土木工程建筑课件第7章雨水排水系统-用

7.1屋面雨水外排水系统7.2屋面雨水内排水系统7.3雨水内排水系统中水气流动的物理现象7.3.1单斗雨水系统7.3.2多斗雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.1雨水量的计算7.4.2普通外排水的设计计算7.4.3天沟外排水的设计计算7.4.4内排水系统设计计算第7章建筑雨水排水系统第7章建筑雨水排水系统建筑雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活和生产活动。本章将对建筑物各种形式的雨水排水系统进行系统介绍。本章概述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。第7章建筑雨水排水系统屋面雨水系统外排水系统内排水系统建筑雨水排水系统的分类外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。按照屋面有无天沟可以分为以下两种：第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统屋面雨水系统外排水系统内排水系统檐沟外排水天沟外排水外排水系统的分类一般用于居住建筑，屋面面积比较小的公共建筑和单跨工业建筑，屋面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。檐沟外排水雨水斗承雨斗檐沟立管第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.1檐沟外排水天沟外排水天沟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。溢流口山墙泄压管消能池检查井第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.2天沟外排水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。天沟消能池检查井雨水斗沉降缝第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.2天沟外排水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。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.1概述屋面雨水系统外排水系统内排水系统根据系统是否与大气相通分为密闭系统敞开系统根据立管连接雨水斗的个数分为单斗、多斗雨水排水系统第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.2内排水系统分类按雨水管中水流的设计流态可分为重力半有压流雨水系统重力无压流雨水系统压力流雨水系统（虹吸式雨水系统）↓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%。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.2内排水系统分类敞开系统：为重力排水，检查井设置在室内，敞开式可以接纳生产废水，省去生产废水的排出管，但在暴雨时可能出现检查井冒水现象。密闭系统：雨水由雨水斗收集，进入雨水立管，或通过悬吊管直接排至室外的系统，室内不设检查井。密闭式排出管为压力排水。一般为安全可靠，宜采用密闭式排水系统。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.2内排水系统分类压力流（虹吸式）雨水系统：采用虹吸式雨水斗，管道中是全充满的压力流状态，屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。重力半有压流雨水系统：设计水流状态为半有压流，系统的设计流量、管材、管道布置等考虑了水流压力的作用。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.2内排水系统分类第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成内排水系统由天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管等部分组成。雨水斗雨水斗是整个雨水管道系统的进水口，主要作用是最大限度的排泄雨、雪水；对进水具有整流、导流作用，使水流平稳，以减少系统的掺气；同时具有拦截粗大杂质的作用。目前国内常用的雨水斗为65型、79型、87型雨水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗等.第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成整流罩下沉式雨水斗进水格栅排出管第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成虹吸式雨水斗第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成连接管连接雨水斗与悬吊管的短管。悬吊管悬吊管与连接管和雨水立管连接，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。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成立管接纳雨水斗或悬吊管的雨水，与排出管连接。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。埋地横管密闭系统一般采用悬吊管架空排至室外的，不设埋地横管；敞开系统，室内设有检查井，检查井之间的管为埋地敷设。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成检查井雨水常常把屋顶的一些杂物冲进管道，为便于清通，室内雨水埋地管之间要设置检查井。设计时应注意，为防止检查井冒水，检查井深度不得小于0.7m。检查井内接管应采用管顶平接，而且平面上水流转角不得小于135º。具体方式见下页示意图所示第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成检查井内接管方式135º2020/2/72020/2/7建筑给排水第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.4雨水排水系统的选择根据建筑物的类型、建筑结构形式、屋面面积大小、当地气候条件以及生活生产的要求，本着安全、经济的原则选择雨水排水系统。安全：迅速及时地将屋面雨水排至室外。密闭式系统优于敞开式系统，外排水系统优于内排水系统。经济：系统造价低，寿命长。虹吸式的优于87式雨水斗。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。第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统QyQykP1QLj泄流量Qy与各个参数之间的关系—１k—渗气量比。P1—雨水入口处压力值。第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统QyQyhL1ttBtAABQLjh泄流量Qy与各个参数之间的关系—２h—天沟水深hL1—临界水深t—流量递增时间第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统悬吊管系统水气流状态悬吊管的泄流能力远小于立管，随着天沟水深的变化，悬吊管内出现不同的压力状态：重力流状态气水混合两相流压力流状态第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统重力流状态：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。第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨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。第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.2多斗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。雨水外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。分为檐沟和天沟外排水两种。雨水内排水：单斗多斗、密闭敞开、有压无压课前复习：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。集水时间取5min。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，工业建筑可参考下表各种数据确定。第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.1雨水量计算汇水区域名称设计重现期/a屋面一般性建筑2-5重要公共建筑10室外场地居住小区1-3车站、码头、机场基地2-52.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.径流系数k1屋面一般取0.9。第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.1雨水量计算2020/2/72020/2/7建筑给排水4.雨水量计算公式1000051FqkQ360051FhkQ第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算——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•104m2）；——当地降雨历时5min时的小时降雨厚度,mm/h;——屋面径流系数，取0.9。QFq5h5k17.4.1雨水量计算根据屋面坡度和建筑物立面要求等情况，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第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.2普通外排水设计计算管径/mm75100150200250300排水流量/L/s多层建筑10194275135220高层建筑12255590155240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：21321IRnv第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算——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，教材表6.3.2）vRIn7.4.3天沟外排水设计计算天沟壁面材料n水泥砂浆光滑抹面0.011普通水泥砂浆抹面0.012-0.013无抹面0.014-0.017喷浆护面0.016-0.021不整齐表面0.020豆砂沥青玛地脂表面0.0257.4.3天沟外排水设计计算各种抹面天沟n值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。下表是各类型一个雨水斗最大允许泄流量。第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.3天沟外排水设计计算雨水斗形式管径/mm5075100150200虹吸式6122587式（单斗）816325287式（多斗）6122640堰流斗式按生产厂家的资料选取2020/2/72020/2/7建筑给排水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。可近似按圆管均匀流计算：第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.3天沟外排水设计计算21321IRnvQ=ωv4.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。第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.3天沟外排水设计计算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。第7章建筑雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.3天沟外排水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、