工业厂房大面积屋面雨排水设计探讨

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1、工业厂房大面积屋面雨排水设计探讨武汉钢铁设计研究院刘明昭提要：迄今为止，屋面太面积雨排水设计理论问置，仍然众说册纭，尚无定论，国内外对此曾作过大量的试验研究和调查工作。本文通过对屋面甫捧水设计的历史过程的介绍分析，论述如何使用这些方涪以及本人在全国量大工业厂房屋面一～宝钢2050毫米冷轧厂的两排水设计实践中，谈谈自己的看法。一、概述大面积屋面雨排水问越的研究，国内各有关单位早在2O多年前，就已经开始了。由于解放初期盲目套用污水立管的计算公式与苏联的有关规范，我国一些大面积厂房的雨排水问题一直没有彻底解决。原建工部对全国29个单位的调查报告中说道：“多数厂的雨排水系统是冒水的。只有少数车间

2、不冒水。大面积屋面雨排水的水力计算十分复杂，因为它是水和气的混合流体，且与当地的气象条件，厂房的具体构造等都有关联。为此，至今设计规范与设计手册上对此也没有十分肯定的结论。有些规定(如立管直径不超过200毫米)，已不符合现代化工厂的大面积屋面雨排水的需要。理论方面，尤其是流体在各管段的水力现象，仍然是众说纷纭，尚无定论。本文就笔者负责设计的全国最大厂房一一宝钢玲轧厂厂房屋面雨水排水的一些体会和调查研究的情况，谈谈自己的一些肤浅看法。屋面雨排水设计的历史情况在五十年代，我国的屋面雨排水设计都是沿用苏联的有关设计规范，如降雨强度分地区采用5O毫米／时、65毫米／时、75毫米／时，在管系的水力

3、计算方法则将雨水斗、主管与埋地管(或悬吊管)分害j开作为互不联系的事物来看待，雨水斗的泄流量仅与雨水斗的型式以及斗前水深有关，而不考虑与其连接的管系影响。雨水立管的计算公式是套用污水立管的计算公式，即：F=芈而埋地管则按无压满流计算。公式中：F渣流量，D管经，h天沟水深。1975年原“室内给水排水设计规范管理小组组织了一些设计研究单位对各地区进行了调查，发现凡是五十年代按苏联公式生搬硬套而设计的厂房雨排水，尤其是大面积屋面雨排水均有天沟及检查井冒水现象。六十年代开始，我国一些研究单位作了大量雨水模拟试验，对全国大部分城市的降雨资料作了整理，逐步制定了我国各城市的雨量公式，使降雨强度的选用

4、比较接近于实际．1962年至1966年以一机部为主的几个大专院校及设计单位对直径为lOO毫米的管道进行_32·了试验研究工作，并提出了单斗压力流的计算公式：r、1j，⋯／H+O．一4～2§1’『dl—Q一一计算管段设计流量(升／秒)w一一管道断面积(平方米)g一一重力加速度9．8米／秒H～～天沟几何商度(米)2-一沿程阻力系数^：d--～管道直径(米)l～一管道长度(米)}一一局部阻力系数埋地管则按重力流设计，充满度按0．8设计(考虑掺气因素)。在此基础上，他们建议多斗悬吊管系统的计算方法为Q设=0．75Q即天沟水位在6～l0厘米时的泄流量约为天沟水位在4嗵米时的0．75倍，而多斗系统的

5、计算泄流量相当于多斗系统在天沟底至排出管之间高度H的水头柞用下设讦瀛量的叠加。以后若千年各设计院均沿用了一机部一院所编制的这套方法进行设计。70年代开始，实践证明一机部一院的计算方法，对单斗系统是可行的，但是多斗系统的设计方法在应用中，不时有天沟冒水现象出现，但鉴于上述计算已被广泛应用，为避免造成严重损失，室内给水排水设计规范管理小组在19'72年组织人力参阅国内外大量资料，叉根据试验实测数据，科学的修改了原订的计算方法，进一步完善了屋面雨排水设计。同时，对苏联6O年代以后的计算方式中的有用部分给予肯定。认为其理论方面优于美国和日本，计算方法比较完善。结合各方面的资料，对屋面雨排水为内排

6、水时，多斗系统的布置和计算应遵循以下原则t1)悬吊管z苏联规范规定按重力流设计，一机部一院计算表为压力浇清华大学试验后认为，悬吊管可视其连接管的长度而定，连接管W短时，按重力流计，连接管长时，按压力流计。其压力坡降。i，H～为雨水斗至悬吊管中心线距离，L～为第一个雨水斗到最末雨水斗距离。根据1972年试验报告，发现悬吊管所利用的水力拔度不大，但设计土很麻烦，因此最终决定，用苏联的重力流设计比较安全，所以多斗系统采用重力流较好。2)埋地管：国内外一致认为检查井为非密闭的均按重力流，密闭系统则按压力流设计。重力漉按曼宁公式设计：qA·V(立方米／秒)，V_}·R“·I(米／秒)。在用重力流设

7、计秒流量时，人们容易争论的问题是要不要考虑雨水中抽吸的空气量，经过模拟试验认为t掺气量是需要考虑的，在7’9、12米高度管径为100毫米莳多斗条件下作出试验证明，应该考虐增加20％的掺气断面，当然掺气量的多少将与雨水斗的型式，管道直径的大小，立臂的高度等因素有关。但埋她横管每一计算管段的流量，，33，决不是上游掺气流量的叠加，而只需考虑一根立管的掺气量即可(室内设有检查井时)lh多斗系统的瞥道流葡公式尚束完莳，当时只能沿用以下推荐公