浅谈虹吸排水技术在大面积屋面工程的应用

【关健词】虹吸排水；系统；优势；总结

　　前言：建筑雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活和生产活动。建筑物屋面排水通常选择重力流排水系统或虹吸排水系统。

　　虹吸式排水系统在我国还是一种全新的建筑排水新技术，改变了人们对传统的屋顶雨水排水仅限于那些悬挂在房屋外深褐色的铸铁管，而对建筑技术的迅猛发展给传统的重力式排水技术越来越难以解决的复杂结构或大面积屋面的排水难题，找到了一个更行之有效更先进的工艺系统。以下通过传统的重力排水系统和虹吸排水系统的比较，结合广东电视中心二期主楼屋面虹吸式排水施工管理工作的体会，浅析虹吸排水系统的适用性及优越性。

　　一、传统的重力流排水系统

　　重力流排水系统，即雨水由天面天沟汇集后经雨水斗下接的立管靠重力自流排出。这种系统管线并不能被水完全充满，水沿立管管壁流下时，一般情况下只占立管断面的一部分，甚至一小部分为水，大部分为空气。

　　二、虹吸排水系统

　　（一）虹吸排水系统的原理及其特点

　　虹吸排水系统可形象的称为“满管流”系统。虹吸排水系统的原理是利用建筑物屋面与地面之间的高差所形成的势能，使雨水通过特制的虹吸雨水斗隔绝空气进入管道系统，并利用雨水进入管道排除管道内的空气，达到满管流的状态，实现快速排除屋面雨水的功能，同时使虹吸雨水斗周围的水位维持在受控制的范围。

　　（二）虹吸排水系统的优势

　　1、虹吸排水系统立管的直径是重力流管道的1/2至2/3，降低管材的管径，使用更少的材料，虹吸形成时管道内没有空气，系统为满管压力流状态；

　　2、虹吸排水系统是基于满管压力流来计算，无空气进入，因此没有噪音的干扰；

　　3、悬吊管不需设置坡度；

　　4、虹吸雨水斗结合建筑空间要求能在屋面灵活地布置；

　　5、虹吸排水系统管道系统走向灵活，能适应建筑空间的需求；

　　6、虹吸雨水斗能有效控制屋面天沟内的水深；

　　7、虹吸雨水管道内的流速较快，能起到自动清洁管道作用，不易堵塞；

　　8、选用管道材料满足系统运行时产生的正负压要求，材料承受负压的能力应达到-0.09Mpa；

　　9、从设计到施工简单快捷；

　　10、广泛适用于各种不同类型、用途的建筑物。

　　三、虹吸排水与重力排水系统比较

　　1、重力排水系统屋面雨水斗附近往往会因积水产生较高水深，容易出现翻水现象，排水管道管径较大，管道走向需有坡度，对建筑空间使用处理不利。

　　2、虹吸排水系统能有效的解决屋面积水现象，排水管道管径小，管道走向不需坡度，节省建筑空间。

　　四、广东电视中心二期工程主楼屋面虹吸雨水排水系统

　　广东电视中心二期工程主楼屋面排水原设计为重力排水系统，广州市设计院05年施工图改为虹吸排水系统。虹吸系统的初步设计主要包括暴雨强度、汇水面积、雨水斗型号及数量等的确定和雨水斗、管道的布置。

　　1、暴雨强度

　　天沟的虹吸排水系统加溢流设施的排水能力应达到100年的暴雨强度。广州市设计重现期100年的暴雨强度为q=785.85L/S*ha。

　　2、汇水面积

　　汇水面积计算是方案初步设计的关键，汇水面积准确才能保证系统正常的工作和建筑的安全，汇水面积是汇集的降雨最终可以排放到计算天沟里的全部面积。应根据建筑图纸及相关资料计算屋面汇水面积。屋面汇水面积计算的一般要求：

　　（1）一般坡屋面按水平投影面积计算；

　　（2）高出汇水面的侧墙，应将侧墙面积的1/2折算为汇水面积。同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1/2折算入汇水面积；

　　（3）高层建筑裙房屋面，应附加其高出部分侧墙面积的1/2；

　　（4）半球形屋面或斜坡较大的屋面，其汇水面积等于屋面的水平投影面积与竖向投影面积的1/2相加之和。

　　本项目广东电视中心二期工程主楼有两种屋面：二十七、二十六、二十五层和八层为混凝土屋面、九层是金属屋面。虹吸雨水斗主要布置在二十七、二十六、二十五层和九层、八层的屋面。总汇水面积为7042.4平方米。

　　3、设计流量

　　设计流量确定与选取的暴雨强度和计算的汇水面积有关。设计流量是决定系统雨水斗数量和管道布置的关键。

　　4、雨水斗

　　流量计算完成后，就要确定雨水斗的数量及型号。雨水斗数量及型号的决定因数不只取决于总汇水量，还要满足天沟中相邻两雨水斗间距不大于20m，雨水斗的数量要满足最大的一个因素要求。

　　按要求取数值较大的。雨水斗数量，取值为整数，计算时不足整数部分进1。

　　雨水斗数量确定后就可以确定相应雨水斗的流量，虹吸系统中过大流量和过小流量的雨水斗都会造成浪费，过大流量斗会相应的使管道管径增大，过小流量则会增加雨水斗的数量。

　　5、系统布置

　　虹吸雨水排水系统包括由天沟内虹吸雨水斗开始，经虹吸排水悬吊管、立管、出户管（尾管）至室外雨水检查井（不含井）。

　　系统设计应符合有关规范规定并具备以下要求：

　　（1）当连接有多个虹吸式雨水斗时，雨水斗宜与雨水立管做对称布置，以减少管道用量；雨水斗的排水连接管应连接在悬吊横管上，不得直接接在雨水立管的顶部。

　　（2）虹吸式雨水斗应设置在每个汇水区域屋面的最低点或天沟内的最低点。

　　（3）每个汇水区域的雨水斗数量不宜少于2个。

　　（4）2个雨水斗之间的距离不宜大于20m。

　　（5）设置在裙房屋面上的雨水斗距裙房与塔楼交界处的距离不应小于1m，且不大于10m。

　　（6）对于汇水面积中大于5000 m2的大型屋面，宜设置不少于2组独立的虹吸排水系统。

　　该项目进入广州建设工程交易中心公开招标选择专业单位供应商进行虹吸排水项目相关材料设备的采购与安装。中标的专业单位供应商作出广东电视中心二期工程主楼屋面虹吸雨水排水系统深化设计的施工图并经过广州市设计院书面确认；该项目2009年施工并通过验收，目前使用情况良好。

　　五、结束语

　　随着建筑技术的不断发展,大空间、大容量、大面积的公共建筑，工业厂房、库房需求量越来越大；对屋面雨水排放技术的要求将越严格，同时也推动新的排水技术的发展。屋面面积的增大，排水管道也必须增大管道数量增多，这必将会影响建筑物美观和实用的要求。传统的排水方式已不能完全满足现代建筑的需求，而虹吸排水系统的应用是解决现代建筑大面积屋面排水问题的有效解决方式。虹吸排水技术具有很高的推广价值和广阔的发展前景。自九十年代初期我国建筑业内便开始采用虹吸排水系统，特别是在一批大型项目，如厂房、机场、体育馆、展览馆等建筑中的实践应用均取得良好的排水效果，而且至今系统运行良好。

　　参考文献

　　[1] GB50242-2002，建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范[S].

　　[2] 姜文源.虹吸式屋面雨水排水系统技术要点剖析[Z].

　　[3] 同济大学建筑设计研究院.虹吸式屋面雨水排水系统技术规程[S].北京：中国计划出版社.