大厦屋面雨水虹吸排放系统工程虹吸雨水排水系统设计方案.docx
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大厦屋面雨水虹吸排放系统工程虹吸雨水排水系统设计方案.docx
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大厦屋面雨水虹吸排放系统工程虹吸雨水排水系统设计方案
虹吸雨水排水系统设计方案
一、工程概况
1、项目名称:
市大厦屋面雨水虹吸排放系统工程
2、汇水面积:
4969M2;
3、施工要求:
压力雨水斗安装参照国标01S302;
4、施工范围:
屋面虹吸雨水斗的安装、虹吸雨水斗与屋面的防水、
虹吸排水管路的连接及安装、与地下排水系统的连接。
二、设计依据
1、设计范围:
虹吸雨水系统设计及压力雨水斗的选用;
2、图纸依据:
建筑设计有限公司
3、资料依据:
《建筑给水排水设计手册》
三、屋面排水方案比较
为保证主体建筑屋面雨水排水系统安全、可靠,不影响建筑的整体造型和美观。
,我们在设计过程中对屋面雨水排水系统的选择应用进行多方面比较。
从流体力学的角度分析,屋面雨水排水系统分为两种主要类型:
重力流排水系统和压力流(亦称虹吸或满管流)排水系统。
1、重力雨水排水系统:
传统的重力流排水系统已有悠久历史,在工程项目设计中一直沿用的屋面雨水排水方式。
该系统由重力流雨水斗,连接管,悬吊管,立管,排出管等组成。
该系统的主要工作原理是利用屋面雨水本身的重力作用将雨水斗收集的雨水经排水管道自流排放。
在重力流排水系统中横管采用非满管重力流理论,充满度控制在0.8左右。
系统中立管排水采用水膜重力流理论,充水率不宜大于0.35。
排水管道内被空气占去一部分有效空间,水流状态呈气液二相流,尤其是排水立管中心空气气流占绝对优势,大大减少了管道排水的有效断面,增加了管道的直径。
由于重力流排水系统依靠雨水的本身重力作用进行排水,故排水系统是否能迅速将雨水排除依赖于排水横管的坡度设计。
2、虹吸雨水排水系统
由压力雨水斗、连接管、悬吊管、立管和排出管组成。
该排水系统主要工作原理是在降雨初期,屋面雨水高度未超过雨水斗高度时,整个排水系统工作状况与重力排水系统相同。
随着降雨的持续,当屋面雨水高度超过雨水斗高度时由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗,通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡,从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量,使得系统中排水管道呈满流状态,利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能,在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用,并在该处管道内呈最大负压。
屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外,故压力流排水系统亦称之为虹吸流排水系统或满管流排水系统。
3、压力流排水系统相对于重力流排水系统具有许多优点:
1)雨水斗在屋面上可以灵活设置;
2)压力流雨水斗设置的空气档板,可有效地阻止空气随雨水带进雨水斗;雨水斗阻尼值较小,使压力流雨水斗的排水能力大大超过同样规格的重力流雨水斗的排水能力可减少雨水斗的设置数量;
3)排水系统为单相满管流,在相同的条件下,同样的屋面汇水面积,可减少管道直径和数量;
4)排水横管按满管有压流设计,不需要排水坡度,有利于建筑空间的充分利用。
5)雨水在管道内高速流动可达到自清洁作用;
6)由于排水管道减少,室外雨水检查井数量亦相应减少;
上图是两种排放方式的施工简图,从图中可以看出压力流屋面雨水排水系统基于重力流屋面雨水排水系统上明显表现出了许多的优点。
4、排水系统选择
在设计中我们将重力流排水系统与压力流排水系统进行上述比较之后,在大厦工程中,选择压力流排水系统具有更大的灵活性和优越性,不但可迅速排除屋面雨水,而且解决了雨水管与建筑装修的矛盾。
5、压力流雨水斗
由进水导流罩、整流器、斗体、出水管组成。
是一种具有阻止进水水流形成旋涡漏斗,减少排水口渗气的功能,用于收集排除屋面雨水的特殊装置。
压力流的雨水斗排水量大于重力流雨水斗,不同型号的压力流雨水斗排水负荷也有所不同,压力流雨斗更是我公司的专利产品,该斗性能优良,各种参数均居于国内领先地位。
四、排水系统设计
1、暴雨强度
根据设计任务书要求,压力及重力雨水的设计重现期为5年.
市市暴雨强度公式:
q=3841(1+0.85LgP)/(t+17)0.85
q5=0.0442l/s.㎡
设计雨水流量Q=ΨqF
Ψ——径流系数,取0.9
q——设计暴雨强度,
F——汇水面积,㎡,参考图纸计算
2、汇水面积划分与计算:
系统YL1:
汇水面积=24层屋面面积=404㎡
系统和YL2:
汇水面积=五层伸缩缝南侧面积=534.7㎡
系统YL3:
汇水面积=五层伸缩缝北侧面积=750.8㎡
系统YL4:
汇水面积=五层北侧平台=844.2㎡
系统YL5:
汇水面积=五层南侧平台=759㎡
系统YL6:
汇水面积=原图纸YL7,YL8,YL21,YL22,YL26,YL27,YL28(甲方要求合并,经计算在设计要求范围内)+二层餐厅顶面积(为新增管路)=1437㎡
系统YL7:
汇水面积=四层南侧平台面积=240㎡
总汇水面积=4969㎡
3、系统管道水力计算
压力流排水系统应用在大型屋面、造型复杂的屋面比重力流排水系统具有许多优越性,能够更好的满足建筑要求,更快地排除屋面雨水,尤其是它的灵活性在运行中充分显示出来。
压力流排水系统不是采用了压力流雨水斗便可实现压力流排水系统,它是一个完整地系统,每一个组成部分都须精心设计精确计算,才可迅速地形成单相满管流,迅速排除屋面雨水的要求。
虹吸流排水系统设计基础方程式为伯努利方程,运用能量守恒定理,公式为:
ρ•V21/2+P1+ρ•g•h1=ρ•V22/2+P2+ρ•g•h2+ρ•g•ΣhF
式中:
V1——位置1的液体流速(米/秒)
V2——位置2的液体流速(米/秒)
g——重力加速度(9.81米/秒2)
P1——位置1的压力(Pa)
P2——位置2的压力(Pa)
ρ——液体的密度(公斤/立方米)
h1——位置1的几何高度(米)
h2——位置2的几何高度(米)
ΣhF—液体从位置1到位置2的能量变化(米)
本虹吸雨水排放系统分七个排水系统进行设计:
各系统的的管段设计,依据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
确保各段管道流速在经济流速范围内.
1)各系统雨水设计流量
A系统YL1
汇水面积404㎡,24层屋面利用三个虹吸雨水斗将雨水水部分排放。
YL1系统所承受的雨水设计流量为
q=0.9×404×0.0442/3=5.35L/s
YL2,YL3,YL4,YL5系统
5层屋面单个雨水斗设计流量0.9×2888.5×0.0442/15=7.66L/s
系统YL6
单个雨水斗设计流量0.9×1437×0.0442/13=4.4L/s
系统YL7
每个雨水斗设计流量q=0.9×240×0.0442/3=3.18L/s.
各系统详细参数入表1:
2)各系统管道尺寸设计
各系统管道详细尺寸祥见《系统图》,保证各管段设计流速在《规范》要求以内,选用经济合理的管材.
表1
编号
汇水面积(m2)
设计流量(L/S)
雨水斗数量
雨水斗规格
YL1
404
16.05
3
YG80
YL2
2888.5
21.27
3
YG80
YL3
29.86
3
YG80
YL4
33.58
4
YG80
YL5
30.19
5
YG80
YL6
1437
57.16
13
YG80
YL7
240
9.54
3
YG80
五、压力流雨水斗安装
压力流雨水斗的安装方式(见附图)有压板螺栓、热熔焊接连接方式。
我公司为了满足项目的要求,我公司选配YG80A型雨水斗(不锈钢材质)、HDPE管材。
采用压板螺栓、电热熔连接工艺。
依据现场设计情况为屋面汇集雨水排放,经我公司研究,雨水斗安装方式为平卧在屋面。
屋面预留280mm圆孔,斗体放置于圆孔中(斗体高度约为100mm)。
在铺设屋顶防护层时围绕斗体自然形成约5%的坡度,便于雨水汇集进入雨水斗,防止雨水沟内存水。
雨水斗连接管由我公司同协力公司开发,材质为HDPE可以同管材焊接,避免在以后使用当中出现接口渗漏、迸裂。
以上所计算虹吸屋面雨水排放系统初步设计,最终系统设计与天友建筑设计有限公司协调并确定。
六.悬吊支架
管路支架我公司采用角钢支架,间距大约3M,非常牢固固定管路。
排除因虹吸所产生的震动、异响,避免管路焊口渗漏,变形。
门架之间加装吊架以便调整管路平衡,使管路平整。
七.观察口
本项目中虹吸雨水竖管在距离标准零位上1米加装观察口。
以便检查管道内是否畅通或堵塞。
八.管道施工
1、管道施工承包商要求施工标准按国标规范执行。
2、我公司在选用管材及管件时,使用HDPE给水管材。
它的承压公斤为8-10公斤。
因为要是选用HDPE排水管材,在使用当中出现受到虹吸影响会使管路变形,焊口渗漏。
给使用单位造成损失。
3、在管道安装施工过程中,现场碰到的实际问题,如管道碰屋面金属网架或管道碰其他管道或管道设置位置影响装修等等,管道可根据需要灵活调整敷设位置或敷设方式。
根据建筑要求进行修改,并且每一处的管道改动都必须重新复核计算,严格控制系统形成虹吸,并满足现场实际要求。
九、验收
管道施工完毕后试验、验收承包商要求按国标01S302规范执行,管道进行通水试验,
十、施工方法:
1、管道施工前应具备下列条件:
材料、施工力量、机具等能保证正常施工;
施工场地及施工用电、用水、材料贮放场地等临时施工设施,能满足施工需要;
2、管道安装施工前应详细查阅图纸,校对现场实际条件,当发现两者不符时,应与设
计单位协商,图纸需要更改时,应有设计单位的变更文件。
3、施工现场与材料存放处温差较大时,应于安装前将管材和管件放置在现场一定时间,
使其温度接近施工现场的环境温度。
4、管道系统安装期间和验收前的敞口处当施工人员离开现场或未留人监督时应随时封堵。
严防建筑垃圾等杂物进入管道系统。
5、雨水斗、管材、管件、电焊管箍圈及配件等,质量应符合有关标准的规定并有产品
合格证。
6、管道支(吊)架应选用质量符合国家标准和企业标准的产品。
现场制作的支(吊)
架应符合国家标准图集02S402的要求。
7、雨水斗、管材、管件、电焊管箍圈,在安装前应进行检查清理,外表面应清洁,管内不得有杂物。
8、管道的切口断面应与管中心线垂直并保持清洁。
9、立管的固定
立管的固定支架间距最大为5m,两个固定支架之间间距最大为15倍管直径;
支架应位于直线管段上;
立管底部的弯头或三通处应设支墩或与建筑墙柱用固定支架固定牢固。
10、悬吊管的固定
悬吊管通过悬吊装置与屋面构件固定,在悬吊管上方设“龙门”支架,悬吊支架通过角钢、螺杆、安装片与屋面板或建筑构件固定,吊架固定点的间距不大于2.8m;当该吊架长度大于500mm时,(指悬吊梁与屋面或建筑构件的距离)应设防晃吊架,其间距不大于12m。
悬吊管直线段应在三通一侧设有一个固定支(吊)架,固定支(吊)架的位置应靠近管道接口,三通间距小于2.5m时,可隔一个三通设固定支架。
悬吊管的滑动及固定支架,均固定在该方钢管悬吊梁上。
悬吊管上的固定支架的间距最大为5m,两个固定支架之间设滑动支架、其最大为10倍管直径。
悬吊管在水平转弯处和悬吊管与立管相接处应设固定支架。
十一、质量保证措施:
1、工程开工前,由主管工程负责人对参加施工的全体人员进行岗前短期培训,加强质
量教育,增强全员意识。
2、进行全面系统的技术交底工作。
明确施工工艺、作业程序、技术规范、生产操作标
准、设备使用管理等。
为提高施工质量打下稳固的基础。
3、健全质量管理组织体系,定期召开质量分析会,及时发现问题,有组织及计划的施
工,做到工种对口,层次分明,实行岗位责任制。
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