天沟溢流口简化水力计算

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给水排水 Vol.35 增刊 2009

天沟溢流口简化水力计算

张豫吾 肖睿书 赵 宇

(广西华蓝设计(集团)有限公司,南宁 530011)

摘要 建筑屋面雨水立管数量多,天沟溢流口设计、审核、审定和审图工作麻烦。介绍了建筑屋面雨水天沟溢流口的简化水力计算公式,并建立相关计算表格,可供设计屋面雨水排水系统参考。

关键词 屋面雨水天沟 溢流口 简化水力计算

5建筑给水排水设计规范6[1](GB 50015)2003,以下简称5规范6)4.9.9条规定,一般建筑的重力流屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于10年重现期的雨水量。重要公共建筑、高层建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量。根据5规范6表4.9.5,一般性建筑物屋面设计重现期取P =2~5a,重要公共建筑屋面P =10a 。

鉴于许多建筑屋面雨水立管少则十根多则几十根的情况相当普遍,天沟溢流口设计、校核、审核、审定和审图工作相当麻烦,如何简化其水力计算公式并建立相关表格,利用查表法统一执行五环节标准化控制,是亟待解决的课题。1 简化水力计算公式

查5虹吸式屋面雨水排水系统技术规程6

[2]

(CECS 183:2005,以下简称5规程6)3.3.7-1条,当溢流口(参照图1)采用宽顶堰时,其设计流量可按下列公式计算:

Q q =385b (2g )

1/2

$h

3/2

(1)

$h =$h max -$h b

(2)

式中Q q )))溢流口服务面积内的设计溢流量,L/s;

b )))溢流口宽度,m ;

$h )))溢流口高度,m,根据5规程6取$h =

0.10~0.15m ;$h max )))屋面最大设计积水高度,m,笔者称天

沟终端总高度Z 加超高;

$h b )))溢流口底部至屋面或雨水斗(平屋面

时)的高差,m ,笔者称溢流口底部至天

沟终端内底的高度。

图1 天沟终端溢流口示意

当$h 依次为0.10m 、0.13m 和0.15m 并以

Q Y 代替Q q 时,可简化为下列公式:

原因等因素分析的基础上合理选择火灾报警系统。

(2)设计人员在设计过程中,应根据不同的保护区域进行计算,以经济合理的布置方式达到有效扑灭火灾的目的。

参考文献

1 GB 50084)2001自动喷水灭火系统设计规范,2005年版

2 GB 50045)95高层民用建筑设计防火规范,2005年版

3 GB 50016)2006建筑设计防火规范

4 黄晓家,姜文源.自动喷水灭火系统设计手册.北京:中国建筑工

业出版社,2002

5 张立成,王宝令,张晓明,等.预作用自动喷水灭火系统的设计.

沈阳建筑工程学院学报(自然科学版),2003,19(4):323~3256 陈宪华.孙中山纪念馆预作用喷水灭火系统设计.给水排水,

2002,28(3):63~65

7 方汝清,余斌,朱振平.预作用自动喷水灭火系统的控制和运行.

给水排水,2001,27(9):61~63

x 通讯处:200002上海市江西中路246号9楼

电话:(021)63217420-6940E -mail:zlx h9134@ 收稿日期:2009-01-15

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Q Y =54b 适用于$h =0.10m (3)Q Y =80b 适用于$h =0.13m (3a)Q Y =99b 适用于$h =0.15m

(3b)

再查5规程63.3.7-2条,当溢流口采用薄壁堰

时,其设计流量可按下列公式计算:

Q q =K b (2g )1/2$h 3/2(4)$h =$h max -$h b

(5)K =1000(0.40+0.05$h /$h b )

(6)

式中K )))堰流量系数。

值得一提的是,5规程6公式3.3.7-5忘记乘以

1000,Q q 以m 3/s 为单位,但这与5规程63.3.7-1条以L/s 为单位不一致,据此以式(6)代替5规程6式3.3.7-5。

$h /$h b 一般为0.6~1.0,取K =430,同理:

Q Y =60b 适用于$h =0.10m (7)Q Y =89b 适用于$h =0.13m (7a)Q Y =111b 适用于$h =0.15m

(7b)

参考5建筑给水排水设计手册6第2版(上册)

[3]

(以下简称5手册6)3.3.2之4款,溢流口流量可按式(8)计算:

Q b =385b (2g )1/2$h 3/2

(8)

式中Q b )))溢流口的排水量,L/s;

m )))流量系数,为安全起见,可采用宽顶堰流量系数的下限值320;b )))溢流口宽度,m ;

H )))溢流口堰前水头,或溢流口净空高度。5手册6未说明H 以m 为单位。以Q Y 代替Q b ,以$h 代替H ,同理:

Q Y =45b 适用于$h =0.10m (9)Q Y =66b 适用于$h =0.13m

(9a)Q Y =82b 适用于$h =0.15m (9b)根据上述公式可建立$h =0.10~0.15m 的设计溢流流量Q Y 如表1。2 控制计算溢流流量

建立了表1,各种溢流口不同宽度和高度对应溢流流量Q Y 容易查阅确定。虽然立管按P =2~5a (一般建筑)和P =10a(重要建筑)进行流量控制,往往留有较大余量,根据P =10a(前者)和50a(后者)予以校核。

表1 各种宽度b 设计溢流量Q Y (单位:L/s)

$h /m

公式

类别系数溢流口宽度b /m 0.100.150.200.250.300.400.500.600.10

(3)

54 5.48.111 1416222732(7)60 6.09.012 1518243036(9)45 4.5

6.8

9.0

11141823270.13

(3a)

808.012 16 2024324048(7a)898.913 18 2227364553(9a)66 6.6

9.913

17202633400.15

(3b )

999.915 20 2530405059(7b )11111

17

22

2833445667(9b )

82

8.212 16

21

25

33

41

49

众所周知,立管设计流量与当地降雨历时5m in 的降雨强度和服务雨水汇水面积的乘积成正比,当面积确定时,溢流口流量相应与校核P (前者10a,后者50a)和设计P (前者2~5a,后者10a)的降雨强度之差值密切相关,为控制溢流流量计算,首先列出本文专用符号如下:

q 2a )))P =2a 且t =5min 的降雨强度,L/(s #hm 2

);

q 3a ~q 50a )))P =3~50a 且t =5m in 的降雨强度,L/(s #hm 2);

K 10/2)))溢流流量系数,K 10/2=(q 10a -q 2a )/q 2a ;K 10/3~K 50/10)))溢流流量系数,K 10/3~K 50/10=(q 10~50a -q 3~10a )/q 3~10a 。

Q K )))控制计算溢流流量,L/s,要求Q K [Q Y ;Q L )))雨水立管最大通水能力,L/s 。根据广西32城镇暴雨强度公式成果表q 2a ~q 50a 共180个数据运算,得出K 10/2~K 50/10与溢流流量有关的平均系数列于表2。

表2 广西32城镇平均溢流流量系数

一般建筑重力流

重要建筑K 10/2K 10/3K 10/4K 10/5K 50/100.32

0.22

0.16

0.12

0.24

从表2可看出,溢流流量系数介于0.12~0.32之间,说明Q K 只要按雨水立管最大通水能力Q L 乘以该系数,即Q K =K 10/2Q L 就可得出一般建筑采用重力流P =2a 的相应溢流口控制计算溢流流量(L/s),以此类推求出P =3~5a 以及重要建筑采用虹吸流