4.1屋面雨水系統分類與組成4.2雨水內排水系統中水氣流動物理現象4.3雨水排水系統水力計算4.4壓力流（虹吸式）雨水排水系統

第4章建筑屋面雨水排水系統建筑屋面雨水排水系統總結第1頁第4章建筑屋面雨水排水系統概述

降落在建筑物屋面雨水和雪水，尤其是暴雨，在短時間內會形成積水，故需要設置屋面雨水排水系統，方便有組織，有系統將屋面雨水及時輸送到室外地面或室外，不然會造成四處溢流或屋面漏水，影響人們生活和生產活動。本章將對建筑物各種形式雨水排水系統進行系統介紹。建筑屋面雨水排水系統總結第2頁

屋面雨水系統依據建筑內部是否有雨水管道可分為外排水系統、內排水系統。屋面雨水系統外排水系統內排水系統4.1屋面雨水排水系統分類與組成建筑屋面雨水排水系統總結第3頁

按照雨水在管道內流態不一樣可分為：屋面雨水系統壓力流重力無壓流重力半有壓流4.1.1屋面雨水排水系統分類建筑屋面雨水排水系統總結第4頁

按屋面排水條件分檐溝、天溝和無溝排水。屋面雨水系統外排水系統無溝外排水檐溝外排水天溝外排水建筑屋面雨水排水系統總結第5頁

按出戶埋地橫干管是否有自由水面分為敞開式和密閉式排水系統。屋面雨水系統密閉式排水系統敞開式排水系統建筑屋面雨水排水系統總結第6頁

按一根立管連接雨水斗數量分為單斗系統和多斗排水系統。屋面雨水系統多斗系統單斗系統建筑屋面雨水排水系統總結第7頁1.普通外排水普通用于普通住宅、普通公共建筑和小型單跨廠房。普通外排水由檐溝和敷設在建筑物外墻立管組成（如右圖）

雨水斗承雨斗檐溝立管4.1.2建筑雨水排水系統組成建筑屋面雨水排水系統總結第8頁天溝

天溝外排水系統適合用于長度不超出100m多跨工業廠房。

溢流口山墻泄壓管消能池檢驗井2.天溝外排水

由天溝，雨水斗和排水立管組成。（如圖）建筑屋面雨水排水系統總結第9頁天溝排水斷面形式應依據屋面情況而定，普通多為矩形和梯形。天溝坡度不宜太大，以免天溝起端屋頂墊層過厚而增加結構荷重；但也不宜過小，以免天溝抹面時局部出現倒坡，使雨水在天溝中積存，造成屋頂漏水。天溝坡度普通為0.003—0.006.天溝設置應以建筑物伸縮縫，沉降縫和變形縫為屋面分水線，并在兩分水線兩側分別設置。天溝長度普通不超出50米。為了排水安全，預防天溝末端積水太深，在天溝頂端應設置溢流口，溢流口比天溝上檐低50-100米。天溝消能池檢查井雨水斗分水線

2.天溝外排水建筑屋面雨水排水系統總結第10頁內排水

內排水系統普通由雨水斗，連接管，懸吊管，立管，排出管，埋地干管和從屬構筑物幾部分組成（如圖所表示）。3內排水

建筑屋面雨水排水系統總結第11頁

內排水系統由天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管等部分組成。1.雨水斗

雨水斗是一個雨水由此進入雨水排水管道專用裝置，設在天溝或屋面最低處。雨水斗有重力式和虹吸式兩類。

重力式雨水斗為65型、79型、87型雨

3種建筑屋面雨水排水系統總結第12頁內排水系統組成2.連接管

連接管是雨水斗和懸吊管一段豎向短管。連接管普通與雨水斗同徑，連接管應牢靠地固定在建筑物承重結構上，下端用斜三通與懸吊管連接。3.懸吊管

懸吊管是懸吊在屋架，樓板和梁下或架空在柱上雨水橫管。懸吊管連接雨水斗和排水立管，其管徑大于連接管管徑，也不應大于300mm.建筑屋面雨水排水系統總結第13頁4.立管承接雨水斗或懸吊管流來雨水，與排出管連接。5.排出管

排出管是立管和檢驗井間一段有較大坡度橫向管道，其管徑大于立管管徑。6.埋地橫管密閉系統普通采取懸吊管架空排至室外，不設埋地橫管；敞開系統，室內設有檢驗井，檢驗井之間管為埋地敷設。建筑屋面雨水排水系統總結第14頁7.從屬構筑物：檢驗井、檢驗口、排氣井雨水經常把屋頂一些雜物沖進管道，為便于清通，室內雨水埋地管之間要設置檢驗井。設計時應注意，為預防檢驗井冒水，檢驗井深度不得小于0.7m。檢驗井內接管應采取管頂平接，而且平面上水流轉角不得小于135o。詳細方式見下頁示意圖所表示

建筑屋面雨水排水系統總結第15頁檢驗井內接管方式135o建筑屋面雨水排水系統總結第16頁選擇建筑屋面雨水排水系統時應依據建筑屋類型、建筑結構形式、屋面面積大小、當地氣候條件以及生活生產要求，經過技術經濟比較，本著安全又經濟標準來選擇雨水排水系統。通常情況下密閉系統優于敞開式系統，外排水系統優于內排水系統。４.1.3雨水排出系統選取建筑屋面雨水排水系統總結第17頁單斗雨水排水系統：懸吊管上連接單個雨水斗雨水排水系統。降雨開始后，降落到屋面雨水沿屋面徑流到天溝，再沿天溝流到雨水斗，隨降雨歷時延長，雨水斗斗前水深不停增加，進氣口不停減小，系統泄流量Q、壓力P和摻氣比K隨之改變見下列圖。

4.2內排水系統中水氣流動物理現象

雨水從屋面暴露于大氣中雨水斗用管道輸送到大氣接觸雨水井或地面，其間沒有能量輸入，水體這種流動通常稱為重力流動。

4.2.1單斗雨水系統建筑屋面雨水排水系統總結第18頁QQkP泄流量Q與各個參數之間關系—１k—滲氣量比。P

—雨水入口處壓力值。建筑屋面雨水排水系統總結第19頁hQQttBtAABQA泄流量Q與各個參數之間關系—２h—天溝水深t—流量遞增時間QB建筑屋面雨水排水系統總結第20頁摻氣比是指進入雨水斗空氣量與雨水量比值。

1)降雨開始到摻氣比最大初始階段（圖a）3.按歷時t可將泄流狀態分為2)摻氣比最大到摻氣比為零過分階段(圖b)3)不摻氣飽和階段(圖c)建筑屋面雨水排水系統總結第21頁①雨水斗和連接管：斗前水淺，摻氣比急劇上升,連接管壓力小且化遲緩。

②懸吊管與立管：二者管內壓力改變均很小，呈波浪流，脈動流。

③埋地干管：同懸吊管相同。呈波浪流、脈動流.壓力改變小

由以分析能夠看出，單斗雨水系統初始階段，雨水排水系統泄流量小，管內氣流通暢，壓力穩定，雨水重力流動，是水氣兩相重力無壓流1.初始階段建筑屋面雨水排水系統總結第22頁2.過渡階段①雨水斗和連接管：雨水斗泄流量增加，充水率增大，摻氣比減小。連接管內形成水塞，出現負壓抽力、壓力增加較快。

②懸吊管與立管：懸吊管水頭損失快速增加，管內壓力不停增大，懸吊管起端呈正壓，末端和立管上部負壓，在懸吊管末端與立管連接處負壓最大。立管內負壓減小，至某一高度時壓力為0.再向下壓力為正在立管底部正壓力最大。③埋地干管：水中氣泡能量減小，逐步從水中分離出來，聚集在管道斷面上部形成氣室，并含有壓力作用在管道內雨水液面上。由以分析能夠看出，單斗雨水系統過分階段泄流較大，管內氣不通暢，管內壓力不穩定，改變大，雨水靠重力和負壓抽吸流動，是水氣兩相重力半有壓流。

建筑屋面雨水排水系統總結第23頁3.飽和階段①雨水斗和連接管：雨水斗完全淹沒不進氣，此時水不摻氣，管內滿流，泄流量最大。②懸吊管與立管：隨懸吊管延伸，管內壓力逐步減小，負壓增大，至懸吊管與立管連接處負壓最大，形成虹吸。立管內壓力改變規律與過分階段末端相同，由負壓逐步增加到正壓。在立管與埋地管連接處到達最大正壓。

③埋地干管：水頭損失不停增加，管內正壓值不停降低。

建筑屋面雨水排水系統總結第24頁

由以分析能夠看出，單斗雨水系統飽和階段雨水斗完全淹沒，管內滿流不摻氣，雨水排水系統泄流量到達最大，雨水主要靠負壓抽吸流動，是水單相壓力流。經過以上各個階段分析可知壓力流狀態下系統泄流量最大，重力流時泄流量最小；系統最大負壓在懸吊管與立管連接處，最大正壓在立管與埋地橫干管連接處。建筑屋面雨水排水系統總結第25頁多斗系統雨水排水系統：一根懸吊管上接幾個（普通不超出4個）雨水斗。特點：一根懸吊管上不一樣位置雨水斗泄流能力不一樣，距離立管越遠雨水斗，泄流量越小，距離立管越近雨水斗泄流量越大。

4.2.2多斗雨水排水系統建筑屋面雨水排水系統總結第26頁4.3.1雨水量計算其值與該地暴雨強度q、匯水面積F以及徑流系數相關，屋面徑流系數普通取=0.91.設計暴雨強度q

設計暴雨強度公式中有設計重現期P和屋面給水時間t兩個參數，P普通為2-5年，主要建筑大于，在我國屋面給水時間按5min計算。4.3雨水排水系統水力計算建筑屋面雨水排水系統總結第27頁2.匯水面積F(m2)①對于一定坡度屋面，匯水面積按水平投影面積計算。②高出屋面側墻，應附加其最大受雨面正投影二分之一作為有效匯水面積計算。③窗井、貼近高層建筑外墻地下汽車庫出入口坡道和應附加其高出部分側墻面積1/2。④同一匯水區內高出側墻多于一面時，按有效受水側墻面積1/2折算匯水面積。4.3雨水排水系統水力計算

建筑屋面雨水排水系統總結第28頁3.雨水量計算公式

——屋面雨水設計流量，L/s;——屋面設計匯水面積，m2；——當地降雨歷時5min時暴雨強度,L/（s?104

m2）；——當地降雨歷時5min時小時降雨厚度,mm/h;——設計重現期為一年時屋面渲泄能力系數。QFq5h5k1建筑屋面雨水排水系統總結第29頁4.3.2

系統計算原理和參數1.雨水斗泄水量·排水狀態是自由堰流，排水量大小與進水口直徑和斗前水深相關·在半有壓流和壓力流狀態下2、天溝流量流速可按明渠均勻流計算公式計算

建筑屋面雨水排水系統總結第30頁3、橫管包含懸吊管、管道層混合管、埋地橫干管和出戶管，近似地按圓管均勻流計算

4、重力流狀態下雨水排水立管按水膜流計算建筑屋面雨水排水系統總結第31頁5、溢流口溢流口排水能力應大于50年重現期雨水量建筑屋面雨水排水系統總結第32頁4.3.3設計計算步驟1.普通外排水系統（宜按重力無壓流系統設計）(1)依據屋面坡度和建筑物里面要求，布置立管，立管間距8~12m。(2)計算每根立管匯水面積。(3)求每根立管泄水量。(4)按堰流式斗雨水系統查附錄14確定立管管徑。建筑屋面雨水排水系統總結第33頁2.天溝外排水（宜按重力伴有壓流系統設計）其設計計算步驟以下：（1）計算過水斷面積ω。（2）求流速v。（3）求天溝允許經過流量Q允。（4）計算匯水面積F。（5）由Q1≥Q=，求5min暴雨強度q5。(6)求計算重現期P計，若計算重現期大于等于設計重現期P設；確定立管管徑；若計算重現期小于設計重現期P設，改變天溝幾何尺寸，增大過水斷面積，重新計算，校核重現期。建筑屋面雨水排水系統總結第34頁另一個是已經確定天溝長度、坡度、材料、匯水面積和設計重現期，確定天溝形狀和幾何尺寸，其設計計算步驟以下：（1）確定分水線求每條天溝匯水面積F。（2）求5min暴雨強度q5。（3）求天溝設計流量Q設。（4）初步確定天溝形狀和幾何尺寸。（5）求天溝過水斷水面積ω。（6）求流速v。（7）求天溝允許經過流量Q允。（8）若天溝設計流量Q設小于等于天溝允許經過流量Q允，確定立管管徑；若天溝設計流量Q設大于天溝允許經過流量Q允，改變天溝形狀和幾何尺寸，增大天溝過水斷水面積w，重新計算。建筑屋面雨水排水系統總結第35頁3.重力流和重力半有壓流內排水系統重力流和重力半有壓流內排水系統詳細設計步驟以下：（1）依據建筑物內部墻、梁、柱位置，屋面結構和坡度劃分為幾個系統，確定立管數量和位置。（2）依據各個系統匯水面積，查附錄15確定雨水斗規格和數量。（3）確定連接管管徑，連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同。對于單斗系統。懸吊管、立管、排除橫管管徑均與連接管管徑相同。（4）計算懸吊管連接雨水斗流量之和，確定（重力流）或（重力有壓流）水力坡度，查附錄11或附錄12，確定懸吊管管徑，選調管管徑宜保持不變。（5)計算立管連接雨水斗泄流量之和，查立管最大允許泄流量表確定立管管徑與懸吊管管徑相同。(6)排出管管徑普通與立管管徑相同，假如為了改進整個雨水排水系統泄水能力，排出管也能夠比立管放大1級管徑。(7)計算埋地干管設計排水量，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，為保障排水通暢，埋地管坡度應大于0.003，查附錄13確定埋地干管管徑。建筑屋面雨水排水系統總結第36頁4.4壓力流（虹吸式）雨水排水系統1.雨水斗水氣流動狀態壓力流屋面雨水排水系統采取虹吸式雨水斗，管道中是全充滿壓力流壓力流狀態。2.懸吊管水氣流動狀態在懸吊管中，水流從懸吊管最遠端向立管方向運動，沿流動方向，水頭損失快速增加,管內呈不停增大負壓，在與立管交叉點處負壓最大。3.立管和排水管水氣流動狀態從立管與懸吊管交點向下立管內負壓值也隨之很快降低至零，繼之出現逐步增加正壓，立管底部到達最大值后再逐步降低，正壓逐步被消耗，至排水井處與大氣相通，管道中壓力為零。建筑屋面雨水排水系統總結第37頁4.壓力流雨水排水系統適用條件適用條件以下：（1）雨水排水系統應優先考慮外排水，但要先征得建筑師同意。（2）屋面集水優先考慮天溝形式，雨水斗應設置與天溝內。（3）虹吸式屋面雨水排水系統適用與大型屋面庫房、工業廠房、公共建筑等。（4）不允許室內冒水建筑，應采取密閉系統或外排水系統，不得采取敞開式內排水系統。（5）87型雨水斗系統和虹吸式壓力流系統應采取密閉系統。（6）嚴寒地域應盡可能采取內排水系統。（7）單斗與多斗系統比較，普通情況下，優先采取單斗系統。但虹吸式雨水系統懸吊管上接入雨水斗數量普通不受限制。建筑屋面雨水排水系統總結第38頁5.雨水排水系統設置（1）雨水斗設置布置：應以伸縮縫或沉降縫作為排水分水線，不然應在該縫兩側各設置一個雨水斗。天溝坡度宜在0.003—0.006之間，溝寬大于550mm,溝深大于300mm.（2）連接管

連接管應牢靠地固定在建筑物承重結構上，其管徑普通與雨水斗短管管徑相同，但不宜小于100mm。（3）懸吊管宜設置大于0.003坡度，方便管道排空。懸吊管與雨水立管連接，應采取兩個45o彎頭或90o斜三通建筑屋面雨水排水系統總結第39頁（4）立管立管管徑不得小于與其連接懸吊管管徑。（5）排出管考慮到降雨過程中經常有超出設計重現期雨量、或水流摻氣占去一部分容積，所以在雨水排出管設計時，要留有一定余地

（6）埋地橫管埋地管最小管徑為200mm，最大不超出600mm，以確保水流通暢，便于淸通。建筑屋面雨水排水系統總結第40頁6.虹吸式屋面雨水排水系統設計計算（1）虹吸式雨水系統水力計算普通要求1）雨水斗設置虹吸式雨水斗應設置在天溝或檐溝內，屋面匯水最低處應最少設置一個雨水斗，同一系統中雨水斗宜在同一水平面上。2）幾何高度懸吊管低于雨水斗出口1m以上。3）水流速度管道內設計最小流速應大于1m/s,以使管道有良好自凈能力4）水頭損失雨水排水系統總水頭損