溢水管的主要作用(屋面雨水溢流管系统设计)

Posted 2023-06-01

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溢水管的主要作用(屋面雨水溢流管系统设计)

从《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88开始，我国对于屋面雨水排水系统有了溢流口的设置要求。《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003版开始，进一步明确了溢流排水系统的设计参数要求，即一般建筑的重力流屋面排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于10年重现期的雨水量；重要公共建筑、高层建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于其50年重现期的雨水量。树上鸟教育给排水设计在线教学杨老师。

规范规定的溢流设施包括溢流口、溢流堰和溢流管系，其中溢流口设计最简单，使用也最广泛。近年来，随着超大体量商业综合体、超高层的大量涌现，特别是幕墙的样式日新月异，在幕墙上直接开溢流口的简单方式越来越不被业主和建筑师接受，因此采用设溢流管系的方式成为了此类型建筑的雨水溢流解决方案。但关于如何合理的设计溢流管系，规范和手册鲜有涉及，很多设计人员也无从下手。笔者结合最近的几个项目设计实践，谈一谈屋面雨水溢流管系（以下统称溢流管系）如何设计。

一、溢流管系的几种型式

从设置方式上区分，溢流管系可分成三种型式：分散式、集中式、外排式。

分散式通常的型式为雨水立管和雨水斗成对布置，正常雨水斗贴沟底安装，溢流雨水斗架高安装，设计示意图见图1。如为一般建筑屋面，5年重现期雨水由正常雨水斗排出，超过5年重现期的雨水由溢流雨水斗排出。如为重要建筑屋面，10年重现期雨水由正常雨水斗排出，超过10年重现期的雨水由溢流雨水斗排出。

分散式通常的型式为一个汇水面积设一个溢流雨水斗，重现期内雨水由正常雨水斗排出，超过重现期的雨水由溢流雨水斗排出，设计示意图见图2。

外排式通常的型式为原有溢流口型式的变形，也就是原有的溢流口用定制的同样尺寸侧入式雨水斗取代，雨水立管沿外立面或在幕墙的空隙中下至地面，设计示意图见图3。

图1 分散式雨水溢流管系设计示意图

图2 集中式雨水溢流管系设计示意图

图3 外排式雨水溢流管系设计示意图

二、溢流管系的设计要点

对于分散式，溢流管系的设计要点是确定溢流管管径的大小和溢流雨水斗安装高度。对于集中式，溢流管系的设计要点是确定溢流雨水斗的数量，然后根据溢流雨水斗负担的汇水面积确定溢流量，根据溢流量选择雨水斗的型号和立管规格，最后确定溢流雨水斗的安装高度。对于外排式，溢流管系的设计要点首先是根据天沟的布置，同时结合立面、幕墙的设计确定溢流口的数量和位置，根据每个溢流口服务汇水面积计算溢流量，依据矩形堰流量计算公式确定溢流口的尺寸，根据溢流口的尺寸选择或定制侧入式雨水斗，最后根据溢流量选择雨水立管的管径。

屋面雨水溢流管

每个斗的溢流雨水量，可根据已知的设计重现期，加溢流系统后要求达到的重现期，利用规范的4.9.2条计算出。例如某设计重现期10年的建筑屋面，加溢流系统后设计重现期不低于50年，则其溢流雨水量计算如下：

式中q y — 溢流设计雨水流量（L/s）；q 50— 重现期50年设计降雨强度（L/s·ha）；q 10— 重现期10年设计降雨强度（L/s·ha）；Ψ— 径流系数；Fw— 此溢流雨水斗服务的汇水面积（m2）。

根据溢流雨水量，如为分散式或集中式系统，可根据表1选出雨水斗，同时选择同管径雨水立管即可。如为外排式，根据天沟溢流口简化水力计算[3]可查出溢流口的尺寸，按此尺寸选择或定制相应的侧排雨水斗。

整个溢流管系的设计关键是确定雨水斗的架空安装高度。对于虹吸系统来说，安装高度的确定相对简单，可根据厂家给出的设计雨水量下的斗前水深数据直接利用，溢流雨水斗的底面安装标高等于此高度即可，可理解为虹吸系统只要斗前水深的高度超过设计值，就可判断超重现期的雨水工况出现，此时溢流管系就应该介入。

对于重力流排水系统，特别是目前的87斗系统，水力流态是一个非常流系统，也就是随着斗前水深的增加，雨水排水系统经历着完全重力流、两相流和完全满流的压力流，也就意味着设计流量下斗前水深处于什么高度无法计算。此时只能从另一个方面去推算溢流雨水斗的安装高度。雨水系统之所以设溢流系统，主要是保证屋面结构的安全性，也就是控制雨水荷载不能超过结构的设计活荷载。所以可通过屋面的结构均布活荷载的数值推算出屋面的容许积水厚度。

一般不上人屋面活荷载取0.5kN/m2,推算出容许的最大水深为50mm；上人屋面的活荷载取1.0kN/m2,推算出容许的最大水深为100mm。考虑一定的安全余量，不上人屋面的容许积水深度可设为40mm，上人屋面的容许积水深度可设为80mm。所以我们可以得出不上人屋面的溢流雨水斗底面安装标高为屋面最低标高加40mm，上人屋面的溢流雨水斗底面安装标高为屋面最低标高加80mm。

如为外排式系统，溢流口的设置高度可根据天沟溢流口简化水力计算查表得出，但须满足两个条件：（1）上人屋面溢流口顶部高出屋面最低线100mm，不上人屋面50mm。（2）溢流口底部低于天沟壁顶50mm（上人屋面）或100mm（不上人屋面）。

三、结语

随着大体量，超高层的商业综合体建筑越来越多，在这种类型的建筑中虹吸雨水的使用越来越流行，但虹吸雨水本身的技术特点决定了它的排水裕量很小，这就把溢流系统的设计推到了相当重要的位置。同时建筑的幕墙设计越来越复杂，业主和建筑师越来越不能接受直接在幕墙上开溢流口的做法，这就需要我们给排水设计师适时给出相应的解决方案。溢流管系作为一种溢流解决方案，即可保证雨水系统的安全可靠运行，又能不破坏建筑外立面或幕墙的设计，不失为各位同行遇到类似问题的一个解决方案。

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