第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.1

建筑雨水排水系統(tǒng)的組成與分類6.2

雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水、氣流動規(guī)律6.3

雨水排水系統(tǒng)的水力計算

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.1建筑雨水排水系統(tǒng)的分類與組成26.1建筑雨水排水系統(tǒng)的分類與組成

6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類按建筑物內(nèi)部是否有雨水管道分為兩類內(nèi)排水系統(tǒng)外排水系統(tǒng)1.按雨水在管道內(nèi)的流態(tài)分為重力無壓流、重力半有壓流和壓力流三類。2.按屋面的排水條件分為檐溝排水、天溝排水和無溝排水。3.按出戶埋地橫干管是否有自由水面分為敞開式排水系統(tǒng)和密閉式排水系統(tǒng)兩類。4.按一根立管連接的雨水斗數(shù)量分為單斗系統(tǒng)和多斗系統(tǒng)。5.36.1建筑雨水排水系統(tǒng)的分類與組成

6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成普通外排水由檐溝和敷設在建筑物外墻的立管組成，見圖6-1。降落到屋面的雨水沿屋面集流到檐溝，然后流入隔一定距離設置的立管排至室外的地面或雨水口。1.普通外排水承雨斗立管雨水斗檐溝女兒墻6-1普通外排水46.1建筑雨水排水系統(tǒng)的組成與分類

6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成天溝外排水由天溝、雨水斗和排水立管組成。天溝設置在兩跨中間并坡向端墻，雨水斗設在伸出山墻的天溝末端，也可設在緊靠山墻的屋面，見圖6-2。2.天溝外排水天溝溢流口山墻泄壓管消能池檢查井雨水斗圖6-2天溝外排水(Ⅰ-Ⅰ剖面)56.1建筑雨水排水系統(tǒng)的分類與組成

6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成天溝的排水斷面形式應根據(jù)屋面情況而定，一般多為矩形和梯形。圖6-2天溝外排水(平面)女兒墻分水線沉降縫天溝雨水斗立管檢查井室外雨水管66.1建筑雨水排水系統(tǒng)的分類與組成

6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成3.內(nèi)排水內(nèi)排水系統(tǒng)一般由雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管、埋地干管和附屬構筑物幾部分組成，如圖6-3。圖6-3Ⅰ-Ⅰ剖面87重力式虹吸式雨水斗7

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.2雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水氣流動規(guī)律（課本自學）8

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算96.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1雨水量計算雨水量可按以下兩個公式計算：雨水量計算公式（6-1）（6-2）式中ψ——徑流系數(shù)，屋面取0.9；

Q——屋面雨水設計流量，L/s；

F——屋面設計匯水面積，m2；

q5——當?shù)亟涤隁v時5min時的暴雨強度，L/s·104m2；

h5——當?shù)亟涤隁v時5min時的小時降雨深度，mm/h；106.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)1.雨水斗泄流量式中Q——通過雨水斗的泄流量，m3/s；

μ——雨水斗進水口的流量系數(shù)，取0.45；

D——雨水斗進水口直徑，m；

h——雨水斗進水口前水深，m。（6-3）重力流狀態(tài)時：116.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)半有壓流和壓力流狀態(tài)下時：式中Q——雨水斗出水口泄流量，m3/s；

μ——雨水斗出水口的流量系數(shù)，取0.95；

d——雨水斗出水口內(nèi)徑，m；

H——雨水斗前水面至雨水出水口處的高度，m；

P——雨水斗排水管中的負壓，m。（6-4）126.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

屋面天溝為明渠排水，天溝水流流速可按明渠均勻流公式計算2.天溝流量（6-5）（6-6）式中Q——天溝排水流量（m3/s）；

v——流速（m3/s

）；

n——天溝粗糙度系數(shù)，與天溝材料及施工情況有關；

I——天溝坡度，不小于0.003；

w——天溝過水斷面積，（m2）136.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

橫管包括懸吊管、管道層的匯合管、埋地橫干管和出戶管，橫管可以近似地按圓管均勻流計算：3.橫管（6-7）（6-8）Q=vω式中Q——排水流量（m3/s）；

v——管內(nèi)流速(m／s)，不小于0.75m/s，埋地橫干管出建筑外墻進入室外雨水檢查井時，為避免沖刷，流速應小于1.8m／s。

ω——管內(nèi)過水斷面積(m2)；146.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

重力流狀態(tài)下雨水排水立管按水膜流計算4.立管

式中Q——立管排水流量，（L/s）；

Kp——粗糙高度，（m），塑料管取15×10-6m，鑄鐵管取25×10-5m。

α——充水率，塑料管取0.3，鑄鐵管取0.35。

d——管道計算內(nèi)徑（m）（6-10）156.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

壓力流（虹吸式）系統(tǒng)的連接管、懸吊管、立管、埋地橫干管都按滿流設計，管道的沿程阻力損失按海森－威廉公式計算。5.壓力流（虹吸式）⑴沿程阻力損失計算（6-11）式中R——單位長度的阻力損失，KPa／m；

Q——流量，L／min；

Dj——管道的計算內(nèi)徑，m,內(nèi)壁噴塑鑄鐵管塑膜厚度為0.005m。166.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

管件的局部阻力損失應按下式計算

C——海森－威廉系數(shù)，塑料管：C＝130，內(nèi)壁噴塑鑄鐵管：C＝110，鋼管C＝120，鑄鐵管：C＝100。常用的內(nèi)壁噴塑鑄鐵管水力計算表見附錄6-5⑵局部阻力損失計算式中hj——管件的局部阻力損失KPa;

v——流速，m/s；

ζ——管件局部阻力系數(shù)（6-12）176.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)管路的局部阻力損失可以折算成等效長度，按沿程水頭損失估算⑶阻力損失估算式中

L0——等效長度，m;

L——設計長度，m；

k——考慮管件阻力引入的系數(shù)：鋼管、鑄鐵管k＝1.2～1.4，塑料管k＝1.4～1.6（6-13）L0=kL186.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)⑷管內(nèi)壓力由于雨水在管道內(nèi)流動過程中的水頭損失不斷增加，橫向管道的位置水頭變化微小，而立管內(nèi)的位置水頭增加很大Pi＝9.8Hi－(Vi2/2+∑hi)（6-16）式中

Pi——i斷面處管內(nèi)的壓力，KPa；

Hi——雨水斗頂面至i斷面的高度差，m；

Vi——i斷面處管內(nèi)流速，m／s；∑hi——雨水斗頂面至i斷面的總阻力損失，Kpa196.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)排水管系統(tǒng)的總水頭損失與排水管出口速度水頭之和應小于雨水斗天溝底面至排水管出口的幾何高差，其壓力余量宜稍大于10KPa。系統(tǒng)壓力余量為⑸系統(tǒng)的余壓ΔP=9.8H－(Vn2/2+∑hn)（6-17）

式中ΔP——壓力余量，KPa；

Vn2——雨水管出口的管道流速，m／s；

H——雨水斗頂面與排水管出口的高差，m；∑hn——雨水斗頂面到雨水管出口處系統(tǒng)的總阻力損失，KPa。206.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)壓力流雨水排水管道系統(tǒng)內(nèi)的流速和壓力直接影響著系統(tǒng)的正常使用，為使管道有良好的自凈能力，懸吊管的設計流速不宜小于1m／s，立管的設計流速不宜小于2.2m／s，系統(tǒng)的最大流速通常發(fā)生在立管上，為減小水流動時的噪音，立管的設計流速宜小于6m／s，最大不大于10m／s。系統(tǒng)底部的排出管的流速小于1.8m／s，以減少水流對檢查井的沖擊。⑹管內(nèi)流速216.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)溢流口的功能主要是雨水系統(tǒng)事故時排水和超量雨水排除。按最不利情況考慮，溢流口的排水能力應不小于50年重現(xiàn)期的雨水量。溢流口的孔口尺寸可按下式近似計算。6.溢流口計算（6-18）式中Q——溢流口服務面積內(nèi)的最大降雨量(L／s)；

b——溢流口寬度(m)；

h——溢流孔口高度(m)；

m——流量系數(shù)，取385；

g——重力加速度(m／s2)，取9.81。226.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

⑴根據(jù)屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，立管間距8～12米；⑵計算每根立管的匯水面積；⑶求每根立管的泄水量；⑷按堰流式斗雨水系統(tǒng)查附錄6-4確定立管管徑。1.普通外排水系統(tǒng)(宜按重力無壓流系統(tǒng)設計)6.3.3設計計算步驟236.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟天溝外排水系統(tǒng)的設計計算主要是配合土建要求，確定天溝的形式和斷面尺寸，校核重現(xiàn)期。為了增大天溝泄流量，天溝斷面形式多采用水力半徑大、濕周小的寬而淺的矩形或梯形，具體尺寸應由計算確定。天溝的設計計算有兩種情況，一種是已經(jīng)確定天溝的長度、形狀、幾何尺寸、坡度、材料和匯水面積，校核重現(xiàn)期是否滿足要求。2.天溝外排水(宜按重力半有壓流系統(tǒng)設計)24⑴計算過水斷面積ω；⑵求流速V；⑶求天溝允許通過的流量Q允；⑷計算匯水面積F

；⑸由求5min的暴雨強度q5；⑹求計算重現(xiàn)期P計，若計算重現(xiàn)期P計大于等于設計重現(xiàn)期P設，確定立管管徑；若計算重現(xiàn)期P計小于設計重現(xiàn)期P設，改變天溝幾何尺寸，增大過水斷面積，重新計算校核重現(xiàn)期。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟其設計計算步驟為：256.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟⑴確定分水線求每條天溝的匯水面積F；⑵求5分鐘的暴雨強度q5；⑶求天溝設計流量Q設；⑷初步確定天溝形狀和幾何尺寸；⑸求天溝過水斷水面積ω；⑹求流速V；⑺求天溝允許通過的流量Q允；另一種是已知天溝的長度、坡度、材料、匯水面積和設計重現(xiàn)期，設計天溝的形狀和幾何尺寸，其設計計算步驟為：266.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟⑻若天溝的設計流量Q設小于等于天溝允許通過的流量Q允，確定立管管徑；若天溝的設計流量Q設大于天溝允許通過的流量Q允，改變天溝的形狀和幾何尺寸，增大天溝的過水斷水面積ω，重新計算。276.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟重力流和重力半有壓流內(nèi)排水設計計算的內(nèi)容包括選擇布置雨水斗，布置并計算確定連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管的管徑。其中，合理選擇雨水斗的規(guī)格，確定雨水斗的具體位置和數(shù)量十分重要。為了簡化計算，迅速確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量，將雨水斗的最大允許泄流量換算成不同小時降雨厚度h5情況下最大允許匯水面積。由(6-2)式可得：（6-18）3.重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)286.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟徑流系數(shù)ψ＝0.9，將表6-1的雨水斗最大允許泄流量帶入上式，可得雨水斗最大允許匯水面積表，見附錄6-6。⑴根據(jù)建筑物內(nèi)部墻、梁、柱的位置，屋面的構造和坡度劃分為幾個系統(tǒng)，確定立管的數(shù)量和位置；⑵根據(jù)各個系統(tǒng)的匯水面積，查附錄6-6確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量；⑶確定連接管管徑，連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同。對于單斗系統(tǒng)，懸吊管、立管、排出橫管的管徑均與連接管管徑相同；重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)具體的設計步驟為：296.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟⑷計算懸吊管連接的各雨水斗流量之和，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，查附錄6-1或附錄6-2，確定懸吊管的管徑，懸吊管的管徑宜保持不變。⑸計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，當立管只連接一根懸吊管時，因立管管徑不得小于懸吊管管徑，所以立管管徑與懸吊管管徑相同。⑹排出管管徑一般與立管管徑相同，如果為了改善整個雨水排水系統(tǒng)的泄水能力，排出管也可以比立管放大1級管徑。⑺計算埋地干管的設計排水量，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，為保障排水通暢，埋地管坡度應不小于0.003，查附錄6-3