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1、超商层建筑屋面雨水排水不绲常见问题绿W王振华(上海中心大厦建设发展有限公司设计部，上海200120)摘要结合上海中心大厦、世茂烟台海湾一号、世茂沈阳五里河、上海世茂滨江、杭州滨江大厦等20多栋公共建筑和住宅类超高层建筑的给排水设计及设计管理工作经验，就超高层建筑屋面雨水排水系统的选择、管材的选用等进行探讨，以期在系统安全性、经济合理性等方面更加合理。关键词超高层建筑屋面雨水排水系统重力流半有压流满管压力流超高层建筑是指建筑高度大于100 m的高层民(3)重力流屋面雨水排水系统。采用普通重力用建筑，往往被视作是一个地区的地标性建筑，代表流雨水斗，设计流态是无压流态，多用于阳台、设备了这一城市或国
2、家在高层建筑建设方面最先进的材层等排水量小的区域。料和工程建造技术。笔者在从事给排水设计及设计12超高层建筑雨水系统的选择原则管理工作期间，先后参与了上海中心大厦、世茂烟台(1)屋面雨水应选择既安全又经济的系统。海湾一号、世茂沈阳五里河、上海世茂滨江、杭州滨(2)应迅速及时、有组织地将屋面雨水排至室江大厦等20多栋公共建筑和住宅类超高层建筑的外雨水排水系统，并且屋面天沟不向室内溢水、室内给排水系统设计及设计管理工作，在雨水系统的选地面不冒水、管道能承受正压和负压作用，不变形、择、管材的选用等方面曾进行了深入研究，以期进一步提高系统安全性、经济合理性。1雨水系统的划分与超高层建筑雨水系统选择11
3、雨水系统的划分屋面雨水系统按管内流态可分为：重力流、半有压流和满管压力流。管道中的水流状态主要受斗前水深和雨水斗的形式影响。对于某些形式的雨水斗，会随斗前水深的变化，在管道内形成不同流态。如87型雨水斗，随着斗前水深的加深，系统的流态会逐步从重力流向半有压流、满管压力流过渡。(1)87斗屋面雨水排水系统。主要采用65型、87(79)型系列雨水斗，管网设计流态是无压流和有压流之间的过渡流态。也是笔者参与项目的主要系统型式。该系统预留一定余量排超设计流量雨水，但是，随着雨水量的增加，雨水系统会出现满流状态，变成压力流。(2)满管压力流屋面雨水排水系统。该系统也称为虹吸式雨水系统，采用压力流(虹吸式
4、)雨水斗，设计流态是满管压力流。该系统排水能力强，多用于超高层建筑裙房等汇水面积大、室内不便设置雨水立管的区域，但造价高。不漏水，屋面溢流现象应尽量减少或避免。(3)雨水系统应在满足安全排水的前提下能够造价低、投资少，占用空间少，系统寿命长。13超高层建筑雨水系统的选用(1)受建筑外立面美观因素的影响，超高层建筑的雨水系统大多选择内排水方式，雨水立管可设于管道井内或阳台中。(2)为尽量减少溢流现象的发生(对于300 m以下的建筑，雨水溢流会对建筑周边地面产生不良影响)，要求雨水系统能迅速及时排放屋面雨水，兼顾经济性要求，在我国，超高层雨水排水系统最常用的是87型斗雨水排水系统。2超高层建筑雨水
5、排水系统设计常见问题及应对措施21屋面雨水系统与设备层排水系统串接当前，很多超高层建筑采用全玻璃幕墙，要求考虑幕墙的清洗，擦窗机设备层会有雨水进入。部分设计人员在设计设备层雨水排水系统时选择了雨水斗，并在低区与屋面雨水立管连通。常用的87型雨水斗系统属气水混合流，半有压流态，需考虑压力，应采用密闭系统。雨水斗虽然町在不同高度接人同88给水排水voI36N仉122010一根立管，但最低雨水斗距离立管低端的高度应在上部13负压区，有些设计人员疏忽了这条规定。实际上，因设备层排水多为飘雨，水量很小，完全可以采用重力流排放，即把雨水斗改为地漏，设计单独的立管，从而避免因疏忽而把设备层雨水斗接入屋面雨水
6、正压区的错误。22立管承压能力不够导致爆管或被吸瘪最近几年，极端天气时有出现，从今年广州市的内涝到如今多个城市积水，说明局部地区、短时间暴雨强度超过i00年以上重现期的暴雨非常有可能发生，这将造成因雨水斗斗前水深的加大，可能导致雨水立管局部管段的满流共至全立管满流(当斗前水深足够深时)。由此，会造成立管下部承正压，上部承负压，最终导致雨水管被吸瘪或爆裂。为避免上述情况，建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 (GB 50242-2002)531条和全国民用建筑工程设计技术措施给水排水)(2009年版)53101条规定，屋面雨水系统应采用承压管道、管配件和接口，额定压力不小于建筑高度静水压。对于
7、高度超过300 1TI的建筑，如上海中心大厦、环球金融中心大厦、金茂大厦等，使用87型雨水斗，雨水系统按重力系统设计时，立管叮能产生局部满管的水柱高度是多少?是否真的会产生满管的情况?超过设计重现期，立管内的情况又是如何?立管折转形成的减压、消能效果到底如何?既没有工程实例经验目前也无法用试验验证。而市场七常规金属管的承压能力最大在45 MPa左右，无法满足建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范(GB 50242-2002)531条要求。即便管道有足够的承压，出户管上高速出流的雨水，在气水混合状态下，对检查井的冲击产生的破坏也难以控制。针对上述问题，可采用以下几种技术措施：(1)根据雨水斗(O
8、lS302)标准图集中87型雨水斗的斗前水深资料，利用控制溢流口的底标高，使雨水斗前水深在811 cm，避免雨水立管水流出现满管压力流。(2)通过与建筑专业沟通，充分利用建筑物高的有利条件，多开溢流孔(超过300 m的建筑，屋顶的风速很大，可吹散从溢流口流出的水柱，使其均匀飘洒在空中)，降低雨水立管负荷，控制雨水立管泄流量，减少立管满流的叮能。(3)利用幕墙构造设计，使溢流口出水形成高空抛洒的形式，让溢流水尽可能散开，减少溢流水对地面的影响。同时设置多个溢流口有两个作用：通过在不同朝向设置溢流口，可防止某一侧的溢流口处于迎风面时，由于风的作用，导致溢流不畅；多个溢流口可以有效缩短天沟上游至溢流
9、口的距离，不致因水力坡度造成天沟上游水位过高，导致屋面积水甚至进入室内。(4)设置中间水箱，消除立管的静压和动能。对于300 m以下的超高层建筑，可以采用屋面雨水直接排出室外的做法，即使屋面雨水立管完全满流，目前市场中的管材承压能力仍可以满足设计要求。但对于超过300 121的建筑来说，即使在中间采用转折消能等措施，也仅町解决雨水出水口动能问题，无法满足静压要求。在重力工况下，气水混合流在立管内形成局部满管的情况是存在的，但这种局部满管造成的危害有多大，无法进行理论计算，也缺乏300 m以上高度的试验或工程实例数据。完全靠提高立管管材的耐压能力不能彻底解决该问题。同时，出户管中混合着空气的高速
10、水流对检查井的冲击也危害巨大，夹气的高速水流会冲毁检查井或将其井井盖顶起。在这种情况下，应该设置减压水箱减压，将建筑竖向分成2个区来处理。同时，随着绿色、节能理念的深入，也可以利用中间水箱的调蓄功能收集屋面雨水(见图1)，经处理后，作为中水回用。由于雨水回用系统设置在高位，处理后的水可以直接重力供给用户而无需水泵提升，又达到节能的目的。：醯商 】溢jl【管2谥流管2摊皇外幕墙Dli200IJ畦 卷|LID moolit至t,i,ti墙幅肾蘑钢虚椭咋习I：Ih地ULl F习50嗣雏”li 亳设备j2捧窗机设备层撩窗机空腔摊斗UDNI 50排莘Bl层雨宅腔排术DNl50捧至Bl层南7水位li盏jj
11、|c幸颦水槽水缢疵井水盛流并图1某工程中间水箱布置给水排水vu36No,12201089设置中间水箱可以有效解决管网超压的问题，在讨论选用承压塑料管时，有些设计师提出按但如何避免水箱溢流、设备间地面积水、实现屋面雨照排水系统每隔6层设置检查口，但给水塑料管并水是否进入中间水箱的自动切换等尚需进一步没有这些管件。从技术角度考虑，设置检查口有利研究。于清通管道，但雨水系统并不同于室内排水系统，选23不分区雨水排水系统存在问题用钢管时也并没检查口之类的管件，相比钢管，塑料对于300 m以下高度的超高层建筑，通常采用管的内壁更光滑，加之雨水中多杂物少，没有必要设不分区的雨水排水系统，有很多成功的案例。
12、但在检查口。但是选用塑料管需要考虑其形变问题。目使用中也存在一些问题，如经常溢流对建筑周边地前，从雨水系统设计中查不到相关要求，到底多少距面的影响、大暴雨时接雨水出户管的检查井井盖被离需设，塑料管的形变量如何计算等，尚无依据可顶起等。分析原因，主要是屋面溢流口设置高度不循，给水塑料管也没有伸缩节之类的专用管件。因当及雨水系统中的空气在检查井内析出，导致检查此在设计中，我们参考了室内排水系统，每隔6层设井内雨水气水流态不稳定所致。解决的办法是：在置固定支架，在每段中间部位选用橡胶圈接口的承出户检查井上设置通气管或带排气孔的检查井盖。插管件抵消管道的伸缩。参照压力流(虹吸式)排水系统的经验，排气孑
13、L的面4结语积不宜小于井盖面积的30。由于300 ITI以上的超高层建筑的雨水排水系统3管材的选用及注意事项设计工程经验较少，而现行的设计、施工、验收规范管材选用相对于系统设计来说更容易被设计师主要是针对100 m以下高层建筑，对超高层建筑的忽视。按照建筑给水排水设计规范(GB 50015相关条文较少，多数也是针对200300 in建筑而定2003，2009年版)4926条规定，超高层建筑的屋面的，对于超过300 m的超高层建筑，在解决其特殊性雨水系统应该选用承压管道、管配件(包括伸缩器)时，其实没有规范可依，对设计人员或从事设计管理和接口，额定压力不小于建筑高度静水压。内排水的专业工程师是一
14、种极大的挑战。雨水系统受建筑系统、压力流系统的管道及接口还应承受009 MPa建造地的气候制约，国外类似超高层建筑的经验并的真空负压。高层建筑屋面雨水系统的管道及接口不一定适合国内的气象条件，需要我们进一步探索、应为承压的金属管、钢塑复合管、承压塑料管等。非研究。在解决大的系统设计后，还有很多具体的专项金属管材的抗环变形外压力应大于015 MPa。研究等待项目工程人员去突破、完成。如：中间减压在实际设计中，大多设计师并没对这些条款细水箱的监控、与阀门的联动控制；屋顶溢流口的构造致研究，基本都是笼统地设计成金属管甚至是裙房形式对出水形态的影响；出户管、检查井的消能、排部分的屋面雨水排水系统也采用
15、金属管材，而且大气设计；工程验收时雨水系统的耐压试验如何做等。多在设计说明中没有对管材的承压能力做限制，导参考文献致施工单位选用的管材额定压力小于建筑高度静压要求。对于裙房部分，选用金属管材当然满足安全lGB 50015-2003建筑给水排水设计规范，2009年版2中国建筑标准设计研究院全国民用建筑工程设计技术措施给水要求，但从投资角度讲，则不经济，完全可以选用排排水北京：中国计划出版社，2009水翅料管，既可减少投资，亦可缩短施工工期。随着技术的进步，国内已经有不少厂家生产出额定工作压力达2 MPa的给水塑料管，完全可以满足200 m3GB 50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范4OlS302雨水斗以下超高层建筑屋面雨水系统的承压要求。在世通讯处：200120上海浦东陆家嘴西路51号上海中茂工作期间，经测算，DNl00的塑料管相比同管径心设计部的热镀锌钢管，综合造价节约27左右，因此，采电话：(021)33831221用承压塑料管应该可成为今后工作研究的方向E-mail：wangzhhp163corn之一。收稿日期：2010一09一0990给水排水VOI36No122010