緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的1篇高層建筑雨水消能水箱研究與應用范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

0引言

隨著建造技術的飛速發展,超高層建筑在世界各地如雨后春筍般高聳入云。建筑屋頂雨水排水常規做法是采用雨水斗收集后由重力流雨水管道排至室外。當建筑高度超過300m時,雨水排水系統若不做消能處理,管材及管件承壓等級不能低于2.5MPa,國內部分超高層案例如表1所示,不僅造價較高(主要是連接管件和連接方法承壓等級受限),而且對管道施工要求也比較高。雨水管道在出戶排水時對雨水井的沖擊也相當大,當管道滿流時,雨水可能沖開井蓋,對建筑和周邊人員造成安全隱患,南寧、重慶、長沙等多地均有雨水沖開井蓋傷人的報道,故當建筑高度超過300m時,雨水排水不建議采用重力流直排,而是在建筑避難層設消能措施,從而降低雨水管道的承壓等級,保證雨水安全順利排放至室外。

1雨水消能水箱

傳統的雨水消能措施如消能節、消能器等通過改變管道水流方向,增加水流阻力達到降低雨水流速來實現消能,在雨水管道滿流(包括雨水管灌水試驗)時失去消能效果。雨水減壓消能水箱可以給重力流雨水系統消除動能和勢能,消能裝置前后管道水流壓力和能量不連續,管道承壓等級降低。對不同層均設有屋面(退臺)的建筑來說,也可大幅減少雨水立管的數量。雨水減壓消能水箱主要構成是一座敞開式消能水箱(頂部設通氣管和呼氣管),同時配以必要的控制措施以保證消能水箱的安全,以防排水溢流至建筑內部對建筑造成損害。系統同時設置應急消能裝置,保證在消能水箱損壞或檢修時可以排除一定水量的雨水,應急排水管道也具有一定的減壓能力保證下部管道不會因承壓過高而受損。雨水減壓消能水箱具體構造可參考圖1、圖2、圖3。圖2、圖3中消能水箱設隔板和連通孔洞且將進水管伸至水箱底部的主要作用是防止水箱水位波動太大影響水位控制器的監測精度。進水管上的控制閘閥常開,當水箱水位達到超高水位時,進水管電動閘閥關閉,停止進水,同時聯動應急排水管控制閘閥開啟,啟動應急排水,屋面雨水超過溢流口底標高時可從溢流口溢流排出。應急消能裝置構造如圖4所示。各段管道尺寸選用如表2所示。消能減壓水箱各部位尺寸及有效容積設計要求如下:(1)水箱長度和水箱寬度由設計根據設備房空間確定,水箱高度由設計根據設備房高度確定,水箱隔板設置在消能水箱中間位置。(2)水箱有效容積[計算公式為A×B×(F-E)],滿足:水箱有效容積≥屋面排水量+新增退臺雨水排水量-下部管道總排水量。(3)報警水位與最高水位之差不小于200mm,以防水流波動產生誤報警。(4)超高水位與報警水位之差不小于100mm,距水箱箱體頂部不小于200mm,以防水箱內雨水從檢修人孔溢出。圖4和表1中應急排水管比下部排水管徑小,保證在應急排水過程中流速突然降低形成局部負壓,真空破壞器可以迅速補入空氣形成氣-液混合流,從而降低此處水流壓力,不會對下部排水管的承壓能力造成威脅。

2雨水回用措施

由于雨水減壓消能水箱有效容積需求較小,可將其用作雨水回用原水箱或冷凝水回收水箱使用,從而減少回用原水箱的設置,在實際應用中需要注意以下幾點:(1)確保雨水消能所需的有效容積,即雨水回用原水箱溢流管以上空間的有效容積不能小于雨水消能所需的有效容積。(2)在雨水回用清水箱有空余的情況下,盡量將原水箱放空,可用于緩存溢流的雨水。

3案例應用

深圳城建大廈項目是一棟以辦公塔樓為主的超高層城市綜合體,在裙房設置公交首末站、商業、公共文化活動室等配套服務功能。地上72層,地下5層,建筑高度331.80m,總建筑面積190217.08m2。由于該項目高度超過300m,如果按傳統重力流雨水系統設計的話,雨水管承壓超過3.0MPa,所以考慮在塔樓第三避難層(31層,137.60m)處設置雨水消能水箱一座,用于消除重力流雨水的動能,從而降低雨水管材承壓等級。按深圳暴雨強度公式(100年重現期,考慮幕墻不好開溢流口,如果可以開溢流口則重現期可取50年)q=2097.854/(T+8.298)0.47計算,取降雨歷時5min,可得暴雨強度q=621.72L/(s?hm2),塔樓屋面(327.9m)面積1660m2,67層(302.30m)退臺屋面面積285.30m2,67層退臺側面面積2011.5m2,由于67層退臺上方高度沒有超過排水管總高度的1/3,故與屋面共用排水管道,總排水流量為Q=621.72×(1660+285.30+2011.5/2)×1.0/10000=183.47(L/s);共設3根DN200雨水排水鋼管,每根管道泄流量為61.16L/s,可滿足排水要求(DN200鋼管最大設計排水量65.50L/s)。由于31層以下沒有退臺,也沒有其他雨水排水量輸入,所以在消能水箱上下部管道管徑相同的情況下,對消能水箱沒有特別的容積要求。本案例在塔樓31層設有效容積4.0m3(長2.0m,寬1.0m,高2.5m)SUS304不銹鋼消能水箱1座。消能水箱本項目設計有空調冷凝水回收系統,回用的冷凝水用于綠化澆灑和車庫沖洗,為了回收全部辦公區域空調冷凝水,冷凝水回收水箱設在11層(45.9m),沒有與雨水消能水箱合用,也沒有再設置雨水回用系統。

4造價對比

以上述案例為基礎,雨水排水管共3根,管徑DN200,單根立管長度按330m考慮。考慮兩種方案:方案一是不設減壓水箱,管道和管件承壓按2.5MPa設計,排出管管口需設減壓措施,第一個檢查井增設防沖刷措施;方案二是設4m3減壓水箱,管道和管件承壓按1.6MPa設計,排水管出口不設減壓措施,檢查井增設防沖刷措施。綜合造價比較情況如表3所示。從表3可以看出除球墨鑄鐵管兩種方案安裝綜合造價相關不多外,304不銹鋼管和無縫鋼管方案二造價明顯低于方案一,因方案二的管道和管件承壓等級降低,在安裝精度、打壓試壓、灌水試驗等方面要求低于方案一,從而降低了施工難度。

5結語

對于超過300m的超高層建筑,可通過在中間避難層設置雨水消能水箱的方式對雨水排水系統進行減壓,消能水箱下部排水管承壓等級大幅降低,不僅可以降低造價、降低施工難度,還可以保證雨水排入室外檢查井時的高沖擊風險。在條件允許的情況下,消能水箱與雨水回用系統或空調冷凝水回收系統兼用,不僅能提高消能水箱的緩沖能力,也能減少雨水回用原水箱或冷凝水回用水箱的容積。對退臺較多的超高層建筑,不同高度接入核心筒的雨水立管數量眾多,占用較多管井面積,如果在中間設有雨水消能水箱,則消能水箱之下部分可減少雨水排水立管數量,從而減少下部管井面積。

作者:劉智忠 王國明 劉明祥 單位:香港華藝設計顧問(深圳)有限公司 深圳市城建置地發展有限公司