钢结构厂房雨水排水系统设计

钢结构厂房的雨水排水系统设计
摘要：根据大面积钢结构厂房的屋面形式、屋面构造等特点，提出了大面积钢结构厂房的雨水排水系统的多种形式，并根据建筑物及屋面、天沟的结构形式、气候条件、生产工艺要求等实际情况，分别论述各雨水排水系统的特点、适用条件及技术要求。

最后提出了钢结构厂房雨水排水系统设计应注意的一些问题。

关键词：大面积钢结构厂房雨水排水系统雨水重现期
钢结构厂房与钢筋混凝土厂房的屋面和天沟结构不同，前者多采用钢结构屋面，下设檩条和钢梁；后者多采用预制钢筋混凝土大型屋面板及折线型屋架或大型钢结构屋架。

钢结构厂房的屋面和天沟在连接处虽然设有屋面封檐板，但仍有搭接缝，屋面和天沟一般无防水卷材覆盖，而钢筋混凝土厂房的屋面防水卷材覆盖了整个天沟，因此当钢结构厂房的天沟中水位高度超过搭接缝时，雨水会从搭接缝处泛水进入室内。

钢结构厂房天沟深度受屋面檩条高度的限制，一般在200mm左右，有效深度仅150 mm左右，因此天沟很浅。

另外钢结构厂房屋面坡度很大，沿屋面急流而下的雨水到达天沟处产生冲击涌流，造成天沟内水位波动很大，故天沟实际有效深度更浅。

因此钢结构厂房屋面、天沟的防水能力很弱，一旦雨水系统排水不畅或雨量超过重现期时极易冒水。

钢结构厂房的屋面雨水排水系统可分为两种：外排水系统和内排水系统。

外排水系统是利用屋顶天沟直接通过室外立管将雨水排
到室外雨水管道或室外路面；内排水系统是利用室内雨水管道将雨水排到室外雨水管道中。

钢结构厂房的双坡屋面及其他形式屋面的边跨天沟即靠外墙的天沟可采用封闭系统直接外排式排除雨水，排水效果很好，只要计算合理，一般不会产生冒水现象。

而对于多坡锯齿形屋面和多坡高低跨屋面的内天沟雨水排水系统可有多种选择，如长天沟外排水方式、重力流悬吊管方式、敞开系统内埋地管方式、封闭系统内埋地管方式等。

雨水排水系统的选择应根据建筑物及屋面、天沟的结构形式、气候条件及生产工艺要求等经技术经济比较后确定，各自的特点和适用条件及技术要求，分述如下。

1 雨水排水系统分类
1.1 长天沟外排水雨水系统
长天沟外排水雨水系统室内无雨水管，无室内漏水现象，工程造价低，设计施工方便，钢筋混凝土多坡锯齿形屋面和多坡高低跨屋面的内天沟采用该排水方式很多。

《屋面工程质量验收规范》（gb50207-2002）中规定：天沟、檐沟的纵向坡度不应小于1%，沟底水落差不得超过200mm。

钢结构厂房天沟深度受到檩条高度的限制，天沟深度一般在200 mm以内，找坡厚度不可能达到200mm，因此不应采用长天沟外排水。

1.2 重力流悬吊管雨水系统
重力流悬吊管雨水系统属于内排水系统，将中间跨雨水用悬吊管连通到靠外墙处，向下排至室外雨水管道。

悬吊管在厂房内易受
到振动，管材应保证严密、不漏水，一般采用球墨铸铁管、pvcu排水塑料管等。

悬吊管不应布置在遇水会引起危害的生产设备、产品和原料等上方，以防管道产生凝结水或漏水而造成损失。

悬吊管系统也不适合在洁净厂房内使用。

钢结构厂房钢结构屋面下为与屋面同坡度的钢梁，无屋架，若悬吊管沿厂房横向布置，由于悬吊管与屋面距离很大且悬吊管管径较大，影响厂房美观；若悬吊管沿厂房纵向（天沟方向）布置，由于钢结构厂房柱子小，柱距一般在6 m以上，而悬吊管管径往往较大，除了在各个柱子处做支架外，两个柱子之间还要做桁架或管道支撑钢梁，管道固定于桁架或管道支撑钢梁上，这样的做法既复杂又影响美观。

所以钢结构大跨度多跨厂房的中间跨内天沟雨水不宜采用重力流悬吊管架空方式排除。

1.3 敞开系统内埋地管雨水系统
敞开系统内埋地管雨水系统，即在厂房内设埋地雨水管和检查井，在钢结构厂房的中间跨内天沟雨水排水中采用该方式是比较普遍的。

该系统没有本文1.2节中提到的问题，但雨水立管中的掺气水流在检查井内进行气水分离，存在冒水喷溅的可能。

我公司铁心厂房在下暴雨时曾发生过井内气流将多个检查井盖掀开，后不得不将沙袋压在井盖上。

为避免雨水从室内检查井中冒出，雨水量建议按5 a≤p≤10 a 重现期、5 min暴雨强度计算，埋地雨水管按重力流计算，还应考虑改善雨水从立管进入埋地管的水流状态，否则由于管道连接不当
会加剧水流在检查井中的紊乱，使井内水流不畅、气水翻腾，造成冒水。

改善水流状态的有效措施有以下几种：①检查井的排水管与下游排水管管顶平接，减小水流落差，从立面改善水流条件。

②接入时水流转角不小于135°，从平面改善水流条件。

1.4 封闭系统内埋地管雨水系统
要从根本上解决雨水内排水系统的室内冒水问题，对于钢结构厂房的中间跨内天沟，可采用封闭系统内埋地管雨水系统，即室内设密闭埋地管和雨水检查口井。

埋地横管检查口制作方法为：横管上开三通加法兰盖堵，并设橡胶垫密封。

此系统无开口部位，不会引起水患，管道为压力排水，排水能力较大，笔者在互感器公司联合主厂房等多个项目中采用该系统排除雨水，经多次暴雨的检验，效果很好。

2 钢结构厂房雨水排水系统设计应注意的一些问题
钢结构厂房的雨水排水系统设计时应慎重考虑，准确计算。

建议取较大的重现期，一般可取10 a。

天沟按规定应有1%的坡度，受到深度的限制，找坡厚度不宜太大，雨水斗的设置间距建议在12 m以内。

据此原则布置好雨水斗后，划分汇水面积，确定天沟排水量，计算天沟断面积。

在确定天沟的宽度（不宜小于600 mm）时，除了满足排水量外，还要考虑结构专业在天沟下设置托架的影响，该托架紧贴天沟底，沿天沟纵向设置，可能影响雨水斗及管道的安装。

应将天沟底的托架靠天沟侧边设置，或将天沟宽度放大，以消除托架的影响。

钢结构厂房的屋面由彩钢板搭接而成，搭接处采用螺钉紧固于檩条上或采用360°直立暗扣式连接，彩钢板上一般无防水卷材，屋面防水能力较弱。

每块彩钢板由波峰和波谷组成，搭接处位于波峰，雨水在波谷内流动。

当屋面雨水量太大时，雨水可能会漫过波峰，从搭接处进入室内。

对于具有高低跨屋面的钢结构厂房，若高跨屋面面积很大，应单独设置雨水排水系统排出室外，不能将高跨屋面的雨水排入低跨屋面，防止低跨屋面雨水量太大，使雨水淹没彩钢板搭接缝而漏水。

3 结语
随着经济的发展，对钢结构厂房屋面雨水排水系统设计的安全性要求越来越高，而大面积钢结构厂房的雨水排水系统设计看似简单，实际需要考虑的因素很多，包括结构形式、气候条件、生产工艺要求等，这就要求设计人员认真对待，仔细分析，确定合理方案。