建筑给水排水设计标准 [附条文说明] GB50015-2019 建标库

5.2 建筑雨水

5.2.1 内檐沟是指内天沟收集两边斜屋面的雨水,屋面与天沟之间无防水密封或防水密封不严密,天沟溢水会泛入室内的一种结构形式。为提高屋面排水的安全性而增大雨水排水系统宣泄能力。斜屋面的集流面上最远点排至屋面雨水斗集流时间一般为0.5min~1.0min。研究认为集流时间取3min为宜,3min集流时间内平均降雨强度是5min集流时间内平均降雨强度的1.3倍~1.5倍。

5.2.3 由于雨量记录仪的最小单元格为5min,也就是记录5min暴雨的平均值。

5.2.4 对于一般性建筑物屋面、重要公共建筑屋面的划分,可参考建筑防火相关规范的内容。除重要公共建筑以外,可视为一般性建筑。

5.2.5 本条对雨水排水管道工程和溢流设施排水能力作出规定。
    1、2 按本标准第5.1.2条的原则,在设计重现期内出现降雨时屋面不应积水,超设计重现期的雨水应由溢流设施排放。本条规定了屋面雨水管道工程的排水系统和溢流设施宣泄雨水能力,两者合计为总排水能力应具备的最小排水能力。
    3 本款的规定是针对在无外檐天沟或无直接散水凹形屋面,必须考虑本条第1款、第2款超重现的雨水排水,因此提高雨水排水管道工程与溢流设施的总排水能力,才能保证屋面不积水。对这类屋面可能产生的超荷载应进行结构核算,并且应设置屋面超警戒水位的报警系统。
    4 本款的规定是根据一场降雨从小到大的规律,满管压力流排水系统雨水排水管道内流态变化的过程是从重力流→间歇性压力流→满管压力流。如设计重现期选得过大,系统可能在小于设计重现期的降雨时,雨水排水管道系统一直处于重力流与间歇性压力流的非满管压力流状态运行,影响雨水排水管道系统的安全运行。当缺乏重现期资料时,重现期P与设计流量q关系可按表5估算。

表5 重现期P与设计流量q关系估算表

5.2.7 本条规定雨水汇水面积按屋面的汇水面积投影面积计算,还需考虑高层建筑高出裙房屋面的侧墙面(最大受雨面)的雨水排到裙房屋面上;窗井及高层建筑地下汽车库出入口的侧墙,由于风力吹动,造成侧墙兜水,因此,将此类侧墙面积的1/2纳入其下方屋面(地面)排水的汇水面积。

5.2.8 本条引用现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345的有关规定。伸缩缝、沉降缝统称变形缝,变形缝和防火墙处结构均脱开,并有错位,故天沟布置应以为分界,不应穿越变形缝和防火墙。

5.2.9 一般金属屋面采用金属长天沟,施工时金属钢板之间焊接连接。当建筑屋面构造有坡度时,天沟沟底顺建筑屋面的坡度可以做出坡度。当建筑屋面构造无坡度时,天沟沟底的坡度难以实施,靠天沟水位差进行排水。金属屋面的长天沟可无坡度。

5.2.11 管系排水能力是相对按一定重现期设计的,因此为建筑安全考虑,超设计重现期的雨水应有出路。根据目前的技术水平,设置溢流设施是最有效的,但有些建筑屋面无法设置溢流时,只能提高其管系排水能力。
    1 本款的规定是针对外檐天沟排水、可直接散水的屋面雨水排水,其超设计重现期的雨水可直接从天沟或屋面外溢,既保证屋面不会积水,又不会造成次生危害。
    2 本款的规定是针对单斗内排水系统和多斗重力流雨水管道系统适应性强的特征,只要按上限值设计的管道系统,均能将此值以下的雨水量安全排泄。百年一遇的雨水量可根据当地雨量计算公式计算而得,也可按本标准第5.2.5条条文说明表5推算。

5.2.13 檐沟排水常用于多层住宅或建筑体量与之相似的一般民用建筑,其屋顶面积较小,建筑四周排水出路多,立管设置要服从建筑立面美观要求,故宜采用重力流排水。
    长天沟外排水常用于多跨工业厂房,汇水面积大,厂房内生产工艺要求不允许设置雨水悬吊管,由于外排水立管设置数量少,只有采用满管压力流排水,方可利用其管系通水能力大的特点,将具有一定重现期的屋面雨水排除。
    高层建筑、超高层建筑屋面面积较小,不适合采用满管压力流单斗系统,由于立管过长,资用势能过大,管道内容易产生汽化和气蚀以及伴随振动、气暴噪声,所以超高层建筑单斗排水系统宜设计为重力流系统。大型屋面工业厂房、库房、公共建筑通常是汇水面积较大,但可敷设立管的地方却较少,只有充分发挥每根立管泄流量大的作用,方能较好的排除屋面雨水,因此,应推荐采用满管压力流排水。
    由于满管压力流排水系统悬吊管坡度几乎平坡,在风沙大、粉尘大的地区,一般为降雨量小的西北地区,容易造成雨水管道淤堵现象,该地区的屋面排水不宜采用满管压力流排水系统。

5.2.14 本条针对大面积雨水排水采用满管压力流排水系统,雨水斗布置在屋面的雨水集水槽时,对集水槽尺寸要求。集水槽平面尺寸可按满管压力雨水斗的格栅罩或反涡流装置的直径再加上不小于50mm的水流通道确定。满管压力流雨水斗的高度一般小于100mm(30mm~50mm),故250mm有效水深能保证满管压力流排水系统正常运行。

5.2.15 本条规定的目的是保证天沟(坑)雨水进入雨水斗有良好的水力条件。由于雨水斗规格尺寸不一,雨水斗的格栅罩可能比天沟宽度还大,故应与土建专业协调,在布置雨水斗的局部天沟尺寸放大。

5.2.16 屋面雨水排水系统应采用成品雨水斗,不得用排水箅子、通气帽等替代雨水斗。根据不同的系统采用相应的雨水斗。重力流排水系统应采用重力流雨水斗,是依据斗前水位溢流排泄雨水,允许掺气。反之亦然,满管压力流排水系统如采用重力流雨水斗,大气进入,负压破坏形成不了满管压力流,达不到设计雨水排水量而使屋面积水。

5.2.19 满管压力流的水力计算通常是按设计重现期的流量进行水力计算,但不同高度的雨水斗实际是排除非同一屋面、集水沟的雨水,屋面位置不同、高度不同、朝向不同,接收的实际降雨强度也会有大的差异,两个屋面可能一个达到设计降雨量,而另外一个远小于设计降雨量,导致系统内的负压被破坏,计算无法解决这种流量差异。

5.2.20 本条引用现行国家标准《住宅设计规范》GB 50096有关条文,规定目的是避免屋面雨水管道设置在套内时产生噪声扰民,或雨水管道损漏造成财产损失。

5.2.21 雨水管道敷设在结构层或结构柱内,雨水管渗漏腐蚀钢筋影响结构安全,雨水管道一旦堵塞,不能维护更换,也会造成屋面积水。

5.2.22 高层建筑雨水排水系统中,立管上部是负压区,下部是正压区,而裙房处于下部,裙房屋面的雨水汇入高层建筑屋面排水管道系统不但会造成裙房屋面的雨水排水不畅,还有可能返溢。

5.2.24 本条对阳台、露台、雨水系统的设置作出规定。
    1 本款规定的前提条件是:①屋面雨落水管敷设在外墙;②雨落水管底部间接排水;③有防返溢的技术措施时,阳台雨水排水可以接入屋面雨水立管。
    6 本款规定中生活阳台是指厨房外侧的阳台,亦称工作阳台、北阳台,因其面积小且飘入阳台雨水量也少。当生活阳台设有生活排水设备及地漏时,雨水可排入生活排水地漏中,不必另设雨水排水立管。生活排水设施主要是指洗衣机或洗涤盆通过地漏排水。当住宅阳台设有生活排水设备时,其洗涤废水中含有洗涤剂,排入雨水系统后污染雨水排放的水体,应纳入污水系统进污水处理厂处理。

5.2.25 多斗系统不管重力流还是压力流均成悬吊管系统,在室内成为密闭系统。单斗系统,在室内如设检查井与室内埋地管连接,容易造成泛溢,这已在众多工程中造成厂(库)内雨水返溢,造成财物损失。

5.2.26 本条规定中的建筑在卫生、安全方面要求较高,故不适合在建筑物内这些场所设置雨水管道。

5.2.27 本条规定的目的是在屋面忙水范围内一旦一根排水立管堵塞,至少还有一根可排泄雨水。基于雨水斗之间泄流互相调剂和天沟溢流等因素,下列情况下,汇水范围内可只设1根雨水排水立管:①外檐天沟雨落水管排水;②长天沟外排水。

5.2.34 本条系屋面雨水重力流多斗系统按常规重力流排水管渠的设计方法。表5.2.34中雨水斗的最大设计排水流量系根据北京建筑大学在测试平台对河北徐水县兴华铸造有限公司提供的G型重力斗进行了尾管0.5m通水能力测试所得泄流量而确定的(如图4所示)。考虑到树叶杂物在雨水斗处遮挡,相当于增加了雨水斗的阻力,乘以系数0.7。


图4 重力流雨水斗

    本标准表G的数据系根据重力流系统立管的最大设计排水流量系按威廉-埃顿(Whly-Eaton)方程式计算,立管管中雨水充满率为0.33时的排水流量确定的。

5.2.35 由于单斗排水不存在斗与斗之间的水力相关平衡问题。其泄流量仅与单斗雨水管道系统设计流态有关。由于单斗排水系统流态可设计为重力流也可设计为满管压力流。单斗重力流排水系统雨水斗的最大设计排水流量是控制在立管充满率0.33时的排水流量。单斗压力流排水系统雨水斗的最大设计排水流量与雨水斗规格、阻力,管材性质和立管高度等因素有关。
    表5.2.35单斗压力流排水系统雨水斗的最大设计排水流量系北京建筑大学在测试平台对各种类型的雨水斗在尾管3m、斗前水深小于或等于100mm(或h-q曲线拐点)情况下的最大测试泄流量。
    实际工程视具体情况,如气象特征、建筑物高度、物业管理水平等确定打折系数。

5.2.36 本条对满管压力流系统设计作出规定。
    1 本款表5.2.36中的值是取用原标准2009版第4.9.16条表中最大测试泄流量基础上乘以系数0.7,同时不能大于单斗压力(虹吸)雨水斗设计泄流量。选择雨水斗的泄流量的目的是确定在屋面汇水面积上布置雨水斗数量,而满管压力流排水管道系统设计雨水流量还是应按本标准式(5.2.1)计算。
    2 本款规定是满管压力流屋面雨水排水系统越大,管道水力平衡越不易计算,特别系统在重力流至满管压力流之间的脉冲流运行工况下,更容易造成水力不平衡。
    3 本款规定是根据一场暴雨的降雨过程是由小到大,再由大到小,即使是满管压力流屋面雨水排水系统,在降雨初期或末期由于立管中未形成负压抽吸,靠雨水斗出口到悬吊管中心线高差的水力坡降排水,故悬吊管中心线与雨水斗出口应有一定的高差。悬吊管中心线与雨水斗出口的高差宜大于1.0m是源于德国工程师协会准则《屋面虹吸排水系统》VDI 3806-2000版的规定。欧标《建筑物排水沟 第2部分:测试方法》EN 1253-3:2000中虹吸启动流量测试装置图中的雨水斗斗面至排出管过渡段管中心的几何高差为1.0m。
    如果悬吊管长度短,连接管管径小于或等于75mm或天沟有效水深大于或等于300mm时,则悬吊管中心线与雨水斗出口的高差可适当减少。
    5 本款满管压力流管道系统泄流量大小完全取决于雨水管进、出口的几何高差,如果满管压力流管道系统总水头损失与流出水头之和大于雨水管进、出口的几何高差,系统将达不到设计泄流量而导致屋面积水。根据实际工程中建筑物高度有高有低,大面积的单层厂房一般高度在12m左右,大面积公共建筑高度在40m之内,建议高差H<12m时,管道系统的总水头损失有1.0m的水头富裕;高差H≥12m时,有2.0m~3.0m的水头富裕,以避免管道负压区产生汽化、气蚀和气暴噪声等现象。
    6、7 满管压力流多斗悬吊管系统关键在于水力平衡。因各雨水斗排泄屋面雨水量基本均匀,可根据选用管材的沿程阻力和配件的局部阻力进行水力计算,不断调整与水头损失相关参数,达到水力相对平衡。各支管(连接雨水斗的管道)均汇合到悬吊管。悬吊管有较大管径即产生阻力较小,有利于各支管之间的流量平衡。
    9 本款满管压力流管道系统的排水由势能转化为动能,在排出口形成射流,容易损坏排水检查井及埋地管道,应采取消能措施,一般采用放大管径降低流速,或设置消能井。

5.2.39 按重力流设计的多层建筑,一般采用外檐天沟雨落水管,敷设于外墙,雨水斗下有一个落水斗过渡,管材采用符合国家标准《建筑排水用硬聚氯乙烯管材》GB/T 5836的规定。对于高层建筑外墙敷设的雨落水管也可采用上述管材。但对于高层公共建筑由于建筑外立面玻璃幕墙等装饰不能敷设的雨落水管,雨水立管必须设置于建筑物内,据工程反馈信息,雨水立管吸瘪的事例不少:①采用地漏或通气帽替代重力雨水斗,被塑料袋堵住,屋面积水,维护人员挪开塑料袋瞬间产生负压抽吸(虹吸)流。②将有顶板或整流罩等防止气体进入的压力流雨水斗替代重力流雨水斗,使重力流变成满管压力流。
    由于现行国家标准《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242规定,“安装在室内雨水管道安装后应做灌水试验,灌水高度必须到每根立管上部雨水斗”,因此,高层建筑如采用增厚耐压的塑料管材及配件,其管道系统(含管道、配件、伸缩节组成的系统)耐压不应小于雨水立管静压。超高层建筑屋面雨水排水立管建议采用金属管材,当超高层建筑屋面雨水排水立管采用钢塑复合管时,建议采用涂塑管,因为钢管内衬的塑管也有吸瘪的事例发生。
    满管压力流雨水排水系统在立管上半部、悬吊干管、悬吊支管、连接管均处于负压状态,仅在立管下半部位至排出管是处于正压状态。故满管压力流雨水排水系统应选抗负压性能的管材。