建筑屋面雨水排水系统

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。
檐沟外排水
• • • • • • •
雨水斗
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。
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。
• 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。
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。
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
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。
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
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´。
• 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。
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。
• ↓ 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% 。
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
பைடு நூலகம் 天沟外排水设计计算
各种抹面天沟 n 值
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。
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
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。
• • • •
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。
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。
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