屋面排水系统

屋面排水系统（精选九篇）

屋面排水系统 篇1

屋面雨水排水系统是对屋面上的雨水、雪等通过排水系统及时进行输送, 让它们流至地面或地下排水管道, 这样做可以避免在屋面造成大量积水现象, 从而毁坏建筑屋面建筑结构和严重影响人们的生活水平。屋面的雨水排水系统跟我国的气候息息相关。我国是一个地域辽阔的国家, 气候变化明显, 降雨量从北向南逐渐增多。特别是长江淮河以南地区降水量每月达到800毫米以上。可见雨水量之充沛。所以, 屋面排水系统的合理设计是非常必要的。

2 屋面雨水排水系统技术的分类

2.1 以管道的设置位置不同分类

屋面雨水排水系统根据管道的设置位置不同可以分为两类, 一类是外排水系统, 另一类是内排水系统。对于外排水系统, 又可分为天沟外排水、檐沟外排水和无沟外排水。外排水系统中的天沟外排水系统的组成部分是排水的立管、天沟以及雨水斗, 它主要指的是雨水落到屋面, 会依靠屋面的倾斜性聚集到天沟, 然后流入雨水斗, 最后通过排水立管排出。檐沟外排水的主要组成部分指的是:水落管和檐沟。它是当雨水降落到屋面流至檐沟, 再通过水落管排出。而对于无沟外排水的形式就十分简单。雨水根据受到重力, 并结合屋面的倾斜沿外墙体流出至地面或地下沟槽。内排水系统的管道设置与外排水系统有所区别。外排水系统的排水形式依靠墙体外的管道;而内排水系统恰恰相反, 它的排水管道是建立在建筑物内部, 依靠在屋面建设雨水斗, 再通过建筑内的管道来实现排水的。它主要适用于屋面坡体度大或不易在建筑外外面设置排水管道的建筑。

2.2 以管道内的雨水的流态不同分类

这主要分为重力无压流、重力半有压流和压力流三种: (1) 重力无压流式:它用的雨水斗形式是自然堰流式雨水斗, 特色是无压流。雨水在雨水管中的流态为附壁膜流。这样的雨水排水系统所用到的管道材料比较多, 屋面的溢流频率比较高, 使得管道的承压能力相对较小。 (2) 重力半有压流式:该排水系统主要用的是65型雨水斗和87型雨水斗, 它主要依靠雨水的重力来进行管道排水。当雨水进入管道中, 管道中会因水流携带空气进入管道, 从而在水流中形成漩涡。同时, 屋面水流进入管道的增多会使斗内形成负压, 从而顺利排水。它的特点是气流与水流相互混合, 形成负压。 (3) 压力流雨水系统是目前新兴发展的雨水排水系统, 它又称虹吸式排水系统。排水系统的管内充满了满满的压力流。它主要用的是专用的雨水斗来实现水流与气流的相分离来实现的。

2.3 以在埋地横管是否存在自由水面分类

这样的排水系统划分为敞开式排水系统和密闭式排水系统: (1) 敞开式排水系统的主要原理是利用雨水的重力作来从排出管流至检查井。而这里的检查井的管道一般为埋地敷设。这样的系统的利弊是一分为二的:利的是可以容纳生产用的废水但弊的是一旦遇到大暴雨或者检查井的设置不合理会造成室内地面的大量积水, 影响生产与工作的进行。 (2) 对于密闭式排水系统, 它主要依靠在室内设立密闭埋地管, 使排水系统处于一个密闭的空间, 不易对外界造成影响 (例如不会出现冒水现象) , 但它却只能进行雨水排泄, 不能容纳生产用的废水。这样的排水系统兼容的功能不大, 要想有其他功能, 还得高价修建别的排水管道系统, 不实际也不符合可持续发展的理念。

2.4 以单根立管所连接的雨水斗数量分类

依据雨水斗数量的多少可分为单斗系统和多斗系统。单斗的雨水排水系统顾名思义是只连接了一个雨水斗。而多斗系统连接的的是多个雨水斗。但, 需注意的是雨水斗并不是越多越好, 相反单斗的雨水排水系统的雨水排水量比同一环境下的多斗系统好。因为相关数据表明, 多斗的排水量只有单斗的80%左右。

3 屋面雨水排水系统的设计

3.1 屋面雨水排水系统的设计———压力流 (虹吸式) 雨水系统

压力流雨水系统在近几年被广泛地运用于屋面的雨水排放系统中, 是目前新兴、具有潮流的排水系统。压力流雨水系统的主要组成部分有:防漩式雨水斗 (控制雨水的流量和调整雨水的流态) 、悬吊管 (与连接管和雨水立管连接) 、立管 (接纳雨水斗或悬吊管的雨水) 、出水管 (将水排到地下水管) 。它的工作过原理是在开始降雨的时段, 屋面上的雨水还相对比较少的时候, 它的工作原理是与重力排水系统一样。但是, 随着雨水量的大幅度增加, 加上采用的雨水斗是防漩涡雨水斗。这样, 雨水在进入雨水斗的时候大大减少了夹带的空气, 减少漩涡, 使排水系统充满满流状态。而虹吸主要是依靠势能形成的, 根据雨水的势能, 雨水在通过雨水悬吊管进入立管时产生虹吸, 使管内形成最大的负压, 从而实现以相对比较高的流速流出管道。

压力流雨水排水系统有着自己独特的特点:它的管径比较小;在进行悬吊管的安装时不需要坡度, 因此, 它所使用的空间比较少;排水系统拥有良好的自清洁能力 (因为管内的流速比较高) 。但是由于它的这些优良特点, 它所要求的材料也比较高, 费用也相应升高, 使得整体的雨水排水系统的造价比重力式的雨水排水系统高。

3.2 屋面雨水排水系统设计时需要注意的问题

在虹吸式雨水排水系统中要注意设计降雨强度的计算、设计重现期、设计流态, 精确精度。降雨强度的计算中不能采用滞后的公式, 因为会使得到的数据不可靠。重现期的设定是为了预留空间。流态的设计是因为影响雨水排水系统的因素很多, 对于屋面结构复杂的可以采用虹吸式, 甚至根据环境与建筑结构, 可以将重力式排水系统与虹吸式排水系统相结合。精确精度是为了平衡管道内的压力和水流量。这需要进行水力计算, 尽可能使数据精确, 避免工程上的浪费和符合雨水排水系统的要求。

针对所有的排水系统而言, 要时刻注意屋面雨水排水系统设计时所出现的问题, 并对这些问题引起高度关注。这些问题分为以下几方面: (1) 管道材料的选择方面:要考虑空气对管道的腐蚀性。因为在雨水的冲刷下, 管道壁被腐蚀。主要来讲, 当管道处于不工作状态时, 管道壁因雨水变得潮湿, 紧接着与进入管道的空气亲密接触而形成腐蚀。排水系统管道的腐蚀会大大减少它的使用寿命, 从而造成检修上的频繁。因此, 在管道材料选择上要慎重, 要选择不易被腐蚀的材料, 增加整个排水系统的使用寿命。 (2) 雨水排水系统的结构设计方面:要根据建筑结构和屋面特色设计合适的雨水排水系统。在设计上, 不仅要考虑排水系统带来的雨水排水能力的强弱, 还要考虑日后管道等维修时的方便。雨水排水系统中要注意增设立管检查口和三通加盲堵等, 这样的举措能使简化日后管道堵塞的检修程序, 还能美观排水系统。 (3) 雨水防溢方面:需要注意的是在同一个立管上连接的雨水斗的高度。当它连接的多个雨水斗高度不同时, 应考虑最低的雨水斗的高度不能小于最高雨水斗的2/3。在阳台雨水排水立管的设置上要对它进行单独设立, 不能让屋面的雨水斗来承接雨水, 从而进行排放。 (4) 重现期排水方面:在设计雨水排水系统时一般会考虑所能承接的雨水排放能力, 对环境中的雨水量有一个最大估计值。因此, 在设计中要考虑雨水排水系统出现超负荷的情况, 为雨水排放预留一个空间———重现期雨水排放。

4 结束语

屋面雨水排水系统是建筑排水系统中的重要组成部分, 影响着建筑的品质。在设计屋面雨水排水系统时, 要充分考虑建筑的整体结构, 合理科学布局, 为建筑打造适合它本身的屋面雨水排水系统。在建设雨水排水系统过程中, 设计人员要遵从安全、实际的原则, 合理选用排水管道材料, 综合各方面的因素来设计适合、优良的排水系统方案, 使它的排水能力能够符合建筑规范。

摘要：本文将对屋面雨水排水技术进行全方面地分析, 并重点列举目前新兴的雨水排水系统, 并对它的设计中出现的相关问题进行探讨。

关键词：雨水排水系统,重力流,系统优化,压力流雨水系统

参考文献

[1]王继明.屋面雨水系统研究的回顾[J].给水排水, 2003, 29 (15) :257-260.

[2]周祥.谈建筑排水设计[J].科学之友, 2011, 14 (10) :132-134.

屋面排水具体概念是什么？ 篇2

屋面排水

工作内容：铁皮檐沟、天沟、泛水的制安，铸铁落水管的切管、安装，玻璃钢排水管、PV排水管的安装（含水斗、弯头、雨水口）

屋面排水系统 篇3

关键词：虹吸式屋面雨水系统 工程监理 控制要点

0 引言

虹吸式雨水排水系统出现于20世纪的欧洲，引入中国已经有十多年的历史，在大型建筑平顶屋面排水中该系统已经逐渐占据了主导地位。为了使雨水管能够最终达到满流的状态通常采用独特设计的雨水斗以实现气水分离，当管中的水量是压力流状态时就会产生虹吸作用。在整个降水的过程中，整个系统在连续不断的虹吸作用下以惊人的速度将屋面的雨水排到地面，其实质是一个多压力流雨水排水系统。

对于大型的屋面排水可以采取“分区排水”的方式，由数个子系统组成整个屋面的排水系统，每个系统一个天沟从而避开了伸缩缝。当天沟的雨水达到一定深度的时候，系统中的尾管就会充满水而达到虹吸的条件从而使得整个系统产生虹吸而快速排放屋顶的雨水。由于虹吸的排水速度较大，必须通过消能井后再排入市政雨水排水系统。虹吸系统在雨量较小时只能作为重力流系统使用，这样以来，虽然很多系统比重力排水管线小很多，但是能够排出几十年一遇的暴雨雨水。此外，虹吸排水系统需要比重力流系统少的斗就可以排出相同的雨水量。并且可以水平安装虹吸系统，而重力流系统必须有不小于5‰的坡度从而影响使用空间或建筑结构处理。由于虹吸系统的立管少，可以敷设在楼梯间或立柱旁，横管也可以铺设在非敏感的公共走廊处，所以节约了很大的空间。因此，虹吸排水系统能够为建设设计提供一个有利的条件。

我国目前大多数采用重力流排放技术排除屋面的积水，但是随着建筑技术的不断发展，大型单体建筑物存在跨度大、面积大以及屋面荷载承受力小的问题，为了保证使用的安全性可靠性就必须要求屋顶积水能够短时间迅速排出。传统的排水系统为了达到这个要求就必须通过增加雨水斗数量、立管根数、加大立管直径以及增加屋面荷载来实现，这样无疑就增加了工程的造价。而虹吸式雨水排放系统一直为满流有压状态，由于排放迅速因此立管根数少，管径小并且横向悬吊管没有坡度，最大限度的满足了建筑的使用功能。通过几年的相关工作浅谈一下自己的体会以供大家参考：

1 施工准备

施工准备是在开工前控制各项准备工作以及能够影响工程质量的各种因素，这是确保施工质量的先决条件，重点应当做好以下工作：

1.1 审核施工队伍的资质和人员上岗证。按照相关规定要求，承担其项目的施工企业，应具有相关工程承包的资质等级及相应质量管理体系，重点审核其资质等级是否与工程的等级类别相符合；同时重点审核关键施工人员，应经虹吸屋面雨水排水系统安装的技术培训。

1.2 审核施工方案。施工方案是指导性文件，它能够有效的指导施工以确保施工质量达到质量验收的标准，因此，专业监理工程师在了解建筑物结构、施工进度的基础上根据设计图纸以及相关技术文件资料审核施工方案和施工进度计划，着重审核施工工艺和施工方法、保证质量措施及应用的技术标准，施工质量要符合《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）及CECS标准《虹吸式屋面雨水排放系统应用技术规程》的要求。

1.3 管线走向是否与其它安装专业的矛盾。在图纸会审时一定要注意解决与电气、暖通以及室外管网交叉干扰的问题。同时在进场施工前应与设计院相關的设计人员沟通、协调系统的水力计算，应包括对系统中每一管径水力工况的精确计算。计算结果应包括设计暴雨强度、汇水面积、设计雨水流量、流速压力等，经专业公司重新复核计算，并经确认后方可施工。

1.4 材料的质量控制。虹吸排水系统一般由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、管件配件和管道固定件等构成。用于虹吸雨水排水系统安装的管道材料也是多种多样：高密度聚乙烯（HDPE）、钢管（镀锌钢管、涂塑钢管）、不锈钢管、铸铁管等。对施工单位报送的拟进场管材、管件、雨水斗等材料的规格、型号和性能应符合设计规定，并有质量合格证明文件；对已进场的材料应进行实地检查验收，对重要的部件要更加严格检查，如虹吸式雨水斗，组成部件是否齐全，是否包括防叶罩、防涡流装置、斗体、安装接触片等组件。斗体材质也有很多种：铸铁、铝合金、不锈钢、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）等，要核对进场的材质是否满足设计要求，且雨水斗的孔状间隙口的直径不宜小于6mm，且不大于15mm。当采用HDPE管时，应按国家有关防火标准规定进行检测，将质量隐患消除在施工前，确保系统所采用的材料符合质量要求。

1.5 预留孔洞的准确性。认真审核图纸，在建筑混凝土之前监理工程师一定严核对预留孔洞位置的准确性。在屋面结构施工时，安装单位应当配合土建预留符合雨水斗的安装孔洞，或者直接将雨水座连同保护螺丝预埋在屋面混凝土中，预埋时应当留出屋面找平层的厚度，监理根据轴线、标高以及相关图纸确定预留洞口位置的准确性。

2 施工过程的质量控制

虹吸屋面雨水系统在完成了前期的各项准备工作以后就进入了施工的安装阶段，在整个虹吸式排水系统工程的监理工作中，安装阶段是一个非常重要的控制阶段。

2.1 专业监理工程师针对安装阶段施工周期长、工作面多的特点，可采取现场巡视、旁站监理、检查验收的方式，核定施工单位是否按图施工，是否严格按现行的施工安装验收规范施工。以设计图纸和施工质量验收规范为准在监理细则中确立具体的质量控制点。如某游泳馆项目就以雨水斗和高密度聚乙烯管材（HDPE）安装作为质量控制要点。雨水斗的安装顺序应是斗体安装→防涡流装置安装→防叶罩安装→其它辅助部件安装。斗体固定牢固后应配合屋面防水材料与斗体可靠粘接，斗体边缘连接密闭，不渗不漏。安装完毕后要求施工单位在屋面进行闭水试验，以检验安装后防水效果。在安装雨水斗时专业监理工程师应采取旁站的方式进行检验，安装完系统管道后在对防叶罩、防涡流装置以及其他辅助部件进行安装。应当按照说明要求的顺序安装雨水斗，必须将安装的斗体固定牢固，对雨水斗的排水口采取临时封堵的措施，为了防止施工中雨水流入室内或施工中的管道内，必须保证临时封堵不漏水。

结合游泳馆工程管道采用高密度聚乙烯管材（HDPE），具体可参见《虹吸式屋面雨水排放系统应用技术规程》的有关章节进行。首先要保证管道安装时固定件能够承受满流管道的重量及高速水流所产生的冲击力和吸收管道热胀冷缩时产生的轴向应力，并保证固定件的位置正确，埋设平整。但重点注意要求施工单位对于预制管段长度不宜超过10M，以便于施工安装。管道固定件应安装在墙上或承重结构上，固定系统的悬挂点安装片间距一般不大于2.5M，必须设置锚固管卡，锚固点间距为不大于5M，并应在直线管道的首、尾和Y型支管和每个方向上设置，在固定系统的直线导管中有断开处，导管的两端也必须设置。总之把每个分项施工工序作为工序交接检查点，并形成相关质量记录；隐蔽工程在隐蔽前必须经监理人员检验，检验合格并认可签证后，方可隐蔽进入下一道工序施工。

2.2 当安装完管网系统以后，专业监理工程师除了重新全面的核对所有安装系统管网是否符合要求外，还应当积极的参加施工方的系统灌水以及通水试验工作。认真审阅施工方提交的灌水通水方案后才能开始试验，此阶段的监理方式采用旁站。为了检测试验过程中管道以及接口部位是否渗漏，管道填埋前必须做灌水试验，试验合格以后才能将管道隐蔽。安装完雨水管后所做的灌水试验的灌水高度必须达到每个系统上部的雨水斗。满水15min待水面下降后，再灌满观察5min，如果液面不下降并且接口处没有渗漏现象，那么专业监理工程师则可以判断为合格。完成试验以后应当督促施工方及时拆除临时盲板并签署有关的实验结论。系统进行模拟虹吸排水试验之前一定要保证雨水主立管、水平管都做通水试验，并且保证排水顺畅无堵塞。

3 结束语

为了保证工程的施工质量，使得工程质量能够达到设计的预期目标，作为一名专业的监理工程师，除了具备扎实的专业知识外，还应当具有很强的责任心，运用预防控制以及组织协调为手段控制工程施工过程中的每个环节的质量。

参考文献：

[1]虹吸式屋面雨水排水系统技术规程CECS183：2005.

[2]建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-2002.

虹吸式屋面雨水排水系统应用 篇4

1.1 工作原理

降雨初期, 屋面雨水高度未超过雨水斗高度时, 整个排水系统工作状况与重力排水系统相同。随着降雨的持续, 当屋面雨水高度超过雨水斗高度时, 防漩涡雨水斗通过控制进入的雨水流量和调整流态减少漩涡, 从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量, 使得系统中排水管道呈满流状态, 利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能, 在雨水连续流经雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用, 并在该处管道内呈最大负压, 屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。降雨末期, 雨水量减少, 雨水斗斗前水深降低到某一特定值, 雨水斗逐渐开始有空气掺入, 排水管内的虹吸作用被破坏, 排水系统工作状态又转变为重力流状态。

1.2 系统组成

虹吸式雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、立管和雨水出户管组成。

2 适用范围

该系统主要适用于大型会展中心、体育馆、候机楼、飞机库、物流中心、商厦、厂房等大型建筑的屋面排水。

3 应用实例

东莞市深国投·时尚岛一期工程屋面采用了虹吸式屋面雨水排放系统。该工程屋面总汇水面积7 555 m2, 共用了9个系统, 22个不锈钢虹吸雨水斗, 管材采用HDPE管。

虹吸式屋面雨水排水系统的安装固定系统有别于传统的固定点配合伸缩节的固定方法。它采用固定管卡和导向管卡 (悬吊管卡) 将管道固定在与之平行的方钢导轨上, 不设伸缩节;固定管卡限制了管道热胀冷缩产生的伸缩, 并将轴向推力传递到导轨上;导向管卡则使管道可以在管卡上自由滑动, 用以调节各管段之间因为温差产生的不均衡胀缩。由于该固定系统自带有方形钢导轨, 因此只需在房屋结构上设置少量大跨度的悬挂点。同时, 由于该固定系统将塑料管的伸缩量转化为轴向应力, 省掉了伸缩节, 避免了伸缩节漏气的隐患。固定系统的所有配件均在车间内生产完成, 施工现场只需要进行简单的装配;所有配件表面均经过热镀锌处理, 比传统现场制作的支架更美观, 更经久耐用。

虹吸式屋面雨水排水系统工艺流程如下:施工准备→预埋预留→雨水斗安装→支架制安→悬吊管安装→立管安装→埋地管安装→T停止点→灌水、通水试验→系统接驳→交工前检查→验收交工。

3.1 施工准备

1) 技术准备:

施工前认真熟悉图纸, 做好图纸会审工作, 根据施工技术要求和施工验收规范, 制定施工方案、工艺标准。施工前对施工人员进行全面的技术交底, 其主要内容有:有关的施工技术标准及规范;主要施工技术要求;工艺流程及物料性能、用途等。

2) 施工现场准备:

依据施工图纸测量定位, 确定标高, 处理管路径上的预留孔洞, 预留孔洞尺寸宜较管外径大50 mm～100 mm, 架空管道顶上部的净空不小于80 mm。

3.2 雨水斗安装

1) 将雨水斗座连同保护螺丝预埋在设计位置中, 预埋雨水斗座时应注意预留出找坡找平层的高度。

2) 旋掉保护螺丝, 将表面灰尘清除干净, 安装上配套螺杆, 装上双面自密封胶圈。

3) 铺设柔性防水卷材时将于螺杆位置相配置的地方钻孔。

4) 用螺帽将卷材压环、空气挡板、雨水整流栏固定在雨水斗座上。

5) 根据现场情况调节好空气挡板上的螺杆高度并锁紧。

6) 将防叶罩牢固安装在螺杆上。

7) 雨水斗安装完毕后, 应进行表面清洁和成品保护措施。

3.3 悬吊管安装

1) 测量放线:放线前先根据图纸定位尺寸核对现场是否与建筑物及其他管线有冲突, 再放出直线, 在直线上定出安装片的位置。

2) 安装片安装:水平管安装片不超过2.5 m设置一个, 立管安装片不超过15倍管径设置一个, 具体距离参照管道的固定。安装片装好后要重新拉线检查, 如果安装片的中心不在一条直线上, 可以通过上面的长形孔作调整。钢结构上可不使用安装片, 但支吊点的距离不变。

3) 安装片固定在承重结构上, 管道支吊架应固定在安装片上, 固定位置要准确, 埋设应牢固。

4) 方形钢导管应沿高密度聚乙烯 (HDPE) 悬吊管悬挂在建筑承重结构上, 高密度聚乙烯 (HDPE) 悬吊管则采用导向管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上。

5) 导向管卡最大安装间距为1.5 m, 锚固管卡最大安装间距为5.0 m。

3.4 HDPE管的连接

1) HDPE管道连接采用电熔连接 (电熔承插连接) 和热熔连接 (热熔对接连接) 。管件应采用同质材料制作, 其压力等级与管材压力等级相同。

2) HDPE管道不同连接形式采用对应的专用连接工具, 检查电动工具与配电箱供电电压是否一致, 功率是否匹配。

3) 在寒冷气候 (-10 ℃以下) 和大风环境条件下进行连接操作时, 应采取保护措施, 或调整连接工艺。

4) HDPE管道连接时, 应清洁、刮削管端焊接处, 除削, 在整个焊接过程中保持管端的干燥。

5) HDPE管道连接结束后, 应进行接头外观质量检查, 不合格者必须返工并重新进行接头外观质量检查。

3.5 HDPE立管安装

按照要求的间距, 把安装片焊接固定在钢结构柱上或用膨胀螺栓固定在钢筋混凝土上、墙壁上。通过立管卡、M18螺杆把HDPE管固定在柱子或墙壁上。HDPE立管按照不大于6 m的间距安装固定套环。

3.6 埋地管安装

1) 雨水管按照设计要求设置检查口, 检查口中心距地面1.0 m。

2) 埋地管的埋设深度要考虑冰冻和外部荷载的影响。

3) 埋地雨水管穿入检查井时, 与井壁接触的管端部位应涂刷两道粘结剂, 并滚上粗砂, 然后用水泥砂浆砌入, 防止漏水。

3.7 溢流口设置

1) 虹吸式屋面雨水排水系统应设置溢流口。虹吸式屋面雨水排水系统和溢流系统的排水总能力不宜小于设计重现期50年, 降雨历时5 min的设计与水量。

2) 溢流口或溢流装置的设置高度应根据建筑物面允许的最高溢流水位等因素确定。最高溢流水位应低于建筑物面允许的最大积水面积。

3) 溢流口或溢流系统应设置在溢流时雨水能通畅流达的场所。

3.8 系统密闭性试验

1) 堵住所有雨水斗, 向屋顶或天沟灌水。水位应淹没雨水斗, 持续1 h后, 雨水斗周围屋面应无渗漏现象。

2) 安装在室内的雨水管道, 应根据管材和建筑高度选择整段方式或分段方式进行灌水试验, 灌水高度必须达到每根立管上部雨水斗。灌水试验持续1 h后, 管道及其所有连接应无渗水现象。

3.9 灌水试验

由雨水斗灌水, 排尽空气后灌水高度至雨水斗。15 min后水面下降, 再灌满水, 1 h液面不降, 检查管道连接口无渗漏, 试验成功。

4 结语

在现代建筑中, 科学技术的发展、新型材料的应用, 人们对建筑的实用性、美观性的要求越来越高。因此, 虹吸屋面雨水排水系统具有广泛的发展前景和空间。它不仅能够解决一些传统重力式排水系统无法做到的设计难点, 而且在节省管材和施工量上有着传统方法无法比拟的优点。

摘要：系统阐述了虹吸式屋面雨水排水系统的工作原理、系统组成、应用范围, 通过具体工程实例, 介绍了虹吸式屋面排水系统的施工工艺, 以推广虹吸式屋面雨水排水系统的应用。

关键词：虹吸式,屋面排水系统,安装

参考文献

屋面排水系统 篇5

屋面水位必须严格控制并限定在某一高度,否则屋面上累积的雨水会对屋面形成很大的荷载,可能导致屋面结构和构造变形或者破坏,甚至出现渗漏。

根据欧洲标准,屋面雨水的水位高度必须限制在55 mm内,这个数字是长期实验和实际工程经验的结果。将水位高度换算至每m2的雨水质量,就可得出屋面承受的荷载与水位高度的关系。当水位高于55 mm时,雨水会对屋面结构产生相当大的重量负荷(图1)。因此在屋面或天沟设计时,必须考虑到这方面的情况。

对于天沟来说,水位更是不允许超过55 mm,否则随着时间的推移,天沟将会慢慢变形,对排水系统和整个建筑产生非常大的影响。

1 虹吸式屋面雨水排水系统

1.1 系统原理

依靠特殊的雨水斗设计,可实行汽水分离,从而使雨水立管保持满流状态。当立管中的水达到一定容量时,在管道内形成负压产生局部真空,虹吸作用就产生了。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统可快速地将屋面雨水排除。

虹吸式与重力式屋面雨水排放系统的区别:传统重力式雨水排放系统是利用屋面结构的坡度,使水自然流入屋面上的雨水斗,然后以汽水混合的状态依靠重力作用顺立管而下。该系统的缺点是低效排水、管径大,且需要1%～3%的坡度,材料多且安装复杂。

虹吸式雨水排放系统是在降雨初期,利用重力原理排水。当降雨量加大,屋面上的水位达到一定高度时,雨水斗会自动隔绝空气,从而产生虹吸,系统也转变为高效的排放系统,抽吸雨水向下排放。该系统的优点是高效排水,排水管管径小,无需坡度,用材少,地面开挖小,美观且节省空间[1]。

1.2 系统组成

虹吸式屋面雨水排水系统一般由雨水斗、无坡度悬吊管、立管和雨水出户管(排出管)组成。

1.2.1 雨水斗

1)雨水斗的设计是整个虹吸系统工作的关键之一。它的稳流性越好,产生虹吸所需的屋面汇水高度就越低,总体性能就越优异。一种雨水斗通过与相应的配件组合,就能适用于不同的屋面,例如混凝土屋面、金属屋面、木屋面、上人屋面、种植屋面,屋面不平呈梯形结构的屋面等。

压力流(虹吸式)雨水斗材质可为HDPE、铸铁或不锈钢。它最大限度地降低了天沟的积水深度,使屋面承受的雨水荷载降至最小,同时也提高了雨水斗的额定流量,见图2。

2)雨水斗设计安装要求:(1)雨水斗离墙至少1m;(2)雨水斗间距一般不能大于20 m;(3)平屋顶上如果是砂砾层,雨水斗格栅顶盖周围的砂砾厚度不能大于60 mm,最小粒径必须为15 mm;(4)如果雨水斗安装在檐沟内,且采用焊接件的话,檐沟的宽度至少是350 mm,檐沟内的雨水斗安装开口为70 mm×270mm至290 mm×290 mm;(5)如果雨水管安装在混凝土屋面面层内,那么屋面板至少厚160 mm;(6)对于断面呈连续梯形的屋面,雨水斗开口为安装固定件,尺寸280 mm×280 mm,如果开口大于300 mm×300mm,屋面则需加固;(7)如果是混凝土屋面,雨水斗下连的雨水管管径至少是35 mm(用电焊管箍连接件连接),与此对应的屋面板厚度为180～190 mm;(8)带隔离层的屋面,隔离层厚度至少为40 mm,如果隔离层厚于180 mm,雨水斗的底座必须延伸至能与管径56 mm的连接管相连的恰当长度[2,3]。

1.2.2 系统管道

管道是虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分,因此管道必须保证完全密封和拥有完备的防火措施,并且做到尽可能降低噪声、吸收震动、抗冲击外力强,最大程度地满足抗温度变化引起的形变。管道连接方式方便灵活,可根据需要采用不同的连接方法,如对焊、电焊管箍连接、法兰连接、螺纹连接、伸缩管接头等。管道还配有专用三通、大小截面连接弯头等适于各种连接情况的配件,安装便捷,可节省空间。管道连接方式,见图3。

1.2.3 紧固系统

安装固定系统的主要功能,是辅助安装与固定管道。虹吸式雨水管道系统的固定装置,包括与管道平行的方形钢导轨以及管道与方形钢导轨间的连接管卡(根据不同的管径,每隔0.8～1.6 m布置管卡),用于固定钢导轨的吊架及镀锌角,见图4;安装固定系统还包括管卡配件,这些配件可以固定管道的轴向,可利用锚固管卡安装在管道的固定点,见图5。

无论是系统震动带来的外力,还是热胀冷缩引起的内力,甚至是悬挂管道承受的重力,都由连接件传至方形导轨,以免引起系统变化,从而减少对建筑结构的影响。

2 虹吸式雨水斗及管道防水节点处理

2.1 雨水斗防水

2.1.1 虹吸落水口细部节点处理

施工期间不能将垃圾杂物堵塞落水口,应保证正常排水;预留洞口应用膨胀细石混凝土或堵漏材料填实;沿预留洞凿宽20 mm、深20 mm的环形小槽,并用柔性密封胶填实。雨水斗安装时,将附加防水层、防水卷材铺贴在雨水斗本体四周,用螺栓固定压板或法兰压紧,再用防水密封胶封边密封,沥青涂料涂刷需铺贴聚酯无纺布,见图6[4]。

2.1.2 柔性防水涂料加强层

沿预留洞周围500 mm宽范围内,涂刷1道1.2mm厚柔性防水涂料加强层。

2.1.3 雨水斗底盘安装

雨水斗底盘要与涂膜防水层密封严实。

2.1.4 防水卷材铺贴

防水卷材铺贴在雨水斗本体四周后,应用防水压板压紧并用螺栓固定,再用防水密封胶做封边处理。雨水斗法兰上面的防水层,应由外至内做到下沉线为止。

2.2 雨水管防水

所有雨水管穿墙、穿楼板洞口,须用膨胀细石混凝土或堵漏材料吊模填实,并沿洞口凿宽20 mm、深20 mm的环形小槽,用柔性密封胶填实,见图7。HDPE管穿越防火分区时应加设阻火圈,见图8。

3 结论

我国每年6—8月期间,建筑屋面都可能承受暴雨的冲击,虹吸式屋面雨水排水系统在凸显其稳定、排水速度快优势的同时,对屋面的防水、使用功能也能起到保护作用。

虹吸式屋面雨水排水系统以其独特的雨水斗、具有耐久抗冲击抗腐蚀性的环保型排水管材、简便的紧固系统以及更接近实际工况的设计计算软件优势,已成功应用于万科、朗诗等多个住宅项目,喜来登酒店、香格里拉酒店、保利国际广场、百盛、sohu现代城等多个商业建筑,以及国家体育馆等多个大型公共建筑,均取得了很好的效果。

摘要：虹吸式屋面雨水排水系统是利用虹吸原理可高效地将屋面雨水迅速排除,它一般由雨水斗、无坡度悬吊管、立管和雨水出户管(排出管)组成。本文介绍了系统中的雨水斗、管道、紧固系统在实际施工中的安装技术,详细说明了虹吸式雨水斗及管道防水节点处理方法。

关键词：虹吸式屋面雨水排水系统,雨水斗,管道,安装,节点处理

参考文献

[1]同济大学建筑设计研究院.CECS183:2005虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].北京:中国计划出版社,2005.

[2]上海市建设和管理委员会.GB50015—2003建筑给排水设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004.

[3]沈阳市城乡建设委员会.GB50242—2002建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

屋面排水系统 篇6

虹吸是利用重力作用, 在管道内产生局部真空, 而产生虹吸现象。它通过利用能隔离空气的雨水斗实现水、气分离, 开始时由于重力作用雨水不断流向管内, 使管道内逐渐产生真空。当管中的水流呈现压力流状态时, 形成虹吸效应 (密闭的管道系统内形成满流状, 雨水因重力作用在立管处跌落产生虹吸) 。不断进行排水。虹吸 (屋面雨水) 排水系统, 是经过精密的水力计算, 设计的能充分利用水的动能, 在密闭的管道系统中产生连续不断的虹吸作用, 实现快速、高效的排除屋面雨水。它是解决大屋面雨水排放的先进排水技术。

2 压力流雨水排水系统的特点:

广泛适用于各种不同类型、用途的建筑物;管道无需坡度敷设;降低管材的管径;现场施工量减少;更少的材料, 节省安装空间;管道具有自洁能力。从设计到施工简单快捷。适用于各种类型、各种用途的建筑物屋面, 包括平屋顶屋面也能适用, 这一点解决了传统排水方式很难解决排除的问题;其排水悬吊管可作无坡度敷设, 悬吊管始终保持同一高度, 可以腾出更多有效的建筑机电、设备安装空间;相同管径排水泄流量大, 可降低排水管管径或减少排水立管数量, 节约安装空间;管材及管件 (配件) 的使用量减少;所需地下埋管量较少, 有效减少现场施工量和土方开挖、回填工作量;管内水流流速大于1m/s, 能使管道具有很好的自清自洁能力。

3 压力流雨水排水系统的适用条件。

各种屋面排水系统的选择, 除考虑安全性、经济性以外, 主要应根据各种雨水排水系统的特点, 结合不地以及该建筑的实际情况综合分析后确定。

3.1 雨水排水系统应优先考虑外排水, 但要先征得建筑师同意。

3.2 屋面集水优先考虑天沟形式, 雨水斗应设置于天沟内。

3.3 虹吸式屋面雨水排水系统适用于大型屋面的库房、工业厂房、公共建筑等。

3.4 不允许室内冒水的建筑, 应采用密闭系统或外排水系统, 不得采用敞开式内排水系统。

3.5 寒冷地区应尽量采用内排水系统。

3.6 单斗与多斗系统比较, 一般情况下, 优先采用单斗系统。但虹吸式雨水系统悬吊管上接入的雨水斗数量一般不受限制。

4 压力流雨水排水系统的设置

4.1 雨水斗的设置。

布置雨水斗时, 应以伸缩缝或沉降缝作为排水分水线, 否则应在该缝两侧各设置一个雨水斗。雨水斗的间距应按计算确定, 还应考虑建筑物的结构特点, 如柱子的布置等, 一般可采用12～24m, 天沟的坡度可采用0.003～0.006。雨水斗的安装要求, 主要是连接处的密封应不漏水, 按不同水平面上的雨水斗分别设置单独的立管。

4.2 连接管。

连接管应牢固地固定在建筑物的承重结构上, 其管径一般与雨水斗短管的管径相同, 但不宜小于100mm。

4.3 悬吊管。

悬吊管一般沿梁或屋架下弦布置, 并应牢固的固定在其上。其客径不得小于雨水斗连接管管径, 如沿屋架悬吊时, 其管径不得大于300mm。悬吊管长度超过15m时, 靠近墙、柱的地主应设检查口, 且检查口间距不得大于20m.重力流雨水系统的悬吊管管道充满度不应大于0.8, 管道坡度一般不应小于0.005, 以利于流动而且便于清通。虹吸式雨水系统中的悬吊管, 原则上为压力流不需要设坡度, 但由于大部分时间悬吊管内可能处于非满流排水状态, 宜设置不小于0.003的坡度, 以便管道排空。悬吊管与雨水立管连接, 应采用两个45°弯头或90°斜三角。悬吊管不得设置在精密机械设备和遇水会产生危害的产品及原料的上空, 否则应采取预防措施。

4.4 立管。

立管一般沿墙、柱明装, 在民用建筑内, 一般设在楼梯间、管井、走廊等处, 不得设置在居住房间内。立管的管径不得小于与其连接的悬吊管管径。对于重力流雨水系统立管的上部为负压, 下部为正压, 所以立管是处于压力流状态, 排水能力较大。而排水管埋设在地下, 是整个雨水管道系统中容易出问题的薄弱环节, 立管的下端宜采用2个45°弯头或大曲率半径的90°弯头接入排出管。

4.5 排出管。

考虑到降雨过程中常常有超过设计重现期的雨量、或水流掺气占去一部分容积, 所以在雨水排出设计时, 要留有一定的余地。

4.6 埋地横管。

埋地管的最小管径为200mm, 最大不超过600mm, 以保证水流通畅, 便于清通。埋地管不得穿越设备基础及其他地下构筑物;埋地管的埋设深度, 一般可参照排水管道的规定, 在民用建筑中不得小于0.15m。雨水排水系统的管道材料可采用铸铁管、钢管或高密度聚乙烯管等。埋地管也可采用混凝土管、陶土管。管材屋面计算面积超过5000m2时, 必须设置至少两个独立的屋面雨水排水系统。

5 虹吸式屋面雨水系统的设计计算

虹吸式屋面雨水排水系统按压力流进行计算, 应充分利用系统提供的可利用水头, 以满足流速和水头损失允许值的要求。水力计算的目的是合理确定客径, 降低造价, 使系统各节点由不同支路计算的压力差限定在一定的范围内, 以保证系统安全、可靠、正常地工作。

5.1 虹吸式雨水系统水力计算的一般规定。

为了保障虹吸式雨水排水系统能够维持正常的压力流排水状态, 压力流雨水排水系统应符合以下规定:

5.1.1 雨水斗的设置。

虹吸式雨水斗应设置在天沟或檐沟内, 天沟的宽度和深度应按雨水斗的安装要求确定, 一般沟的宽度不得小于550mm, 沟的深度不得小于300mm.一个计算汇水面积内, 不论其面积大小, 均应设置不少于两个雨水斗, 而且雨水斗之间的距离不应大于20m。屋面汇水最低处应至少设置一个雨水斗, 同一系统中的雨水斗宜在同一个平面上。

5.1.2 几何高度。

悬吊管应低于雨水斗的出口1m以上。雨水排水系统管道中的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。

5.1.3 水流速度。

系统中的所有管段, 管道内的设计最小流速应大于1m/s, 以使管道有良好的自净能力。最大流速常发生在立管上, 立管的设计流速宜小于6m/s, 但不宜小于2.2m/s, 以减小流动时的噪音, 但最大有宜大于10m/s。立管底部接至室外窨井的排出管管内流速不宜大于1.5m/s.雨水管系统的出口应放大管径, 出口的水流速度不宜大于1.8m/s, 以减少水流对排水井的冲击, 如出口速度大于1.8m/s, 应采取消能措施, 宜通过消能井溢流至室外排水管道。

5.1.4 水头损失。

雨水排水系统的总水头损失和流速水头之和应小于雨水斗天沟底面与排水管出口的几何高差, 其压力余量宜稍大于100pa。压力流屋面雨水排水系统悬吊管与立管交点 (转折点) 处的最大负压值, 对于金属管道不得大于80kpa;对于塑料管道应视产品的力学性能而定, 但不得大于70kpa。管段计算所得压力值应基本平衡, 即系统中各节点的上游不同支路的计算水头损失之差, 在管径小于等于DN75时, 不应大于10kpa;管径小于等于DN100时, 不应大于5kpa, 否则应高整管径重新计算。

5.2 虹吸式雨水排水系统屋面汇水面积计算的一般要求:

5.2.1一般坡屋面按水平投影面积计算;5.2.2高出汇水面的侧墙, 应将侧墙面积的1/2折算为汇水面积。同一汇水区内高出的侧墙多于一面时, 按有效受水侧墙面积的1/2折算入汇水面积;5.2.3高层建筑裙房屋面, 应附加其高出部分侧墙面积的1/2;5.2.4半球形屋面或斜坡较大的屋面, 其汇水面积等于屋面的水平投影面积与竖向投影面积的1/2相加之和。

根据以上方法计算得出汇水面积再来计算相应雨水设计流量。

雨水设计流量:

Q=k1Ψq.F

式中Q———雨水设计量 (L/S)

k1———流量校正值, 一般取1, 屋面坡度大于2.5%取1.5-2

Ψ——径流系数, 屋面一般取0.9

q———设计降雨强度 (L/S.m2)

F———汇水面积 (m2)

屋面排水系统 篇7

虹吸式屋面雨水排水系统的概念由1968年首此在欧洲提出, 1972年在瑞典建成首个虹吸式屋面雨水排水系统。我国是由20世纪八、九十年代才开始逐渐采用虹吸式屋面雨水排水系统的, 如北京世贸商城、福州火车站站房改造工程等大型项目, 投入使用后, 系统运行良好。

1 虹吸式屋面雨水系统组成及一般工作情况

虹吸式屋面的雨水排水系统由虹吸式雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、雨水埋地出户管 (排出管) 、检查井等组成, 如下图1。

虹吸式屋面的雨水排水系统是一种按虹吸满管压力流原理设计, 可有效控制管内雨水流速和压力的屋面排水系统, 其管内压力和水的流动状态是不断变化过程, 其一般工作情况为:

在降雨初期雨量一般较小, 系统雨水流动状态从重力流方式开始, 先处于波浪流和脉冲流流态。随着雨量增大, 斗前水深逐步增大, 系统流态逐步过渡到活塞流和泡沫流, 并间隙性出现虹吸满管压力流流态。虹吸的形成使系统排水能力突然增大, 斗前水深又会回落, 系统重新回到重力流方式。这种变换会持续一段时间直至降雨量进一步增大, 斗前水深趋于稳定, 系统渗气量进一步减少, 从而进入稳定的虹吸满管压力流流态。在建筑给排水工程中把这种具有虹吸排水系统能力的屋面雨水排水系统称为虹吸式屋面雨水排水系统, 其机理图如图2所示。

在比较小的降雨强度或降雨过程的末期, 降雨量减小, 雨水斗前淹没水位降低到其一定的值, 雨水斗开始有空气渗入, 排水管道内的真空被破坏, 排水系统从虹吸流的工况转向重力流。

总之在整个降雨过程中, 随着降雨量的增加或减小, 虹吸式雨水管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。

2虹吸式屋面雨水排水系统的主要技术特性

虹吸式屋面雨水排水系统管道均按满管流有压状态设计, 整个系统的正常运行依靠虹吸作用, 所以确保产生并维持虹吸作用的技术要点是保证系统正常运行必要条件。

2.1 系统组件选用

虹吸式屋面雨水排水系统的管材选择应根据不同建筑的特点和要求, 综合考虑系统的工作压力、防火、降噪、安装方便、经济性等因素。管材和管件规格、型号和性能应符合国家现行有关标准规定;管材除承受正压外, 还应能承受负压。其材质包括铁管、钢管 (镀锌钢管、涂塑钢管) 、不锈钢管和高密度聚乙烯 (HDPE) 管等材料。

形成虹吸式屋面雨水排水的前提条件是:必须具备拥有良好水气分离装置的雨水斗。因此虹吸式雨水斗是虹吸式屋面雨水排水系统最关键组件, 它由防叶罩、防涡流装置、斗体、尾管等主要部件组成;其材质采用铸铁、铝合金、不锈钢、高密度聚乙烯 (HDPE) 和聚丙烯 (PP) 等材料。对于整个虹吸式屋面雨水排水系统而言, 最主要的就是要避免空气通过雨水斗进入整个系统;如果空气直接进入雨水斗, 会在管道内形成气团, 这样会大大降低系统排水效率, 最终和传统重力式雨水系统一样。因此, 虹吸式屋面雨水排水系统所采用的雨水斗必须具有优化设计的反涡流功能的盖罩, 防止空气通过雨水斗入口处的水流带入整个系统, 并有助于当斗前水位升高到一定程度时, 形成水封完全阻隔空气进入。

固定件能承受满流管道的重量和高速水流所产生的作用力。如高密度聚乙烯 (HDPE) 管道系统, 立管固定件采用与系统管材配套的专用管道固定件, 这样才能承受管道热胀冷缩时产生的轴向应力, 保护管道不被破坏, 如图3所示的专用HDPE管道立管固定件。金属固定件的里层和外层均应做热镀锌处理或防腐处理。

2.2 系统安装要求

雨水斗安装:在屋面结构施工时必须配合土建预留孔洞;进水口应水平安装, 高度应保证天沟内的雨水能通过雨水斗排净;安装后其边缘与屋面相连处应严密不漏。

管道安装:钢管的安装采用螺纹连接、法兰连接或沟槽式连接;铸铁管安装采用胶圈法兰连接或卡箍式连接;不锈钢管的安装采用焊接连接、法兰连接或沟槽式连接;HDPE管的安装采用热熔对焊连接或电熔连接。

管道支吊架固定在承重结构上, 位置正确, 埋设牢固。高密度聚乙烯 (HDPE) 悬吊管采用方形钢管进行固定, 悬吊管采用导向管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上, 锚固管卡宜安装在管道端部和未端, (两个锚固管卡间距≤5.0m) , 这样避免了塑料管热胀冷缩产生的温度应力对固定点产生的破坏, 图4为固定在承重结构上的悬吊点吊架及导向管卡。

2.3 灌水试验

虹吸式屋面雨水排水系统安装完毕后, 所有管道底部用胶囊将管道排出口堵紧, 从屋面雨水斗向管道进行灌水, 第一次灌水时间为15min, 液面下降≤5cm;第二次灌水时间为5min, 液面不下降, 外观检查未发现管道及接口渗漏为合格, 合格后方可交付使用。

2.4 系统验收

虹吸式屋面雨水排水系统分组件验收、系统密封性能验收、工程竣工验收, 按《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002有关规定验收。

2.5 系统维护

系统维护是虹吸式屋面雨水排水系统安全运行, 减少溢流事故的可靠保障, 其目的是保证虹吸式屋面雨水排水系统在暴雨来临时能正常发挥功能。对维护过程中发现的缺陷和问题, 应采取相应的防护措施, 保证系统的稳定性和最大效率。[1]

3 与传统重力式雨水排水系统对比具有的特点和优势

虹吸式屋面雨水排水系统与重力式雨水排水系统相比有明显的技术优势, 属于雨水排水系统中的创新技术, 颠覆了以往传统重力式雨水排水系统的施工技术, 具有里程碑性的意义:

3.1 根据建筑给水排水设计规范第4.9.20规定:重力式雨水排水系统管系的悬吊管应按非满流设计, 其充满度不宜大于0.8, 管内流速不宜小于0.75m/s;且坡度不宜小于0.5%, 需要较大的悬吊管管径和坡降;[2]经工程实践证明虹吸式屋面雨水排水系统比重力式雨水排水系统管径小1/2～2/3, 大大降低了工程造价。

3.2 虹吸式屋面雨水排水系统悬吊管接入雨水斗的数量不受限制, 节省了不少的雨水立管可以减少重力式雨水排水系统立管和雨水斗数量。重力式雨水排水系统雨水悬吊管和雨水立管数量的增加, 同时增加了屋面荷载, 也增加了工程的造价。

3.3 虹吸式屋面雨水排水系统横管不需要坡度、管道走向灵活可根据各种设计要求设置, 雨水斗布点灵活、美观大方, 提高空间利用率。

3.4 虹吸式屋面雨水排水系统可以做到最小的地面开挖工作, 雨水井需要数量少, 不仅施工简单、快捷、方便, 而且降低了工程造价。

3.5 虹吸式屋面雨水排水系统最大限度地减小天沟的进水深度、系统寿命长。

3.6 虹吸式屋面雨水排水系统水流速度快具有自洁管道功能。

4 工程实例应用

4.1 工程简介

福建师大附小架空田径场工程地上设架空层一层, 屋面为田径场。田径场汇水面积4270m2, 分为四个汇水区域, 十二个汇水点。针对架空田径场特殊功能的公共建筑如采用传统的重力式流雨水排水系统, 需要设置较多的雨水立管, 且田径场坡度处理也不便, 显然不适合本工程需要。因此, 设计单位采用虹吸式屋面雨水排水系统。

4.2 系统设计

屋面汇水面积F为4270m2;屋面分为十二个汇水点, 如下图5架空田径场虹吸式流屋面雨水排水系统平面布置示意图:

按公式:Q =k1×F×q5/10000=2.0×4270×211/10000=180L/s

k1为屋面渲泄能力系数取2.0

q5为当地降雨历时5min暴雨强度, 设计重现期取3年查表为211[2]

每个汇水点汇水量为15L/s, 每个汇水点设一个虹吸式雨水斗, 采用4根排水立管YL1～YL4;YL1、YL3每个系统各设4个PPⅡ型虹吸雨水斗, 支管管径De90, 立管管径为De160;YL2、YL4每个系统各设2个PPⅡ型虹吸雨水斗;支管管径De90, 立管管径为De110;本系统埋地及露明部分均采用高密度聚乙烯 (HDPE) 管。若采用传统的重力流雨水排水系统需要雨水立管16根, 虹吸式流屋面雨水排水系统大大减少选用立管数量及室外雨水井数量, 工程实践证明可降低工程造价。本工程竣工至今经受了“碧利斯”、“格美”等多个台风带来的强降雨考验, 没有发生雨水溢流现象, 系统能充分利用雨水的动能, 使雨水流动产生虹吸现象, 改善了水力性质, 使流水通畅, 受到业主的好评。

5 结束语

虹吸式屋面雨水排水系广泛应用于大型厂房、展览馆、机场、运动场、高层裙房等跨度大、结构复杂的屋面, 它不仅解决了一些传统重力式雨水排水系统无法做到的设计难点, 而且在节省管材和施工质量上, 有着传统重力流无法比拟的优点。雨水的集中排放也为收集利用雨水资源创造了有利的条件;系统具备自洁能力及迅速排水能力, 效果显著, 因此, 在今后工程中应大力推广使用。

摘要：虹吸式屋面雨水排水系统可有效控制管内雨水流速和压力, 能充分利用雨水的动能, 改善水力性质, 使排水更通畅。工程应用实践证明, 在强降雨时期, 系统功能稳定, 无溢流现象。

关键词：虹吸,压力流,虹吸式雨水斗

参考文献

[1]同济大学建筑设计研究院.CECS183:2005虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].北京:中国计划出版社, 2005.

屋面排水系统 篇8

压力流虹吸式屋面雨水排水系统与重力流排水系统相比有其优势, 但在应用的过程中也发现此系统存在一些问题, 有必要对其进行分析和探讨。

1 工程概述

内蒙古自治区乌兰察布民用机场项目是“十二五”新增机场项目, 已列入《中国民用航空发展第十二个五年规划》, 同时也是国家支持内蒙古又好又快发展意见中提出的项目。乌兰察布机场属于国内旅游支线机场, 工程飞行区按4C等级建设, 跑道长度2 600 m, 航站楼总建筑面积32 000 m2, 屋面水平投影面积20 170 m2。

2 屋面雨水排水系统对比

2.1 重力流屋面雨水排水系统

重力流系统分重力无压流、重力半有压流两类。重力无压流是指雨水通过自由堰流入管道, 在重力作用下附壁流动, 管内压力正常, 故也称堰流斗系统;重力半有压流是指管内气水混合, 在重力和负压抽吸双重作用下流动, 也称87雨水斗系统[1]。

传统屋面雨水排水多设计为重力流, 该系统由普通雨水斗、悬吊管、立管、埋地管及出户管等排水管道组成。在重力流屋面雨水排水系统中, 屋面雨水在重力作用下汇流至屋面雨水斗处, 由雨水斗收集后经排水管道重力排放。因在该系统中使用的普通雨水斗不能很好的防止雨水掺气, 致使掺气雨水大量进入整个排水系统, 即该系统的实际工作状态为水—气两相流。因此重力流雨水排水系统的排水管道应按非满流状态设计, 按相关要求充满度不宜大于0.8[2]。同时为防止管道堵塞、淤积, 重力流管道也具有一定的坡度。

2.2 压力流屋面雨水排水系统

压力流系统是指管内充满雨水, 主要在负压抽吸作用下流动, 也称虹吸式系统[1]。该系统的设计前提是排水管内为满流状态, 且雨水斗与雨水排出管之间的几何高差 (势能) 在克服管道内的水头损失后, 能产生足够的负压, 形成虹吸作用, 将屋面雨水快速排出。

压力流排水系统与重力流排水系统主要的不同之处就在于所使用的雨水斗不同, 即重力流采用的是普通雨水斗, 而压力流则采用压力流虹吸雨水斗。此种雨水斗在其设计工况下, 整个雨水斗处于淹没泄流排水状态, 进水处不会出现漩涡, 不会渗气, 排水管道呈满流状态, 因此设计排水量大, 排水迅速。且因排水驱动力为管内负压, 管内流速较快, 故可设计成无坡度管道。

2.3 两种系统的对比

2.3.1 重力流系统的特点

重力流排水是屋面雨水排水的传统设计方式, 技术成熟, 各种设备配件齐全, 排水安全性高, 应用较为广泛。

该系统在被广泛应用的同时也存在以下不足:1) 因悬吊管接入雨水斗数量有限, 故雨水立管数量多;2) 因整个系统呈气液两相流, 规范要求按非满流设计, 故系统设计管径较大;3) 因雨水悬吊管有一定的坡度要求, 常常占用较大的建筑空间;4) 因排水立管多, 相应连接各立管的埋地管数量也多, 埋地排水管道也较多。

以上这些水力特征, 影响了重力流屋面雨水排水系统在大面积屋面排水中的运用。

2.3.2 压力流系统的特点

压力流屋面雨水排水系统具有以下特点:比重力排水系统的管径小;管道安装要求空间小;悬吊管没有坡度, 管道安装较为方便、灵活, 可节约大量的建筑空间;减少排水道连接管和埋地管, 工作量少;由于较高的流速, 系统保持较好的自清作用;采用同样的排水管材, 压力流排水系统比重力排水系统节约工程造价[3]。

压力流系统在使用中存在的问题主要有:1) 因系统只有在满流时才能形成虹吸, 进而快速压力排水, 故在排水初期未形成压力流时排水量有限, 系统排水稳定性不如重力流;2) 因压力系统内呈负压状态, 故当压力流雨水排水系统的管道管材的刚性和密封性得不到保证时, 系统将不能正常排水;3) 因压力流排水系统为满流设计, 排水余量有限, 因此对计算准确度要求很高, 如计算失误也将导致整个系统不能正常排水, 一般均由专业厂家用经国家认证的专业软件进行计算;4) 市场上出现的压力流虹吸式雨水斗都是各个厂家的专利产品, 规格不一, 很难通用;5) 压力流虹吸雨水斗的价格要远高出普通的重力流雨水斗。

通过以上分析可知, 虹吸式系统的空间利用率较高, 因此工程整体投资较低, 故常用于大型屋面雨水排水系统设计中。

3 屋面雨水设计方案

3.1 屋面雨水排水系统选择

由于本项目屋面汇水面积较大, 采用普通的雨水排放系统难以满足屋面雨水排水要求。为使屋面雨水迅速排出, 本工程屋面雨水排水系统按压力流虹吸式雨水排水系统设计。

3.2 系统设计

航站楼屋面水平投影面积20 170 m2, 设计暴雨重现期取P=50年, 降雨强度为554.85 L/ (s·ha) , 金属屋面雨水径流系数ψ取1, 经计算5 min雨水总量达1 119.14 L/s。

屋面分为左右两个区, 每区分为3个汇水分区 (见图1) 。屋面共设两条天沟, 沿檐口一周为一闭合环形天沟 (天沟1) , 天沟长度约为760 m, 天沟净宽800 mm, 天沟内设有GP-90型虹吸雨水斗40个, 并设10根雨水排水立管;中部屋面下凹处设一处主天沟 (天沟2) , 天沟长度约为218 m, 天沟净宽800 mm, 天沟内设有GP-125型虹吸雨水斗12个, 并设2根雨水排水立管。系统悬吊管直径90~200, 立管直径125~200, 埋地排出管直径200, 所有管材及管件选用高密度聚乙烯 (HDPE) 专业排水管材, 管材及配件原料等级须为PE80。雨水斗与悬吊管高差约2 m, 立管高度约18 m~34 m。屋面雨水经天沟汇集后由虹吸雨水斗经由密闭雨水排水系统排至室外雨水管网。雨水立管沿柱、墙敷设。

本工程使用的GP型虹吸雨水斗单斗最大泄流量为25 L/s, 不锈钢材质。此雨水斗具有良好的防渗漏、防堵塞性能, 不会产生堵塞现象。

4 存在问题探讨

目前屋面雨水排水系统主要依据GB 50015-2003建筑给水排水设计规范 (2009年版) 中的相关内容进行设计。虽然规范对屋面雨水排水系统的设计工作进行详细的规定, 但对航站楼屋面这类大型屋面仍有一些具体问题值得分析和讨论, 具体如下。

4.1 屋面汇水面积的确定

《建筑给水排水设计规范》规定:雨水汇水面积应按屋面水平投影面积计算;高出屋面的侧墙, 应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。机场航站楼等建筑的屋面造型多样, 在确定汇水面积时比较复杂。以乌兰察布机场航站楼为例, 其屋面如图2所示, 整体倾斜, 但中部又为波浪形状, 屋面实际受雨面积比水平投影面积要大很多, 因此要准确计算较为困难。

本次设计中仍按屋面水平投影面积计算屋面汇水面积, 但雨水斗的泄流能力考虑10%~20%的富余量。

4.2 设计重现期的确定

在重力流系统中, 《建筑给水排水设计规范》规定的雨水斗、悬吊管、排水立管的过流能力与实际过流能力相比均有富余, 即使出现一定量的超过设计重现期的雨水, 重力流雨水系统也能够将其排出, 因此采用重力流系统设计时, 设计重现期可以取较小值。

在压力流雨水排水系统设计时, 因系统的雨水斗、悬吊管、排水立管均按极限工况设计, 过流能力均接近极限值, 未留有适当富余, 故压力流系统的设计重现期应取大值才能保证整个排水系统的安全。

本次设计中考虑建筑的重要性, 设计重现期应不少于10年, 按50年重现期校核。因选用压力流虹吸屋面雨水排水系统, 故设计重现期取50年, 超过综合设计能力的屋面雨水溢流排到地面。同时建议相关部门在以后修订《建筑给水排水设计规范》时, 对屋面雨水排水系统应按照重力流和压力流的不同, 分别规定系统的设计重现期。

4.3 排水天沟与屋面接触面处的密封处理

屋面排水天沟一般可分为混凝土天沟和轻钢结构屋面的金属天沟两大类。机场航站楼因跨度较大, 造型复杂, 一般多为轻钢结构屋面, 故此常采用金属天沟。因金属对热胀冷缩较为敏感, 为解决此问题, 天沟与屋面接触部位一般均为金属天沟的胀缩留有间隙, 并未完全密封, 因此此处极易发生漏水现象。

本次设计中屋面即为轻钢结构金属天沟, 存在漏水可能, 因此在设计、施工过程中一定要重视天沟与屋面接触面的防水、密封处理。

5 结语

乌兰察布机场航站楼屋面雨水排水系统选用压力流屋面雨水排水系统, 采用了屋面中部下凹处设主天沟、四周设环形天沟、沟内安装压力虹吸雨水斗的形式, 较好地解决了机场航站楼屋面雨水收集、排放问题。与重力流系统相比, 在机场航站楼这种大屋面公共建筑物中, 选用压力流虹吸式雨水排水系统可以减少雨水斗、排水管道的使用数量, 造价较省, 经济优势明显。因此建议对机场航站楼这类屋面面积较大的建筑, 在进行屋面雨水排水系统设计时采用压力流系统设计, 且在设计中应注意屋面汇水面积、设计重现期的合理选用, 以及天沟与屋面接触面处的防水、密封处理。

摘要：以乌兰察布机场航站楼屋面雨水排放系统的设计为例, 对压力流虹吸式系统与重力流系统进行了比较, 并对压力流虹吸式系统设计中的一些问题进行了探讨, 最后提出了合理建议以供借鉴。

关键词：雨水排放,重力流,压力流虹吸式,雨水斗

参考文献

屋面排水系统 篇9

1 工程概况

佛山国际家具博览城总建筑面积为678 146 m2,其中地上建筑面积593 595 m2,地下室建筑面积84 551 m2。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6.2 m,第9层层高3.3 m,局部层高6.6 m。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 方案设计

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。

2.1 屋面概况

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60 m,其他均在60 m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 汇水区域排水方案

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 钢结构弧形屋面虹吸排水方案比选

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 集水井设计及大样图1)计算

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2 s。

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 技术问题及其解决方案

3.1 屋面及各层悬吊系统与建筑要求的净空高度出现冲突的问题

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 部分悬吊管道不允许穿过特定区域的处理

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 出户管流速问题

关于出户流速问题,虹吸行业标准CECS 183:2005《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》第3.3.2条与GB 50015—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[2,3]。本工程实际施工中按照行业标准CECS 183:2005《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2.5 m/s;当放大管径至315 mm,依然不能满足不大于2.5 m/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 天沟实际尺寸比建筑图纸设计尺寸小的处理

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[4]。

3.5 天沟末端不允许开设溢流口时的技术措施

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100 mm,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。

3.6 高层建筑静水压力问题

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0.6 MPa,但佛山国际家具博览中心E区实际高度已超过60 m,需在设计时重新考虑。本工程低于50 m时的立管采用耐压等级为0.6 MPa的HDPE管材,超过50 m的建筑采用耐压等级为0.8 MPa以上的HDPE管材(表2)。

4 结语

一般而言,屋面面积超过5万m2的排水工程,应选择具有相应设计和施工能力的专业虹吸公司负责设计和施工。本工程是华南地区屋面汇水面积最大的家具博览城,具有分区屋面数量多、结构复杂、各个分区屋面汇水面积大、建筑总高度高、各层净空高度要求高、结构功能区划多等特点,设计和施工过程中需要与其他单位配合和协调的工作量也大,是一个具有代表性的公共建筑屋面虹吸排水工程。

参考文献

[1]The Siphonic Roof Drainage Association.The Siphonic Guide[S].2007.

[2]中华人民共和国建设部.GB 50015—2003建筑给水排水设计规范[S].北京:计划出版社,2009.

[3]同济大学建筑设计研究院.CECS 183:2005虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].北京:中国计划出版社,2005.