高层屋面雨水排水设计与实施

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　　摘要：随着人民生活水平的提高，生态建筑与节能建筑已成为未来建筑发展的一种趋势，无论普通住宅还是高档公寓、大型写字楼，其建筑高度越来越高，这就对建筑给排水设计与施工提出了更高的要求。本文通过中瀚财富广场工程实例，对屋面雨水排水的设计与施工进行了详细的阐述，可为设计与施工单位提供参考依据。
　　关键词：高层建筑；屋面雨水；排水设计；重力流；压力流
　　前言：
　　目前已建成或在建的高层建筑屋面雨水排水多采用重力流内排水方式，雨水管道材质及连接方式有焊接钢管或无缝钢管焊接、热镀锌钢管螺纹或沟槽连接、给水铸铁管水泥捻口或胶圈撞口、高压稀土柔性排水铸铁管A型法兰接口或柔性排水铸铁管W型接口、给水型及排水型UPVC管承插连接或粘结等多种形式。其中有些雨水排水系统设计合理，选材得当，运行良好，而有些雨水排水系统却因系统选择、管道布置及管材选用考虑不周，在验收及使用过程中出现问题的现象也时有发生。
　　1工程概况
　　中瀚财富广场工程为一类高层建筑，建筑面积为73372.5㎡，地下1层、地上分A、B、C三区,A区共22层，B区共14层，C区共17层,建筑高度99.80M。
　　2高层屋面雨水排水设计
　　设计中瀚财富广场屋面雨水排水系统时，充分了解屋面雨水排水各系统的设计流态，根据建筑设计布局，参照长沙降雨量强度合理确定设计雨水流量，并结合各种屋面排水系统的特点，考虑其安全性和经济性，选择适当的雨水排水及管材，确保了屋面雨水排水系统的排放能力满足设计规范的要求，满足管道系统发生事故时检修的可操作性。对高层屋面排水设计综合如下：
　　（1）屋面雨水系统的设计流态及划分
　　屋面雨水系统的流态是雨水排放系统设计的理论基础，对屋面雨水排放过程中系统内流态的认知经过了长期的探索，从重力流起步，转变为压力流，再进展到实质性重力流直至目前较为成熟的压力流。期间由清华大学、机械工业部第一设计院和第八设计院等单位参加历时雨水排水系统及管材，确保屋面雨水排水系统的排放能力满足设计规范的要求，满足管道系统发生事故时检修的可操作性，并将水患损失减到最小限度。
　　（2）设计雨水流量的确定
　　设计雨水流量的确定是选择雨水排放系统的前提，可按下列公式进行计算：
　　qy＝qjΨFw/1000
　　式中：
　　qy—设计雨水流量(L/s）；
　　qj—设计降雨强度(L/s.ha）；
　　Ψ—径流系数，对于建筑屋面Ψ取0.9；
　　Fw—汇水面积(m2）；
　　汇水面积的确定除考虑屋面平面投影面积外，高出屋面的侧墙应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积，同样贴近高层建筑外墙的裙房屋面雨水汇水面积应附加其高出部分侧墙面积的一半作为有效汇水面积。
　　设计降雨强度公式：
　　qj＝1.67A(1+clgP)/(t+b)n
　　式中：
　　qj—设计降雨强度(L/s.ha）；
　　P—设计重现期(a)一般建筑屋面2～5a，重要公共建筑屋面10a；
　　t—降雨历时(min)屋面雨水排水管道按5min计算
　　A、b、c、n—当地降雨参数
　　各地降雨强度公式可在室外排水设计手册上查出，这里需注意的问题是设计降雨强度的公式，由于各城市暴雨强度公式编制方法不一，有用数理统计法的、有用解析法的、还有湿度饱和差法、图解法和CRA法等，有的方法并不完全符合设计规范要求。另外，有些资料年代久远或资料年数过短，大部份暴雨强度公式是根据1983年前实测资料推导而得出的，较为为滞后、陈旧。有的公式资料年代过短，只依据8年、6年乃至5年的资料统计而成，缺乏1975年暴雨和近年来的厄尔尼诺现象等反常雨量资料。在工程设计有条件时应收集当地降雨量资料重订公式，使雨水排水工程有一个坚实的基础和前提。
　　（3）屋面雨水排水各系统的特点
　　重力流（含重力无压流、重力半有压流）和压力流雨水排水系统从水的管内流态、允许经历的流态、超重现期雨量排除、屋面溢流频率、管材承压要求等各方面各具特点，屋面雨水排水各系统的特点如下表：

　　（4）高层建筑屋面雨水排水系统选择
　　①雨水系统选择原则与次序
　　按安全性大小，各雨水系统排列的次序为半有压重力流系统→压力流系统→无压重力流系统。按经济性优劣，各雨水系统排列的次序为压力流排水系统→半有压重力流系统→无压重力流系统。
　　②高层建筑屋面雨水排水
　　系统选择结论通过屋面雨水排水各系统特点的对比，兼顾安全性与经济性，结合高层建筑屋面汇水面积较小、溢流频率应尽量减少的实际情况，综合权衡，高层建筑屋面雨水排水系统一般优先选用半有压重力流系统；但对于高层建筑附属的大面积裙房屋面的雨水排放，为防止高层屋面雨水从裙房屋面溢出，裙房屋面雨水需单独排放，尤其受排放立管的限制，应积极推行压力流排水方式。在选择内排还是外排时，大部分高层建筑中考虑建筑外立面装饰的要求，选择内排；在中瀚财富广场中选择外排，南方雨水较多，外排水系统应用较为普遍，且经过了多年的实践检验，技术已较为成熟，这恰恰是给排水专业的设计范畴。
　　③高层建筑屋面雨水排水系统管材选用对于半有压重力流雨水系统，在使用过程中可能并允许发生承压现象，管道发生堵塞时系统将承受静水压，最高承压等同于屋面雨水斗的高度，故高层建筑半有压重力流雨水管不能采用传统的污废水管材，需采用可承压的管材、配件和接口方式，额定压力不低于最高屋面雨水斗的高度，且能承受0.5个大气压力的真空负压，可承压的管材有金属管（如焊接钢管或无缝钢管焊接、热镀锌钢管螺纹连接或沟槽连接）、承压塑料管（如给水塑料管粘结、承插连接）及其他管道（如钢塑复合管等）。对于压力流雨水系统，雨水管道必须选用承压管材、配件及接口方式，工作压力应大于建筑净高度产生的静水压，且能承受0.9个大气压的真空负压，现多采用内壁光滑的金属管、塑料管或其他复合管如高强度聚乙烯管等，如采用塑料管，管材抗环变形外压力应大于0.15Mpa。现雨水设计管材选用存在问题较多，如高层建筑采用普通柔性排水铸铁管、排水UPVC管，无论是工程施工还是物业管理均造成了较大的后患，故半有压重力流雨水系统与压力流雨水系统必须按上述规定选用管材。