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1、张豫吾肖睿书赵 宇(广西华蓝设计 (集团) 有限公司 ,南宁 530011)摘要建筑屋面雨水立管数量多 ,天沟溢流口设计 、 审核 、 审定和审图工作麻烦 。介绍了建筑屋面雨水天沟溢流口的简化水力计算公式 ,并建立相关计算表格 ,可供设计屋面雨水排水系统参考 。 关键词屋面雨水天沟溢流口简化水力计算建 筑 给 水 排 水 设 计 规 范 1 ( GBh =hma x - hb50015 (2)2003 ,以下简称 规范) 4 . 9 . 9 条规定 , 一般建筑的 重力流屋面雨水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
2、流设施的总排水能 力不应小于 50 年重现期的雨水量 。根据 规范 表4 . 9 . 5 , 一般 性 建筑 物屋 面设 计 重 现 期 取 P = 2 5 a ,重要公共建筑屋面 P = 10 a 。 鉴于许多建筑屋 面雨水立管少则十根多则几十根的情况相当普遍 ,天沟溢流口设计 、 校核 、 审核 、 审 定和审图工作相当麻烦 ,如何简化其水力计算公式 并建立相关表格 ,利用查表法统一执行五环节标准 化控制 ,是亟待解决的课题 。1 简化水力计算公式查 虹 吸 式 屋 面 雨 水 排 水 系 统 技 术 规 程 2 ( C ECS 183 :2005 ,以下简称 规程) 3 . 3 . 7
3、- 1 条 ,当 溢流口 ( 参照图 1) 采用宽顶堰时 , 其设计流量可按 下列公式计算 :式中 Qq 溢流口服务面积内的设计溢流量 ,L / s ;b 溢流口宽度 , m ; h 溢流 口 高 度 , m , 根 据 规 程 取 h =0 . 100 . 15 m ; hmax 屋面最大设计积水高度 , m , 笔者 称天 沟终端总高度 Z 加超高 ; hb 溢流口 底 部 至 屋 面 或 雨 水 斗 ( 平 屋 面 时) 的高差 , m ,笔者称溢流口底部至天沟终端内底的高度 。图 1 天沟终端溢流口示意 当h 依次为 0 . 10 m 、0 . 13 m 和 0 . 15 m 并以QY
4、 代替 Qq 时 ,可简化为下列公式 :Qq = 385 b(2 g) 1/ 2h3/ 2(1)张立成 ,王宝令 , 张晓明 , 等. 预作用自动喷水灭火系统的设计. 沈阳建筑工程学院学报 ( 自然科学版) ,2003 ,19 ( 4) : 323325陈宪华. 孙 中山 纪念馆 预 作 用 喷 水 灭 火 系 统 设 计. 给 水 排 水 ,2002 ,28 ( 3) : 6365方汝清 ,余斌 ,朱振平. 预作用自动喷水灭火系统的控制和运行.给水排水 ,2001 ,27 ( 9) :6163原因等因素分析的基础上合理选择火灾报警系统 。(2) 设计人员在设计过程中 ,应根据不同的保 护区域
5、进行计算 ,以经济合理的布置方式达到有效扑灭火灾的目的 。567参考文献1234GB 50084 2001 自动喷水灭火系统设计规范 ,2005 年版GB 50045 95 高层民用建筑设计防火规范 ,2005 年版GB 50016 2006 建筑设计防火规范黄晓家 ,姜文源. 自动喷水灭火系统设计手册. 北京 : 中国建筑工 业出版社 ,2002 通讯处 :200002 上海市江西中路 246 号 9 楼电话 : (021) 63217420 - 6940E2mail :zl xh9134 ecadi . co m收稿日期 :2009 - 01 - 15适用于h = 0 . 10 m表 1
6、各种宽度 b 设计溢流量 Q Y (单位 :L/ s)QY = 54 b(3)(3a) (3 b)QY = 80 b 适用于h = 0 . 13 mQY = 99 b 适用于h = 0 . 15 m再查 规程3 . 3 . 7 - 2 条 ,当溢流口采用薄壁堰时 ,其设计流量可按下列公式计算 :Qq = Kb(2 g) 1/ 2h3/ 2h =hmax - hbK = 1 000 (0 . 40 + 0 . 05h/hb )式中 K 堰流量系数 。(4)(5) (6)值得一提的是, 规程 公式 3 . 3 . 7 - 5 忘记乘以1 000 , Qq 以 m3 / s 为单位 ,但这与 规程3
7、 . 3 . 7 - 1 条以 L / s 为单位不一致 ,据此以式 (6) 代替 规程 式3 . 3 . 7 - 5 。 h/hb 一般为 0 . 61 . 0 ,取 K = 430 ,同理 :众所周知 ,立管设计流量与当地降雨历时5 mi n的降雨强度和服务雨水汇水面积的乘积成正比 ,当 面积确定时 ,溢流口流量相应与校核 P ( 前者 10 a ,后者 50 a) 和设计 P (前者 25 a ,后者 10 a) 的降雨 强度之差值密切相关 ,为控制溢流流量计算 ,首先列 出本文专用符号如下 :q2a P = 2 a 且 t = 5 min 的 降 雨 强 度 , L / ( s hm2
8、 ) ;q3a q50a P = 350 a 且 t = 5 mi n 的降雨强QY = 60 b 适用于h = 0 . 10 mQY = 89 b 适用于h = 0 . 13 m(7)(7a) (7 b)适用于h = 0 . 15 mQY = 111 b参考 建筑给水排水设计手册 第 2 版 ( 上册) 3 (以下简称 手册) 3 . 3 . 2 之 4 款 ,溢流口流量可按 式 (8) 计算 :Qb = 385 b(2 g) 1/ 2h3/ 2式中 Qb 溢流口的排水量 ,L / s ;(8)2 )度 ,L / ( s h m;K10/ 2 溢流流量系数 , K10/ 2 = ( q10a
9、 - q2a ) / q2a ;K10/ 3 K50/ 10 溢流流量系数 , K10/ 3 K50/ 10 = ( q1050a - q310a ) / q310a 。QK 控制计算溢流流量 ,L / s ,要求 QK QY ;QL 雨水立管最大通水能力 ,L / s 。 根据广 西 32 城 镇暴 雨 强 度 公 式 成 果 表 q2a q50a 共 180 个数据运算 ,得出 K10/ 2 K50/ 10 与溢流流 量有关的平均系数列于表 2 。表 2 广西 32 城镇平均溢流流量系数m 流量系数 , 为安全起见 , 可采用宽顶堰流量系数的下限值 320 ;b 溢流口宽度 ,m ;H 溢
10、流口堰前水头 ,或溢流口净空高度 。 手册 未 说 明 H 以 m 为 单 位 。以 QY 代 替Qb ,以h 代替 H , 同理 :QY = 45 b 适用于h = 0 . 10 mQY = 66 b 适用于h = 0 . 13 mQY = 82 b 适用于h = 0 . 15 m(9)(9a) (9 b)根据上述公式可建立h = 0 . 100 . 15 m 的设 计溢流流量 QY 如表 1 。2控制计算溢流流量建立了表 1 ,各种溢流口不同宽度和高度对应溢流流量 QY 容易查阅确定 。虽然立管按 P = 2 5 a(一般建筑) 和 P = 10 a ( 重要建筑) 进行流量控制 ,往往留
11、有较大余量 ,根据 P = 10 a (前者) 和 50 a ( 后 者) 予以校核 。从表 2 可看出 ,溢流流量系数介于 0 . 120 . 32 之间 ,说明 QK 只要按雨水立管最大通水能力 QL 乘 以该系数 ,即 QK = K10/ 2 QL 就可得出一般建筑采用重 力流 P = 2 a 的相应溢流口控制计算溢流流量 (L / s) ,以此类推求出 P = 35 a 以及重要建筑采用虹吸流一般建筑重力流重要建筑K10/ 2K10/ 3K10/ 4K10/ 5K50/ 100 . 320 . 220 . 160 . 120 . 24h/ m公式 类别系数溢流口宽度 b/ m0 . 1
12、0 0 . 15 0 . 20 0 . 25 0 . 30 0 . 40 0 . 50 0 . 600 . 10( 3) ( 7)( 9)5460455 . 46 . 04 . 58 . 19 . 06 . 811129 . 01415111618142224182730233236270 . 13( 3a) ( 7a)( 9a)8089668 . 08 . 96 . 612139 . 91618132022172427203236264045334853400 . 15( 3 b) ( 7 b)( 9 b)99111829 . 9118 . 2151712202216252821303325
13、404433505641596749表 4 溢流口宽度 b(单位 :mm)P = 10 a 的 QK 值 。 查 手册 表 3 . 2 - 7 、 图 3 . 3 - 2 和表 3 . 5 - 4 ,雨 水立管设计流速取 4 m/ s 为上限值 ,适当留有余地 ,可建立一般建筑采用重力流或半有压流和重要建筑 采用半有压流或虹吸流雨水立管最大设计通水能力QL 值于表 3 。表 3 雨水立管最大通水能力 QL (单位 :L/ s)一 般建筑重力流或半有压流重要建筑半有压流或虹吸流利用表 2 和表 3 可求得 QK 。3建立溢流口宽度表 建筑给排水设计任务十分繁忙 ,为减轻工作负 担 ,按标准化要求
14、 ,首先统一以下几点认识 : (1) 推广长天沟终端自由跌水 4 的排水方案 ,据 手册236 页表 3 . 3 - 1 ,虹吸式雨水系统最大缺 点是对溢流的依赖性极高 ,屋面易漏水泛水 ,而跌水方案可克服此弊端 。( 2) 天沟总高度取 Z = 250350 mm ,是因为雨 水斗 5 高度介于 75 mm ( 65 型雨水斗) 和 180 mm采用 中南给水排水图集 6 T Y125 雨水斗 ,额定流量 80 L / s , 雨 水 斗 连 接 短 管 d n125 , 立 管 采 用D N 150 ,查表 4 , D N 150 的 QL = 71 L / s 68 L / s ,故 溢
15、流口按 b = 200 mm 控制 。(2) 十分重要的城市标志性建筑可按表 4 初估 溢流口宽度 b ,再按当地暴雨强度公式校核 ,若立管设计已留有很大余量 ,直接选用即可 。(3) 宜在设计图中说明溢流口底部低于天沟壁 顶 50 mm (上人屋面) 或 100 mm ( 不上人屋面) ,并 标注相对标高 ,兼顾屋面结构荷载安全要求 。(下沉式高度H1 + H2 = 260 mm 扣除埋入钢筋混凝土板高度 80 mm) 之间 ,并考虑水深 、 干舷和找坡高 度等所必需的 。(3) 配合结构专业设计 ,上人屋面溢流口顶部 高出屋面最低线 (天沟壁顶) 100 mm ,不上人屋面相 应取 50 mm ,与屋面活荷载 1 kN/ m2 ( 上人) 及 0 . 5 kN/ m2 (不上人) 协调一致 ,下特大暴雨时 ,溢流 超高水重荷载低于或与活荷载持平 。参考文献123GB 50015 2003 建筑给水排水设计规范CECS 183 :2005 虹吸式屋面雨水排水系统技术规程陈耀宗 ,赵世明
