屋面雨水系统设计及施工中的几个问题探讨.pdf

第 2 2卷第 8期 2 0 0 6年 4月 中 国 给 水 排 水 c hi n a w at e r w as r e w at e r v0 1 2 2 no 8 ap r 2 0 0 6 屋面雨水系统设计及施工 中的几个 问题探讨 程建华 ， 连小鹰 ， 余志锋 ( 1 宁波大学 建筑设计研究院，浙江 宁波 3 1 5 2 1 1 ；2 宁波市建筑设计研究院， 浙江 宁波 3 1 5 0 1 0 ) 摘要： 针对重力流屋面雨水系统设计及施工中经常遇到的钢结构屋面漏水和立管汇水面 积的确定等问题进行了 探讨。钢结构屋面漏水的常见原因在于没有合理地计算天沟及立管的排水 能力， 应针对钢结构的彩钢板屋面与天沟之间有搭接缝这一特点采取必要的措施； 雨水立管的汇水 面积应结合是否安装雨水斗、 是否设置天沟及斗前水深进行计算确定。 关键词 ： 屋面雨水系统 ； 设计； 施工 中图分类号： t u 8 2 3 6 文献标识码：c 文章编号：1 0 0 0 4 6 0 2 ( 2 0 0 6 ) 0 8 0 0 5 5 0 4 di s c u s s i o n o n s o me p r o b l e ms oc c u r r i n g i n de s i g n a n d co n s t r u c t i o n o f ro o f ra i n wa t e r s y s t e m c he ng j i a n h u a ，l i an xi a o y i n g ， yu z h i f e n g ( 1 a r c h i t e c t u r a l d e s i g n&r e s e a r c h i n s t i t u t e ， n i n g b o u n i v e r s i t y ， ni n g b o 3 1 5 2 1 1 ， c h i n a ； 2 n i n g b o a r c h i t e c t u r a l d e s i g nr e s e a r c h i n s t i t u t e ， ni n g b o 3 1 5 0 1 0 ， c h i n a ) ab s t r a c t ： w a t e r l e a k a g e f r o m s t e e l s t r u c t u r a l r o o f a n d d e t e r mi n a t i o n o f wa t e r c a t c h me n t a r e a o f r a i n l e a d e r a l wa y s we r e me t i n t h e d e s i g n a n d c o n s t ruc t i o n o f r o o f r a i n wa t e r s y s t e m w i t h g r a v i t y fl o w，a n d t h e s e p r o b l e ms a r e d i s c u s s e d w a t e r l e a k a g e fr o m s t e e l s t ruc t u r a l r o o f i s a l wa y s c a u s e d b y t h e f a i l u r e o f r e a s o n a b l e c a l c u l a t i o n f o r d r a i n a g e c a p a c i t y o f r a i n g u t t e r a n d l e a d e r n e c e s s a r y me a s u r e s s h a l l b e t a k e n i n a c c o r d a n c e w i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s t h a t t h e r e i s l a p p e d s e a m b e t w e e n c o l o r e d s t e e l r o o f p l a t e a n d g u t - t e r t h e wa t e r c a t c h me n t a r e a o f r a i n l e a d e r s h a l l b e d e t e rm i n e d b a s e d o n wh e t h e r t h e r a i n w a t e r h o p p e r a n d g u t t e r a r e s e t u p，a n d t h e c a l c u l a t i o n o f w a t e r d e p t h b e f o r e t h e r a i n wa t e r h o p p e r ke y wo r d s ： r o o f r a i n w a t e r s y s t e m；d e s i g n； c o n s t ruc t i o n 1 钢结构屋 面的 漏水 问题 在近几年的工程实践中， 笔者曾经两次碰到钢 结构屋面雨水的渗、 漏问题， 均是从彩钢板与天沟搭 接处渗m， 笔者还参加 r 几次屋面雨水漏水的责任 认定会议， 经分析其原因包括： 彩钢板与天沟搭接处 不严密， 建筑保温防水材料施工时减少了雨水立管 进口处的面积； 屋面排水不畅导致雨水沿上人屋面 的出屋面的门流入室 内。 案例一。一个重要公建的钢结构屋面( 2 0 0 1 年 设计施工) 有一个排水区域面积为5 1 7 m ， 其天沟 55 的剖面示意图见图1 。 图 1 某重要公建钢结构屋面天沟 f i g 1 ra i n f a l l g u t t e r o f a l l i mp o r t a n t p u b l i c b ml d i n g 天沟内要求设计 2 的纵坡坡向雨水斗， 笔者 维普资讯 第8 期 中 国 给 水 排 水 第2 2卷 选定 d n l 6 0 ( d n 1 5 0 )的雨水立管及雨水斗。钢结构 屋面及天沟由专业钢结构厂家设计、 施工总包。在 项 目 验收完成后的装修阶段的一次台风中发现多处 渗水， 雨水沿着天沟侧边顶与彩钢板接缝处的长缝 下泄， 再沿吊顶内的嵌入式灯管及风口的四周下渗， 在顶层的地板面积满水后再沿房门、 走廊、 楼梯继续 下流， 对吊顶、 木地板、 墙面装饰的破坏很大。 案例二。某大跨度厂房的钢结构屋面( 1 9 9 7年 设计施工) ， 每一个区域的排水面积为 4 9 5 n l ， 其天 沟的剖面示意图见图2 ， 笔者选定 d n l 6 0的雨水立 管及雨水斗， 天沟内要求设计 2 的纵坡坡向雨水 斗。钢结构屋面及天沟由专业钢结构厂家设计、 施 工总包。在屋面及雨水管施工完后， 建设方为缩短 项目 竣工后的生产准备期， 就将生产设备及原料搬 进厂房内， 可偏偏此时碰到当地十年一遇的大雨， 地 坑内的机器受淹， 原材料受潮， 损失较大。 图2 某大型厂房钢结构屋面天沟 f i g 2 r a i n f a l l g u t t e r o f a l a r g e - c a l e f a c t o r y b u i l d i n g 在案例一的事后会审中发现5 个问题： 钢结 构设计施工单位将天沟内的每一个 d n 1 5 0雨水斗 改为 2 个 d n 7 0钢短管， 不锈钢天沟焊在钢短管的 内壁上， 实际过水断面只有 0 5 7 m m， 其解释是 2个 d n 7 0的钢管面积相加与 d n 1 5 0差不多， 而且可减 少雨水在天沟内的行程， 减少积水； 天沟深度只有 2 5 0 m m， 比原来设计的 3 5 0 m m少了 1 0 0 m m， 其解 释是不锈钢天沟放在檩条上只有这么大的安装空 间； 天沟基本没有实际纵坡， 经实测坡度为0 1 ， 其解释是不锈钢卷板找坡不方便 ， 并且已把一个落 水口改为 2 个落水口； 没装雨水斗， 其解释是安装 雨水斗后会减少雨水立管入 口处的过流断面； 屋 面垃圾较多， 个别落水口正好被矿泉水瓶子堵住。 在案例二的事后会审中发现3个问题： 钢结 构设计将天沟内的每一个 d n 1 5 0雨水斗改为一个 d n 1 0 0钢短管， 不锈钢天沟焊在钢短管的内壁上， 实际过水断面只有 0 9 0 m m； 天沟最深处深度只 有2 5 0 m m， 最浅处只有 1 3 0 m m； 没装雨水斗。 由以上 2 个案例并结合宁波市目前出现问题的 几个钢结构屋面可知， 其共性是： 钢结构天沟不安 装雨水斗； 天沟深度均较浅。 以案例一为例计算天沟的设计深度： 雨量计算 该工程属重要公建， 其设计重现期为 1 0 年。宁 波市的暴雨强度公式为： 一 墨 q 兰 ： q f t +1 3 6 2 5) 。 按式( 1 ) 推出重现期为 l 0年的5 m i n 暴雨强度 值 。 为 1 9 7 3 m m h ， 则设计汇水量为： q= f 1 0f=0 91 9 7 31 0一 5 1 7= 91 8 m h=2 5 。 5 l s 实际天沟计算 a + 计算天沟的断面积 ， 其中天沟宽度 b为 0 5 m， 天沟的积水深度 扣掉超高 5 0 m m后为 0 2 m， 则 =b t o = 0 1 m 。 b 计算天沟的水流速度 ， 其中粗糙度 n为 0 01 2。 = = b ho c b =0 2 0 2=0 1 l l m n一 一 +2 一 5+ _u 儿儿 蛐 力 ， = u 0 1 1 1 n u u l 0 0 01 ：0 61 ms c 天沟的实际排水量 q 1 = v = 0 1 0 6 1 = 0 0 61 m s=6 1 i _ s 。 可见， q q ， 表明天沟的深度可以满足要求。 雨水立管及泄流口计算 查 建筑 给水排水设计规 范( g b 5 0 0 l 5 2 0 0 3 ) ( 以下简称 建规 ) 中表 4 9 2 2可知， d n 1 5 0 塑料管 的泄流量为 4 3 3 4 i_ s ， 大于设计汇水量 2 5 5 i_ s ， 立 管 管 径 也 符 合 要 求， 埋 地 横 管 为 d n 2 0 0 、 2 坡度也符合要求， 所以还是要从雨水立 管与泄流口处寻找问题。天沟雨水泄流口处的出水 按孔口淹没出流计算最大出流量， 2 个出水口， 每个 孔口直径为5 7 m m。 q= 2 g a d 2 g t t o = 0 0 0 6 1 m s = 6 1 i_ s 天沟开始溢流时的泄流量( 暂不考虑风吹及屋 面雨水跌入天沟时对水面的影响) ： q= 2 g a 2 g 碥= 0 0 0 6 8 m s = 6 8 i_ s 可见， 天沟泄流口的最大泄流量只有 6 8 i_ s ， 远小于设计汇水量 2 5 5 i_ s 。所以， 要解决问题必 5 6 维普资讯 第8期 程建华， 等： 屋面雨水系统设计及施工中的几个问题探讨 第2 2卷 须扩大天沟的泄流口， 可施工单位提出扩大该泄流 口在工地现场无法焊接， 而且焊后易生锈。最终确 定的解决方案是： 先在钢结构加工厂加工一个长 宽 高 = 4 5 0 m m 4 5 0 m m 3 0 0 m m的水槽， 水槽 上翻连5 0 m m以便现场搭接， 按标准图集开好 口并 装好雨水斗； 将该水槽运到施工现场后， 在原来泄水 口位置开 4 0 0 m m 4 0 0 m m的方孔， 将水槽对中放 在方孔的下方， 用聚氨酯密封胶固定密封好。经整 改后该屋面再没出现渗水现象， 问题得以解决。 对于案例二， 由于当时工期太紧、 天沟太浅， 而 且沿长天沟方向的地面下就有一条宽 高为1 0 0 0 m m 8 0 0 m m的盲沟， 所以采取的措施是在 2个雨 水口之间再加 1 个雨水斗及雨水立管， 使天沟内雨 水斗的间距改为仅有 6 m， 经过这一改造后屋面再 未漏水， 但在台风季节暴雨强度大时， 有水从天沟与 彩钢板搭接处渗出， 估计是风太大， 在天沟内掀起波 浪使局部水面高出天沟侧壁而渗出， 但未造成设备 与原料的损失。 总之， 对于钢结构屋面的雨水系统， 设计时要注 意以下儿点： 根据规范、 建筑物的重要性及生产 工艺的要求选定合适的暴雨重现期； 根据 建筑 给水排水设计手册 ( 以下简称 手册 ) 认真计算天 沟的深度； 按图集安装雨水斗； 对重要的公建 及高层要按重现期 5 o年核算总排水量( 排水 +溢 流) ， 并落实溢流措施。 实际上2 0 0 3 版的 建规 中已引入了压力流雨水 排水的设计规定， 也可通过压力排水缓解渗漏问题。 2 重力流雨水立管汇水面积的确定 以宁波市的某重要公建的不上人屋面为例， 假 定采用 7 9型 d n 1 0 0雨水斗及立管， 其设计重现期 为 1 o年。查 手册 的表4 3 3中， d n 1 0 0雨水斗 在降雨强度为2 0 0 m m h( 由于 i ，0 为 1 9 7 3 m m h ， 接近 2 0 0 m m h ) 时最大汇水面积 f为2 7 9 m 。 针对最大汇水面积 f的降雨量 q 为： g= l 0f =1 5 3 l s 目前， 建筑专业的天沟深度普遍为 2 0 c m， 再加 上不上人屋面最大积水深度是 5 c m， 合计为 0 2 5 m 。在施工中， 宁波目前普遍不安装雨水斗， 只安装 锥形的铸铁篦子( 见图3 ) 。 这里假定铸铁篦子使过流断面减少 2 0 ， 暂时 先不考虑屋顶防水材料搭接入雨水管口对过流断面 的影响， 也不考虑中空气塞的影响， 则 d n 1 0 0雨水 立管入 口处实际能通过的最大过流量 q为 ： q= 2 g h o = 8 4 l s 可见， 实际的过流 q小于最大汇水面积 f所对 应的降雨量 q ， 并且q q = 8 4 1 5 3= 0 5 5 ， 可见当 不安装雨水斗时， 每根雨水立管的实际最大过流量 不能保证及时排除按 手册 的表 4 3 3 所查得的 最大汇水面积内的雨水量。 图 3 屋面天沟实 际做法 f i t 3 he ma l a s s e mb l e o f r a i n f a t l g u t t e r 有时， 建筑专业考虑到顶层的顶板结构施工方 便， 不做天沟， 有时仅采取减小保温层厚度 2 o一 3 o m m的做法( 实际上冬天易产生冷桥) ， 此时最大积 水深度h o = 0 0 3 + 0 0 5= 0 0 8 m， d n 1 0 0 雨水立管 入口处实际能通过的最大过流量 p 为： p ， ： 0 6 f o 0 8 1 丽 菩 ： 、 q ， 4 8 l s 可见不做天沟、 不安装雨水斗时， 对每一种立 管， 其最大汇水面积 f要远小于 手册 表 4 3 3 的规定值。所以， 不能笼统地说某一种管径立管的 最大汇水面积， 应结合其天沟深度、 是否设置雨水斗 来校核其最大汇水面积。侧出水时， 雨水斗的过水 断面是垂直的， 必须淹没全部过水断面才有可能充 分利用雨水斗的有效断面， 其对斗前水深的要求更 高， 可以推知， 不做天沟、 不安装雨水斗时其过流量 比水平安装时更小， 最大汇水面积会更小。尤其是 设计时， 应注意天沟与雨水斗的设置并保证斗前水 深， 验收时应注意施工是否按标准图设置雨水斗。 实际上， 由 建规 表 4 9 2 2可知， 重力流屋面 d n l 1 0雨水立管 的泄流量 ( 目前常用塑料管) 为 1 5 9 8 l s ， 其值均大于 q 、 q ， 可见受限制的地方还 是屋面雨水立管入口处的泄流口。 5 7 维普资讯 第8 期 中 国 给 水 排 水 第2 2 卷 3 其他问题 雨水管耐压问题 笔者曾监理过一个 8 4 m高的高层建筑， 雨水管 管材为柔性铸铁管。 建筑给水排水及采暖工程施 工质量验收规范 ( g b 5 0 2 4 2 -2 0 0 2 ) 第 5 3 1 条规 定： 每根雨水立管应满水试验持续1 h 。可实际操作 时， 柔性铸铁排水管的耐压只有0 4 m p a ， 而满水试 验时雨水立管底部的静压将达到0 8 4 m p a ， 远远超 过管材的耐压值， 无法贸然进行试压。所以， 笔者建 议对雨水立管应选用耐压管材， 如孔网钢带塑料复 合管、 a b s塑胶管等， 尤其是高层建筑更应注意。 高低区屋面共用雨水立管的试压问题 笔者曾监理过一个9 2 m高的高层建筑， 有一根 自 屋面至地面的雨水立管在标高为 6 0 m处接有一 根 d n 5 0地漏 ( 由于该处屋 面较小 ， 只有 6 m ) ， 可 试压时无法堵住该地漏， 故无法按规范进行试压。 设计 中对此类情况要有所考虑。 e ma i l ： c j h c k 1 6 3 c o rn 收稿 日期 ： 2 0 0 51 2 2 6 技术交流 q d一 6 2 6 3 a阻垢缓蚀剂用于真空脱气浊环水 连铸真空脱气( 精炼开路) 系统主要用于冷却蒸汽喷射系统的冷凝器， 由于冷却水与喷射泵抽 出的夹带 钢水中金属和粉尘气体直接接触， 水中悬浮物浓度较高， 而回水经冷却后循环使用， 因此属于浊环水系统。 该系统补充水为中等硬度和碱度， 水质条件较好， 浊度略偏高， r y z n a r 指数为7 9 0 ， 属腐蚀型水质。循 环水的碱度、 p h值偏低， 水中总铁浓度和浊度稍高， 系统浓缩倍数为 1 3左右， r y z n a r 指数为6 5 6 ， 属偏腐 蚀水质。为了保证循环水质， 系统还设置了1台 3 5 m旁过滤器。 l 水质稳定剂的确定 根据连铸真空脱气浊环水系统的水质特点、 系统运行参数及系统材质， 经静、 动态大量的试