某大型公建屋面虹吸雨水排水設(shè)計(jì)探究

張佳杰

摘 要：虹吸式雨水排水系統(tǒng)是近十幾年應(yīng)用較多的一種屋面排水形式，文章結(jié)合具體工程實(shí)例介紹了該排水系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了整個(gè)系統(tǒng)的水力計(jì)算方法及具體設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：虹吸式雨水排水；雨水量；懸吊管

虹吸式雨水排水是指排水管內(nèi)雨水在負(fù)壓的抽吸作用下流動(dòng)的一種排水系統(tǒng)。它與傳統(tǒng)的重力流屋面雨水排水系統(tǒng)相比，具有，敷設(shè)無(wú)需坡度，管道布置靈活，占用空間小的特點(diǎn)。就相同的雨水排水量而言，虹吸式系統(tǒng)所需雨水立管的數(shù)量和管徑遠(yuǎn)小于重力流系統(tǒng)，系統(tǒng)可以有效提高建筑的空間利用率，從而減少整個(gè)工程投資造價(jià)。正是憑借自身的特點(diǎn)該系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在有效解決大面積、大跨度的公共建筑物的屋面雨水排水方面。

1 工程概況

本項(xiàng)目為一座的大型商業(yè)綜合建筑，位于遼寧省朝陽(yáng)市建平地區(qū)，其中商業(yè)部分共6層，高度31.45m，屋面面積9817m2；局部辦公樓部分共11層，高度45.8m，屋面面積816m2。屋面均采用虹吸式雨水排水。

2 屋面雨水排水設(shè)計(jì)

2.1 屋面雨水量計(jì)算。根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50015-2003）4.9.5條規(guī)定，一般性建筑屋面的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2～5年，重要公共建筑屋面為10年。

暴雨強(qiáng)度公式：

屋面排水區(qū)域劃分圖示（右圖）：

2.2 管網(wǎng)水力計(jì)算

（1）管道壓力計(jì)算公式：

式中P—節(jié)點(diǎn)壓力；H—節(jié)點(diǎn)位高；h—節(jié)點(diǎn)前各管段水頭損失之和（管段水損失包括沿程和局部水頭損失）；v—節(jié)點(diǎn)處的管內(nèi)流速；g—重力加速度。

（2）管道計(jì)算要求：懸吊管設(shè)計(jì)流速不宜小于1.0 m/s，立管的流速不小于2.2 m/s，排水管系出口流速不宜大于2.5 m/s，保證懸吊管內(nèi)無(wú)淤泥；管道內(nèi)最大負(fù)壓值應(yīng)小于0.08 MPa；各節(jié)點(diǎn)壓力差值不超過(guò)0.1 MPa，能滿(mǎn)足壓力平衡要求.

（3）管道水力計(jì)算以屋面雨水排水區(qū)域1即YL-1為例：

排水系統(tǒng)原理圖

水力計(jì)算表

編號(hào) 流量（L/s） 管長(zhǎng)（m） 管徑（mm） 流速（m/s） 水力坡降 局阻系數(shù) 管道損失（m） 起點(diǎn)負(fù)壓（m）

1-2 15.16 1 90 2.80 0.084 2.65 1.145 0

2-3 15.16 0.68 90 2.80 0.084 1.05 0.477 -0.55

3-4 15.16 12.06 90 2.80 0.084 0.6 1.249 -1.02

4-5 30.33 2.66 110 3.74 0.113 1 1.014 -2.58

5-6 45.49 14.4 125 4.35 0.129 1.8 3.596 -3.85

6-7 45.49 26.99 125 4.35 0.129 1.1 4.549 6.95

7-8 45.49 33.22 125 4.35 0.129 1.1 5.354 2.40

8-9 45.49 7.27 125 4.35 0.129 1.15 2.048 -2.95

9-10 45.49 32.45 110 5.61 0.24 2.4 11.629 -5.63

10-11 45.49 8.75 160 2.66 0.039 0.15 0.397 16.43

11-12 45.49 5 200 1.70 0.013 0 0.066 16.24

13-14 15.16 1 75 4.055 0.205 2.65 2.427 0

14-4 15.16 0.68 90 2.803 0.084 1 0.457 -1.83

15-16 15.16 1 75 4.055 0.205 2.65 2.427 0

16-17 15.16 0.68 90 2.803 0.084 1.05 0.477 -1.83

17-5 15.16 9.91 90 2.803 0.084 1 1.23 -2.30

最大損失路徑： 12-11-10-9-8-7-6-5-17-16-15，總損失：31.77 m，剩余壓頭：16.08 m。最小損失路徑： 12-11-10-9-8-7-6- 5-4-3-2-1，總損失：31.52 m， 剩余壓頭：16.33 m。系統(tǒng)可用高差： 47.85 m， 要求最大平衡誤差： 0.51m， 計(jì)算最大平衡誤差： 0.25m，滿(mǎn)足工程要求。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

3.1 虹吸雨水排水系統(tǒng)天溝無(wú)需做坡度，并應(yīng)保證水平。屋面及天溝須設(shè)置溢水口。溢流口有效水深大于100mm。

3.2 排出管在接入排水溝前需放大管徑，以減小水流對(duì)溝壁的沖擊。與排出管連接的雨水檢查井應(yīng)能承受水流的沖力，應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.3 懸吊管與雨水斗出口的高差應(yīng)大于l m；立管檢查口設(shè)置在離室內(nèi)地面1.0m處，雨水排至室外第一個(gè)雨水井，出戶(hù)長(zhǎng)度暫按5m計(jì)。水平管懸吊系統(tǒng)應(yīng)防晃動(dòng)、抗振動(dòng)、抗伸縮性好

3.4 雨水斗安裝于金屬屋面天溝內(nèi)， DN75 雨水斗天溝寬度應(yīng)大于 500 mm。多只雨水斗的排水系統(tǒng)，靠近主立管的雨水斗支管不可以直接與主立管相接，應(yīng)接在水平懸吊管上。

3.5 排水系統(tǒng)的緊固件應(yīng)采用與系統(tǒng)管道配套的專(zhuān)用管道固定系統(tǒng)。金屬緊固件的里層和外層均應(yīng)做好防腐處理，固定吊架處采用止動(dòng)管卡或采用特殊防滑動(dòng)管件，明露管道支架應(yīng)美觀(guān)。

3.6 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用泄水量大、斗前水深小、攔污能力強(qiáng)的雨水斗，雨水斗的進(jìn)水口應(yīng)水平設(shè)置與安裝，高度應(yīng)能保證天鉤或屋面的雨水通過(guò)雨水斗排凈。

4 設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題

4.1 管道安裝：虹吸雨水排水系統(tǒng)管道內(nèi)水流速較快，對(duì)管道有較大的沖刷作用和較好的沖刷潔凈作用，但同時(shí)也對(duì)管道產(chǎn)生一定的振動(dòng)力，管道要進(jìn)行抗震考慮，安裝管道的固定件必須承受滿(mǎn)流時(shí)的重量和作用力；同時(shí)，管道位置應(yīng)方便維修，不宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)柱等承重結(jié)構(gòu)內(nèi)。

4.2 溢流及其設(shè)置：虹吸雨水排水系統(tǒng)對(duì)溢流有一定倚賴(lài)性，應(yīng)考慮溢流裝置設(shè)置位置能保證雨水能夠通暢到達(dá)，溢流設(shè)置高度應(yīng)根據(jù)建筑屋面允許的最高溢流水位因素確定，最高溢流水位應(yīng)低于建筑屋面允許最大積水深度。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大面積屋面雨水排水而言，采用虹吸系統(tǒng)可以有效地減少排水系統(tǒng)的立管數(shù)，增強(qiáng)排水效果較好。但虹吸式排水系統(tǒng)也有其自身的局限性和適用條件。對(duì)于高度小，或者屋面非大跨度、大面積的建筑，虹吸式雨水排水系統(tǒng)的則反而沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。所以在設(shè)計(jì)屋面雨水排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑整體結(jié)構(gòu)，并結(jié)合屋面布局形式，選擇適當(dāng)?shù)挠晁潘问健?/p>

參考文獻(xiàn)

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[2] 潘俊杰，何蓉.壓力流虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討[J].中國(guó)給水排水，2011，27 （14）：27-30.