屋面雨水压力流排水系统设计.pdf

屋面雨水压力流排水系统设计 王欣欣 (辽宁省建筑设计研究院,辽宁 沈阳110005) 摘 要: 屋面雨水的压力流排水系统与传统的重力流排水系统相比,既可以减少雨水斗和雨 水管的使用数量、 节省建筑造价,又可减少施工周期。针对沈阳龙腾大厦花卉展览中心屋面雨水排 水系统的选择进行了分析和探讨。 关键词: 压力流排水系统; 屋面雨水; 设计 中图分类号: TU992. 24 文献标识码: C 文章编号: 1000 - 4602(2001)10 - 0037 - 02 1 工程概况 龙腾大厦位于沈阳市大东区,占地约2. 6104 m2,总建筑面积为15104m2,地下2层,地上主体 建筑44层,附属楼32层,裙房6层。主体建筑为五 星级宾馆,总高度为154. 30 m;附属楼为住宅,总高 度为98. 65 m。裙房包括:商场、 娱乐、 餐饮、 保龄 球、 花卉展览中心等,总高度为32. 90 m。 该建筑裙房部分的第6层为大型花卉展览中 心,层高为10 m ,面积约6 000 m2,屋面设计由两个 弧形和一个三角形构成。整个屋面为金属网架、 桁 架支承的轻质铝合金板结构,中间镶嵌白色三角形 玻璃,屋面采用雨水内排水系统。 2 屋面雨水排水系统方案比较 花卉展览中心大型金属玻璃屋面的雨水排水设 计是该工程给排水设计中的难点。该屋面汇水面积 为8 600 m2,屋面由东向西是曲线、 直线交替变化, 最大坡度为30,最大坡长为40 m ,屋面纵向可利用 的自然最低排水位置有两处。因屋面的北、 西相邻两 侧均为高层建筑,且无法让雨水管穿过,而只能向东 侧排至市政雨水管道,造成雨水横管水平距离过长。 根据流体力学的理论,屋面雨水排水系统可分 为两种类型,即重力流和压力流(亦称虹吸流或满管 流)排水系统。 211 重力流排水系统 重力流排水系统在我国工程项目设计中的应用 具有悠久的历史,是经常采用的传统式的设计方法。 该系统由重力流雨水斗、 连接管、 悬吊管、 立管、 排出 管等组成,其主要工作原理是利用屋面雨水本身的 重力作用将雨水斗收集的雨水经排水管道自流排 放。排水横管采用的是非满管流理论,其充满度控 制在0. 8以下,管内流速在0. 7 m/ s以上。系统中 立管排水采用水膜重力流理论,充水率在0. 35以 下。因排水管道内被空气占去了一部分空间,故水 流呈气、 液二相流态。尤其是因为排水立管中心被 空气气流占据了大部分空间,导致管道排水的有效 断面大大减少,从而增大了管道直径。由于是依靠 雨水本身的作用进行排水,故排水横管的设计坡度 取值是决定排水系统能否迅速将屋面雨水排除的主 要因素。 龙腾大厦花卉展览中心屋面若采用重力流排水 系统,按雨水设计重现期P= 5 a、 降雨历时5 min、 暴雨强度为5. 2910 - 2 L/ (sm2)、 屋面汇水面积 为8 600 m2估算,当DN100埋地管满流,允许汇水 面积200 m2,坡度为0. 20时,则至少应设置43根 雨水管。而当雨水横管坡度为0. 02时,从排水横管 起点至排出管穿越基础处约有70 m ,此时排水横管 的坡降为1. 40 m。由此可见,过多的排水横管和过 大的排水坡降对地下一层的建筑有效高度将产生严 重的影响,且使室外雨水井的数量过多。 212 压力流排水系统 压力流排水系统始创于20世纪60年代末,在 世界各地已有3. 6108m2多种类型屋面排水的设 计和施工经验,目前,大面积屋面采用压力流排水系 统的优点已得到广泛认可。但该系统在我国特别是 73 中国给水排水 2001 Vol. 17 CHINA WATER 其二 是在屋面一定高度设置一套专用的溢流虹吸系统, 这样不仅增加造价,而且会使管道系统过于复杂。 最后决定,屋面雨水设计重现期采用20年,既解决 了雨水溢流问题,又降低了管道系统的复杂性。 当P= 20 a时其降雨历时5 min的暴雨强度为 6. 9810 - 2 L/ (sm2 ) , 汇水面积为8 600 m2,屋面 的排水量为600 L/ s。屋面共分4个汇水区域,设置 2条排水沟(见图1) ,各区域汇水面积见表2。 图1 屋面排水区域示意图 表2 各排水区域汇水面积 汇水区域汇水面积 (m 2) 雨水斗数目(只) A2 300DN1004 B2 000DN1004 C2 000DN1004 D2 300DN1004 屋面雨水斗采用进口不锈钢压力雨水斗,设计 排水负荷为每个40 L/ s。雨水管采用离心排水铸铁 管,不锈钢卡箍连接,并采用EDPM橡胶密封。雨 水悬吊横管采用无坡敷设。 4 结果与讨论 将两种不同屋面雨水设计流态进行比较,结果 见表3。 表3 两种设计流态比较 设计流态 设计暴雨 重现期 (a) 雨水斗雨水管道 规格 (mm) 数量 (只) 规格 (mm) 数量 (只) 检查井 数量 (个) 重力流5DN10043 DN100220 DN150500 DN200350 43 压力流20DN10021 DN100460 DN15050 DN200210 21 大屋面雨水排水系统采用压力流排水具有许多 优点: ① 雨水斗在屋面上可以灵活设置; ② 压力流雨水斗的排水能力大大高于同样规 格的重力流雨水斗,因此可减少雨水斗的设置数量; ③ 由于压力流管道按满管流设计,横管不需 要设坡度,因此可以降低地下室的层高,节省建筑造 价; ④ 压力流的排水系统属单相满管流,在同样 条件下,相同的屋面汇水面积可减少管道的数量和 直径。从而减少室外雨水检查井的数量; ⑤ 压力流时,雨水在管道中高速流动,可起到 清洁管道的作用,避免管道淤积。 目前,压力流排水系统的各种配件大部分还依 赖进口。国内上海建筑设计研究院已经开发研制出 了国产系列产品,这可以使工程造价大大减小。 电话:[phone] 收稿日期:2001 - 07 - 16 83 2001 Vol. 17 中国给水排水 No. 10 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载