèi)部是否(shìfǒu)有雨水管道可分為外排水系統(tǒng)、內(nèi)排水系統(tǒng)。屋面(wūmiàn)雨水系統(tǒng)外排水系統(tǒng)內(nèi)排水系統(tǒng)4.1屋面雨水排水系統(tǒng)的分類與組成共四十六頁(yè)

按照(ànzhào)雨水在管道內(nèi)的流態(tài)不同可分為：屋面(wūmiàn)雨水系統(tǒng)壓力流重力無(wú)壓流重力半有壓流4.1.1屋面雨水排水系統(tǒng)分類共四十六頁(yè)

按屋面(wūmiàn)的排水條件分檐溝、天溝和無(wú)溝排水。屋面雨水(yǔshuǐ)系統(tǒng)外排水系統(tǒng)無(wú)溝外排水檐溝外排水天溝外排水共四十六頁(yè)

按出戶埋地橫干管是否有自由水面(shuǐmiàn)分為敞開式和密閉式排水系統(tǒng)。屋面雨水(yǔshuǐ)系統(tǒng)密閉式排水系統(tǒng)敞開式排水系統(tǒng)共四十六頁(yè)

按一根立管連接的雨水(yǔshuǐ)斗數(shù)量分為單斗系統(tǒng)和多斗排水系統(tǒng)。屋面(wūmiàn)雨水系統(tǒng)多斗系統(tǒng)單斗系統(tǒng)共四十六頁(yè)1.普通(pǔtōng)外排水一般(yībān)用于普通住宅、一般的公共建筑和小型單跨廠房。普通外排水由檐溝和敷設(shè)在建筑物外墻的立管組成（如右圖）

雨水斗承雨斗檐溝立管4.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成共四十六頁(yè)天溝(tiāngōu)

天溝外排水系統(tǒng)適用(shìyòng)于長(zhǎng)度不超過(guò)100m的多跨工業(yè)廠房。

溢流口山墻泄壓管消能池檢查井2.天溝外排水

由天溝，雨水斗和排水立管組成。（如圖）共四十六頁(yè)天溝的排水?dāng)嗝嫘问綉?yīng)根據(jù)屋面情況而定，一般多為矩形和梯形。天溝的坡度不宜太大，以免(yǐmiǎn)天溝起端屋頂墊層過(guò)厚而增加結(jié)構(gòu)的荷重；但也不宜過(guò)小，以免(yǐmiǎn)天溝抹面時(shí)局部出現(xiàn)倒坡，使雨水在天溝中積存，造成屋頂漏水。天溝的坡度一般為0.003—0.006.天溝設(shè)置應(yīng)以建筑物伸縮縫，沉降縫和變形縫為屋面分水線，并在兩分水線兩側(cè)分別設(shè)置。天溝長(zhǎng)度一般不超過(guò)50米。為了排水安全，防止天溝末端積水太深，在天溝頂端應(yīng)設(shè)置溢流口，溢流口比天溝上檐低50-100米。天溝(tiāngōu)消能池檢查井雨水斗分水線

2.天溝外排水共四十六頁(yè)內(nèi)排水

內(nèi)排水系統(tǒng)一般由雨水斗，連接(liánjiē)管，懸吊管，立管，排出管，埋地干管和附屬構(gòu)筑物幾部分組成（如圖所示）。3內(nèi)排水

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內(nèi)排水系統(tǒng)由天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管等部分組成(zǔchénɡ)。1.雨水斗

雨水斗是一種雨水由此進(jìn)入雨水排水管道的專用裝置，設(shè)在天溝或屋面的最低處。雨水斗有重力式和虹吸式兩類。

重力式雨水斗為65型、79型、87型雨

3種共四十六頁(yè)內(nèi)排水系統(tǒng)組成(zǔchénɡ)2.連接管

連接管是雨水(yǔshuǐ)斗和懸吊管的一段豎向短管。連接管一般與雨水(yǔshuǐ)斗同徑，連接管應(yīng)牢固地固定在建筑物的承重結(jié)構(gòu)上，下端用斜三通與懸吊管連接。3.懸吊管

懸吊管是懸吊在屋架，樓板和梁下或架空在柱上的雨水橫管。懸吊管連接雨水斗和排水立管，其管徑不小于連接管管徑，也不應(yīng)大于300mm.共四十六頁(yè)4.立管承接雨水斗或懸吊管流來(lái)的雨水，與排出管連接。5.排出管

排出管是立管和檢查井間的一段有較大坡度的橫向管道，其管徑不小于立管管徑。6.埋地橫管密閉系統(tǒng)一般采用懸吊管架空排至室外的，不設(shè)埋地橫管；敞開系統(tǒng)，室內(nèi)(shìnèi)設(shè)有檢查井，檢查井之間的管為埋地敷設(shè)。共四十六頁(yè)7.附屬構(gòu)筑物：檢查井、檢查口、排氣井雨水常常把屋頂?shù)囊恍╇s物沖進(jìn)管道，為便于清通，室內(nèi)雨水埋地管之間要設(shè)置檢查井。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，為防止檢查井冒水，檢查井深度不得小于0.7m。檢查井內(nèi)接管應(yīng)采用管頂平接，而且平面上水流轉(zhuǎn)角(zhuǎnjiǎo)不得小于135o。具體方式見(jiàn)下頁(yè)示意圖所示

共四十六頁(yè)檢查井內(nèi)接管(jiēguǎn)方式135o共四十六頁(yè)選擇建筑屋面雨水(yǔshuǐ)排水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑屋的類型、建筑結(jié)構(gòu)形式、屋面面積大小、當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及生活生產(chǎn)的要求，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本著安全又經(jīng)濟(jì)的原則來(lái)選擇雨水(yǔshuǐ)排水系統(tǒng)。通常情況下密閉系統(tǒng)優(yōu)于敞開式系統(tǒng)，外排水系統(tǒng)優(yōu)于內(nèi)排水系統(tǒng)。４.1.3雨水排出(páichū)系統(tǒng)的選用共四十六頁(yè)單斗雨水排水系統(tǒng)：懸吊管上連接單個(gè)雨水斗的雨水排水系統(tǒng)。降雨開始后，降落到屋面的雨水沿屋面徑流到天溝，再沿天溝流到雨水斗，隨降雨歷時(shí)(lìshí)的延長(zhǎng)，雨水斗斗前水深不斷增加，進(jìn)氣口不斷減小，系統(tǒng)的泄流量Q、壓力P和摻氣比K隨之變化見(jiàn)下圖。

4.2內(nèi)排水系統(tǒng)中的水氣流動(dòng)物理現(xiàn)象

雨水從屋面暴露于大氣中的雨水斗用管道輸送到大氣接觸的雨水井或地面，其間沒(méi)有能量輸入(shūrù)，水體的這種流動(dòng)通常稱為重力流動(dòng)。

4.2.1單斗雨水系統(tǒng)共四十六頁(yè)QQkP泄流量Q與各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系—１k—滲氣量比。P

—雨水(yǔshuǐ)入口處壓力值。共四十六頁(yè)hQQttBtAABQA泄流量Q與各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系(guānxì)—２h—天溝水深t—流量遞增時(shí)間QB共四十六頁(yè)摻氣比是指進(jìn)入(jìnrù)雨水斗的空氣量與雨水量的比值。

1)降雨開始到摻氣比最大的初始(chūshǐ)階段（圖a）3.按歷時(shí)t可將泄流狀態(tài)分為2)摻氣比最大到摻氣比為零的過(guò)度階段(圖b)3)不摻氣的飽和階段(圖c)共四十六頁(yè)①雨水斗和連接管：斗前水淺，摻氣比急劇上升,連接管壓力小且化緩慢。

②懸吊管與立管：兩者管內(nèi)壓力變化均很小，呈波浪流，脈動(dòng)流。

③埋地干管：同懸吊管相似(xiānɡsì)。呈波浪流、脈動(dòng)流.壓力變化小

由以分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)的初始階段，雨水排水系統(tǒng)的泄流量小，管內(nèi)氣流暢通，壓力穩(wěn)定，雨水重力流動(dòng)，是水氣兩相重力無(wú)壓流1.初始(chūshǐ)階段共四十六頁(yè)2.過(guò)渡階段①雨水斗和連接管：雨水斗泄流量增加，充水率增大(zēnɡdà)，摻氣比減小。連接管內(nèi)形成水塞，出現(xiàn)負(fù)壓抽力、壓力增加較快。

②懸吊管與立管：懸吊管水頭損失迅速增加，管內(nèi)壓力不斷增大，懸吊管起端呈正壓，末端和立管上部負(fù)壓，在懸吊管末端與立管連接處負(fù)壓最大。立管內(nèi)負(fù)壓減小，至某一高度時(shí)壓力為0.再向下壓力為正在立管底部正壓力最大。③埋地干管：水中氣泡的能量減小，逐漸從水中分離出來(lái)，聚集在管道斷面上部形成氣室，并具有壓力作用在管道內(nèi)雨水液面上。由以分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)的過(guò)度階段的泄流較大，管內(nèi)氣不暢通，管內(nèi)壓力不穩(wěn)定，變化大，雨水靠重力和負(fù)壓抽吸流動(dòng)，是水氣兩相重力半有壓流。

共四十六頁(yè)3.飽和(bǎohé)階段①雨水斗和連接管：雨水斗完全淹沒(méi)不進(jìn)氣，此時(shí)水不摻氣，管內(nèi)滿流，泄流量最大。②懸吊管與立管：隨懸吊管的延伸，管內(nèi)壓力(yālì)逐漸減小，負(fù)壓增大，至懸吊管與立管的連接處負(fù)壓最大，形成虹吸。立管內(nèi)的壓力(yālì)變化規(guī)律與過(guò)度階段末端相似，由負(fù)壓逐漸增加到正壓。在立管與埋地管連接處達(dá)到最大正壓。

③埋地干管：水頭損失不斷增加，管內(nèi)正壓值不斷減少。

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由以分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)飽和階段的雨水斗完全淹沒(méi)，管內(nèi)滿流不摻氣，雨水排水系統(tǒng)的泄流量達(dá)到最大，雨水主要靠負(fù)壓抽吸流動(dòng)，是水單相壓力流。通過(guò)(tōngguò)以上各個(gè)階段的分析可知壓力流狀態(tài)下系統(tǒng)泄流量最大，重力流時(shí)泄流量最?。幌到y(tǒng)最大的負(fù)壓在懸吊管與立管的連接處，最大正壓在立管與埋地橫干管的連接處。共四十六頁(yè)多斗系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)：一根懸吊管上接幾個(gè)(jǐɡè)（一般不超過(guò)4個(gè)）雨水斗。特點(diǎn)：一根懸吊管上的不同位置的雨水斗的泄流能力不同，距離立管越遠(yuǎn)的雨水斗，泄流量越小，距離立管越近的雨水斗泄流量越大。

4.2.2多斗雨水(yǔshuǐ)排水系統(tǒng)共四十六頁(yè)4.3.1雨水量計(jì)算其值與該地暴雨強(qiáng)度q、匯水面積F以及徑流系數(shù)有關(guān)，屋面徑流系數(shù)一般取=0.91.設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度q

設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式中有設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P和屋面給水時(shí)間(shíjiān)t兩個(gè)參數(shù)，P一般為2-5年，重要建筑不小于10年，在我國(guó)屋面給水時(shí)間(shíjiān)按5min計(jì)算。4.3雨水(yǔshuǐ)排水系統(tǒng)的水力計(jì)算共四十六頁(yè)2.匯水面積(miànjī)F(m2)①對(duì)于一定坡度的屋面，匯水面積按水平投影面積計(jì)算。②高出屋面的側(cè)墻，應(yīng)附加其最大受雨面正投影的一半作為有效匯水面積計(jì)算。③窗井、貼近高層建筑外墻的地下汽車庫(kù)出入口坡道和應(yīng)附加其高出部分側(cè)墻面積的1/2。④同一匯水區(qū)內(nèi)高出的側(cè)墻多于一面時(shí)，按有效受水側(cè)墻面積的1/2折算匯水面積。4.3雨水排水系統(tǒng)的水力(shuǐlì)計(jì)算

共四十六頁(yè)3.雨水(yǔshuǐ)量計(jì)算公式

——屋面雨水設(shè)計(jì)流量，L/s;——屋面設(shè)計(jì)匯水(huìshuǐ)面積，m2；——當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)5min時(shí)的暴雨強(qiáng)度,L/（s?104

m2）；——當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)5min時(shí)的小時(shí)降雨厚度,mm/h;——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為一年時(shí)的屋面渲泄能力系數(shù)。QFq5h5k1共四十六頁(yè)4.3.2

系統(tǒng)計(jì)算原理(yuánlǐ)和參數(shù)1.雨水斗泄水量·排水狀態(tài)是自由堰流，排水量大小與進(jìn)水口直徑(zhíjìng)和斗前水深有關(guān)·在半有壓流和壓力流狀態(tài)下2、天溝流量流速可按明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算

共四十六頁(yè)3、橫管包括懸吊管、管道層的混合(hùnhé)管、埋地橫干管和出戶管，近似地按圓管均勻流計(jì)算

4、重力流狀態(tài)(zhuàngtài)下雨水排水立管按水膜流計(jì)算共四十六頁(yè)5、溢流(yìliú)口溢流口排水能力應(yīng)不小于50年重現(xiàn)期的雨水量共四十六頁(yè)4.3.3設(shè)計(jì)(shèjì)計(jì)算步驟1.普通外排水系統(tǒng)（宜按重力無(wú)壓流系統(tǒng)設(shè)計(jì)）(1)根據(jù)屋面坡度和建筑物里面要求，布置立管，立管間距8~12m。(2)計(jì)算每根立管的匯水(huìshuǐ)面積。(3)求每根立管的泄水量。(4)按堰流式斗雨水系統(tǒng)查附錄14確定立管管徑。共四十六頁(yè)2.天溝外排水（宜按重力伴有壓流系統(tǒng)設(shè)計(jì)）其設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：（1）計(jì)算過(guò)水?dāng)嗝娣eω。（2）求流速v。（3）求天溝允許通過(guò)(tōngguò)的流量Q允。（4）計(jì)算匯水面積F。（5）由Q1≥Q=，求5min的暴雨強(qiáng)度q5。(6)求計(jì)算重現(xiàn)期P計(jì)，若計(jì)算重現(xiàn)期大于等于設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P設(shè)；確定立管管徑；若計(jì)算重現(xiàn)期小于設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P設(shè)，改變天溝幾何尺寸，增大過(guò)水?dāng)嗝娣e，重新計(jì)算，校核重現(xiàn)期。共四十六頁(yè)另一種是已經(jīng)確定天溝的長(zhǎng)度、坡度、材料、匯水面積和設(shè)計(jì)重現(xiàn)(zhònɡxiàn)期，確定天溝的形狀和幾何尺寸，其設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：（1）確定分水線求每條天溝的匯水面積F。（2）求5min的暴雨強(qiáng)度q5。（3）求天溝設(shè)計(jì)流量Q設(shè)。（4）初步確定天溝形狀和幾何尺寸。（5）求天溝過(guò)水?dāng)嗨娣eω。（6）求流速v。（7）求天溝允許通過(guò)的流量Q允。（8）若天溝的設(shè)計(jì)流量Q設(shè)小于等于天溝允許通過(guò)的流量Q允，確定立管管徑；若天溝的設(shè)計(jì)流量Q設(shè)大于天溝允許通過(guò)的流量Q允，改變天溝的形狀和幾何尺寸，增大天溝的過(guò)水?dāng)嗨娣ew，重新計(jì)算。共四十六頁(yè)3.重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)具體的設(shè)計(jì)步驟如下：（1）根據(jù)建筑物內(nèi)部墻、梁、柱的位置，屋面的構(gòu)造和坡度劃分為幾個(gè)系統(tǒng)，確定立管的數(shù)量和位置。（2）根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)的匯水面積，查附錄15確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量。（3）確定連接管管徑，連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同。對(duì)于單斗系統(tǒng)。懸吊管、立管、排除橫管的管徑均與連接管管徑相同。（4）計(jì)算懸吊管連接的雨水斗流量之和，確定（重力流）或（重力有壓流）水力坡度，查附錄11或附錄12，確定懸吊管的管徑，選調(diào)管的管徑宜保持不變。（5)計(jì)算立管連接的雨水斗泄流量之和，查立管最大允許泄流量表確定立管管徑與懸吊管管徑相同。(6)排出管管徑一般與立管管徑相同，如果為了改善(gǎishàn)整個(gè)雨水排水系統(tǒng)的泄水能力，排出管也可以比立管放大1級(jí)管徑。(7)計(jì)算埋地干管的設(shè)計(jì)排水量，確定（重力流）或計(jì)算（重力有壓流）水力坡度，為保障排水通暢，埋地管坡度應(yīng)不小于0.003，查附錄13確定埋地干管的管徑。共四十六頁(yè)4.4壓力(yālì)流（虹吸式）雨水排水系統(tǒng)1.雨水斗水氣流動(dòng)狀態(tài)壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)采用虹吸式雨水斗，管道中是全充滿的壓力流的壓力流狀態(tài)。2.懸吊管水氣流動(dòng)狀態(tài)在懸吊管中，水流從懸吊管的最遠(yuǎn)端向立管方向運(yùn)動(dòng)，沿流動(dòng)方向，水頭損失迅速增加,管內(nèi)呈不斷增大的負(fù)壓，在與立管的交叉點(diǎn)處負(fù)壓最大。3.立管和排水管水氣流動(dòng)狀態(tài)從立管與懸吊管交點(diǎn)向下立管內(nèi)的負(fù)壓值也隨之很快減少至零，繼之出現(xiàn)(chūxiàn)逐漸增加的正壓，立管底部達(dá)到最大值后再逐漸減少，正壓逐漸被消耗，至排水井處與大氣相通，管道中的壓力為零。共四十六頁(yè)4.壓力流雨水排水系統(tǒng)的適用條件適用條件如下：（1）雨水排水系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮外排水，但要先征得建筑師同意。（2）屋面集水優(yōu)先考慮天溝形式，雨水斗應(yīng)設(shè)置與天溝內(nèi)。（3）虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)適用與大型屋面的庫(kù)房、工業(yè)廠房、公共建筑等。（4）不允許室內(nèi)冒水的建筑，應(yīng)采用密閉系統(tǒng)或外排水系統(tǒng)，不得采用敞開式內(nèi)排水系統(tǒng)。（5）87型雨水斗系統(tǒng)和虹吸式壓力流系統(tǒng)應(yīng)采用密閉系統(tǒng)。（6）寒冷地區(qū)應(yīng)盡量采用內(nèi)排水系統(tǒng)。（7）單斗與多斗系統(tǒng)比較，一般情況(qíngkuàng)下，優(yōu)先采用單斗系統(tǒng)。但虹吸式雨水系統(tǒng)懸吊管上接入的雨水斗數(shù)量一般不受限制。共四十六頁(yè)5.雨水排水系統(tǒng)的設(shè)置（1）雨水斗的設(shè)置布置：應(yīng)以伸縮縫或沉降縫作為排水分水線，否則應(yīng)在該縫兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)雨水斗。天溝坡度宜在0.003—0.006之間，溝寬不小于550mm,溝深不小于300mm.（2）連接管

連接管應(yīng)牢固地固定在建筑物的承重結(jié)構(gòu)上，其管徑一般與雨水斗短管的管徑相同，但不宜小于100mm。（3）懸吊管宜設(shè)置不小于0.003的坡度，以便管道排空(páikōnɡ)。懸吊管與雨水立管連接，應(yīng)采用兩個(gè)45o彎頭或90o斜三通共四十六頁(yè)（4）立管立管的管徑不得小于與其連接的懸吊管管徑。（5）排出管考慮到降雨過(guò)程中常常有超過(guò)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的雨量、或水流摻氣占去一部分容積，所以(suǒyǐ)在雨水排出管設(shè)計(jì)時(shí)，要留有一定的余地

（6）埋地橫管埋地管的最小管徑為200mm，最大不超過(guò)600mm，以保證水流通暢，便于淸通。共四十六頁(yè)6.虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）虹吸式雨水系統(tǒng)水力計(jì)算的一般規(guī)定1）雨水斗的設(shè)置虹吸式雨水斗應(yīng)設(shè)置在天溝或檐溝內(nèi)，屋面匯水最低處應(yīng)至少設(shè)置一個(gè)雨水斗，同一系統(tǒng)中的雨水斗宜在同一水平面上。2）幾何高度懸吊管低于雨水斗的出口1m以上。3）水流速度管道內(nèi)設(shè)計(jì)的最小流速應(yīng)大于1m/s,以使管道有良好的自凈能力4）水頭損失(sǔnshī)雨水排水系統(tǒng)的總水頭損失和流速水頭之和應(yīng)小于雨水斗天溝底面與排水管出口的幾何高差，其壓力余量宜稍大于100Pa。壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)懸吊管與立管交點(diǎn)處存在最大負(fù)壓值。共四十六頁(yè)（2）計(jì)算公式1）額定流量下雨水斗的水頭損失與局部阻力系數(shù)

雨水斗的局部阻力系數(shù)因雨水斗的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)不同而有所差別。2）管段壓力