5.3.1 雨水斗應(yīng)采用半有壓式雨水斗，其設(shè)計(jì)流量不應(yīng)超過(guò)表5. 3.1規(guī)定的數(shù)值。與立管連接的單個(gè)雨水斗宜取高限，多斗懸吊管上距立管最近的斗宜取高限，并以其為基準(zhǔn)，其他各斗的數(shù)值依次比上個(gè)斗遞減10％。 5.3.2 雨水斗應(yīng)有格柵，格柵進(jìn)水孔的有效面積應(yīng)等于連接管橫斷面積的2～2.5倍。
5.3.3 多斗雨水系統(tǒng)的雨水斗宜對(duì)立管作對(duì)稱布置，且不得在立管頂端設(shè)置雨水斗。
5.3.4 布置雨水斗時(shí)，應(yīng)以伸縮縫或沉降縫作為天溝排水分水線，否則應(yīng)在該縫兩側(cè)各設(shè)一個(gè)雨水斗。當(dāng)該兩個(gè)雨水斗連接在同一懸吊管上時(shí)，懸吊管應(yīng)裝伸縮接頭，并保證密封。
5.3.5 同一懸吊管連接的雨水斗應(yīng)在同一高度上，且不宜超過(guò)4個(gè)。
5.3.6 寒冷地區(qū)，雨水斗宜布置在受室內(nèi)溫度影響的屋面及雪水易融化范圍的天溝內(nèi)。雨水立管應(yīng)布置在室內(nèi)。
5.3.7 雨水懸吊管長(zhǎng)度大于15m時(shí)應(yīng)設(shè)檢查口或帶法蘭盤的三通管，并便于維修操作，其間距不宜大于20m。
5.3.8 多斗懸吊管和橫干管的敷設(shè)坡度不宜小于0.005，最大排水能力見(jiàn)表5.3.8-1和表5.3.8-2。
5.3.9 雨水立管的最大排水能力見(jiàn)表5.3.9。建筑高度不大于12m時(shí)不應(yīng)超過(guò)表中低限值，高層建筑不應(yīng)超過(guò)表中上限值。 5.3.10 一個(gè)立管所承接的多個(gè)雨水斗，其安裝高度宜在同一標(biāo)高層。當(dāng)雨水立管的設(shè)計(jì)流量小于最大排水能力時(shí)，可將不同高度的雨水斗接入同一立管，但最低雨水斗應(yīng)在立管底端與最高斗高差的2／3以上；多個(gè)立管匯集到一個(gè)橫管時(shí)，所有雨水斗中最低斗的高度應(yīng)大于橫管與最高斗高差的2／3以上。
5.3.11 屋面無(wú)溢流措施時(shí)，雨水立管不應(yīng)少于兩根。
5.3.12 雨水立管的底部應(yīng)設(shè)檢查口。
5.3.13 雨水管道應(yīng)采用鋼管、不銹鋼管、承壓塑料管等，其管材和接口的工作壓力應(yīng)大于建筑物高度產(chǎn)生的靜水壓，且應(yīng)能承受0.09MPa負(fù)壓。

條文說(shuō)明 5.3 半有壓屋面雨水收集系統(tǒng)
半有壓屋面雨水收集系統(tǒng)是在1997年版的《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ 15—88的雨水系統(tǒng)基礎(chǔ)上改進(jìn)來(lái)的。該系統(tǒng)中的雨水斗可采用65型、87型斗，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及方法是依據(jù)20世紀(jì)80年代我國(guó)雨水道研究組水氣兩相混摻流體在重力-壓力作用下的運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。本規(guī)范采用“半有壓”稱謂取自于《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——給水排水》和《建筑給水排水工程》(第五版)。
本規(guī)范對(duì)原有系統(tǒng)的改進(jìn)主要是增大了雨水斗、懸吊管及橫管、立管的泄水能力，主要依據(jù)有兩點(diǎn)：
1 該系統(tǒng)已被20余年的運(yùn)行實(shí)踐證明是安全的，原來(lái)的服務(wù)屋面面積無(wú)理由減小。目前屋面降雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期從原規(guī)范的1年放大到了2～5、10年，使系統(tǒng)服務(wù)面積上的計(jì)算雨水流量增大，所以，系統(tǒng)的泄流量需相應(yīng)調(diào)整增大，以保持原服務(wù)面積。比如，對(duì)坡度小于2.5％的屋面，北京和上海5年重現(xiàn)期的計(jì)算雨量是1年重現(xiàn)期的1.57倍，見(jiàn)表13，所以系統(tǒng)允許的泄水能力應(yīng)相應(yīng)擴(kuò)大到原來(lái)的1.57倍，才能使原有的服務(wù)面積不變。 2 原系統(tǒng)約20余年的實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，系統(tǒng)預(yù)留的排水余量可適量減小。
5.3.1 規(guī)定雨水斗的排水性能。
65型、87型屬于半有壓型雨水斗，該斗具有優(yōu)良的排水性能，典型標(biāo)志是排水時(shí)摻氣量小。半有壓屋面雨水系統(tǒng)的設(shè)置規(guī)則以這些雨水斗為基礎(chǔ)建立。
根據(jù)表13，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期從原來(lái)的1年提高到目前的3年之后，為保持雨水斗原有的服務(wù)面積能力不變，雨水斗的排水流量應(yīng)擴(kuò)大到1.39倍(以北京、上海為例)，如表14。但出于保守考慮，本規(guī)范表5.3.1對(duì)多斗懸吊管上的大部分斗并未取如此高的值，這使得雨水斗的服務(wù)面積比原規(guī)范GBJ 15-88有所減少。 從我國(guó)雨水道研究組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，表5.3.1中雨水斗的排水能力也是可行的。圖5是DN100雨水斗排水量試驗(yàn)曲線。在該試驗(yàn)條件下，雨水斗的進(jìn)水流量隨斗前水位的緩慢上升而迅速增大。當(dāng)斗前水位從0上升到100mm，則進(jìn)水量從0增大到35L／s。之后，水位迅速抬升，但進(jìn)水量基本不再增加。表5.3.1中數(shù)據(jù)上限值取16 L／s(斗前水深約60mm)而未取35L／s(斗前水深約100mm)，預(yù)留了足夠的安全余量排除超設(shè)計(jì)重現(xiàn)期雨水。其余口徑的雨水斗試驗(yàn)曲線與此相似。 測(cè)試資料證明，多斗懸吊管系統(tǒng)中的最大負(fù)壓產(chǎn)生在懸吊管的末端、立管的頂部。近立管的雨水斗受負(fù)壓抽吸較大，泄流量大，而離立管遠(yuǎn)的雨水斗受負(fù)壓抽吸作用較小，泄流量小。這種差異隨斗前水深的增加而更加明顯。表15為清華大學(xué)等1973年《室內(nèi)雨水架空管系試驗(yàn)報(bào)告》中的斗間流量差異資料，表中L是兩斗之間的距離，h為斗前水深。
5.3.2 規(guī)定雨水斗格柵。
格柵的作用是攔截屋面的固體雜物。格柵進(jìn)水孔應(yīng)具有一定面積，以保證雨水斗有足夠的通水能力，并控制雨水斗進(jìn)水孔被堵的幾率。根據(jù)我國(guó)雨水道研究組總結(jié)國(guó)內(nèi)外雨水斗的功能，推薦進(jìn)水孔面積與雨水斗排出口面積之比為2左右。
條文規(guī)定格柵便于拆卸，目的是便于清理格柵上的污物等。
5.3.3 規(guī)定多斗系統(tǒng)雨水斗的布置方式。
雨水斗對(duì)立管作對(duì)稱布置，包括了管道長(zhǎng)度或者阻力的對(duì)稱，即各斗接至立管的管道長(zhǎng)度或阻力盡量相近。
在流體力學(xué)規(guī)律支配下，距立管近的雨水斗和距立管遠(yuǎn)的雨水斗至排放口的管道摩阻應(yīng)保持相同，這就造成近斗與遠(yuǎn)斗泄流量差異很大。規(guī)定雨水斗宜與立管對(duì)稱布置的目的是使各雨水斗的泄流量均衡，避免屋面積水。
懸吊管上的負(fù)壓線坡向立管，立管頂端的負(fù)壓對(duì)懸吊管起著抽吸作用。負(fù)壓的大小將影響到連接管和雨水斗的泄流能力。若在立管頂端設(shè)雨水斗，則將大量進(jìn)氣而破壞負(fù)壓，影響管系的排泄能力。
5.3.5 推薦一根懸吊管連接的雨水斗數(shù)量。
實(shí)際工程難于實(shí)現(xiàn)同程或同阻，故本條控制4個(gè)雨水斗。為減小雨水斗之間排水能力的差別，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量創(chuàng)造條件使4個(gè)斗同程或同阻。
5.3.7 規(guī)定雨水懸吊管的清掃口和檢修措施。
雨水懸吊管的清掃和檢修措施是很重要的，懸吊管上設(shè)檢查口或帶法蘭盤的三通管，其間距不大于20m，位置靠近柱、墻，目的是便于維修時(shí)清通。
5.3.8 規(guī)定懸吊管的敷設(shè)坡度和最大排水能力。
我國(guó)雨水道研究組的試驗(yàn)表明，懸吊管中的壓(力)降比管道的坡降大得多，見(jiàn)圖6。圖中橫坐標(biāo)為懸吊管上測(cè)壓點(diǎn)距排水雨水斗的長(zhǎng)度，縱坐標(biāo)為懸吊管內(nèi)的壓力(mm水柱)。懸吊管內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)主要是受水力坡降的影響，而不是管道敷設(shè)坡度。條文中推薦0.005的敷設(shè)坡度主要是考慮排空要求。 本條多斗懸吊管排水能力表格中的水力坡降指壓力坡降，管道敷設(shè)坡降很小，可忽略不計(jì)。水流的主要作用水頭為兩部分之和：懸吊管到屋面的幾何高差+立管頂端的負(fù)壓(速度頭忽略)。立管頂端的負(fù)壓見(jiàn)試驗(yàn)曲線(見(jiàn)圖7)。最大負(fù)壓值隨流量的增加和立管高度的增加而變大。條文中偏保守取值—0.5m水柱(0.005MPa)，以便流量計(jì)算安全。
圖7 立管壓力分布曲線 對(duì)于單斗懸吊管，排水能力不必計(jì)算，根據(jù)雨水斗的口徑設(shè)置橫管和立管管徑。
5.3.9 規(guī)定雨水立管的排水流量。
根據(jù)清華大學(xué)等單位對(duì)室內(nèi)雨水管道系統(tǒng)的試驗(yàn)研究報(bào)告，雨水立管的泄流能力與立管的高度、管徑和管道的粗糙系數(shù)有關(guān)。雨水在立管中的水流狀態(tài)是：隨著流量增加，流態(tài)逐漸從附壁流、摻氣流、直至一相流，從無(wú)壓流(重力流)逐漸過(guò)度到有壓流?？蒲薪M還對(duì)工程實(shí)踐中出現(xiàn)的天溝溢水和檢查井冒水現(xiàn)象作了分析，其中有實(shí)例按有壓流的計(jì)算方法設(shè)計(jì)管道，造成天溝冒水事故。科研組最后結(jié)合試驗(yàn)確定，管道的設(shè)計(jì)要考慮為承受可能出現(xiàn)的超設(shè)計(jì)重現(xiàn)期暴雨留有一定的余地，以策安全。立管的設(shè)計(jì)流態(tài)應(yīng)取介于重力流(無(wú)壓流)和有壓流之間的重力-壓力流。因此，本條文推薦的雨水立管排水流量約為試驗(yàn)排水流量的60％～70％。
例如，根據(jù)歷次測(cè)試分析，在立管進(jìn)水高度4.2～6.0m和12m的情況下，100mm管徑立管的最大排泄能力Q_max為23～33L／s，規(guī)范條文中相應(yīng)地取19～25 L／s。如果立管的高度增加，則排水能力相應(yīng)增大。
另外根據(jù)表14，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期從原來(lái)的1年提高到3年之后， 為保持雨水立管原有的服務(wù)面積能力不變，立管的排水流量應(yīng)擴(kuò)大到1.39倍(以北京、上海為例)，如表16。但出于保守考慮，條文中表5.3.9的數(shù)據(jù)并未取如此高的值，這使得雨水立管的服務(wù)面積比原規(guī)范GBJ 15—88有所減少。 5.3.10 規(guī)定各種安裝高度的雨水斗與立管的連接條件。在設(shè)計(jì)流量小于立管最大排水能力的條件下，可將不同高度的雨水斗接入同一立管，這引自1997年版《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》3.10.13條，其主要依據(jù)是我國(guó)雨水道研究組的測(cè)試資料。但在實(shí)際工程中，為了避免當(dāng)超設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的雨水進(jìn)入立管時(shí)，影響較低雨水斗的正常排水或系統(tǒng)故障對(duì)排水能力造成影響，一般高差太大的雨水斗不接入同一立管或系統(tǒng)。本規(guī)范條文中推薦的高差是經(jīng)驗(yàn)值。
5.3.11 規(guī)定無(wú)溢流口的屋面雨水立管不得少于兩根。
屋面一般都要設(shè)置雨水溢流口，用于屋面積水時(shí)排水，屋面積水可能是降雨過(guò)大引起，也可能是系統(tǒng)堵塞引起(比如樹(shù)葉、塑料布等堵塞雨水斗)。但有時(shí)屋面確實(shí)難以設(shè)置溢流口，這樣的屋面就需要布置兩個(gè)或以上的立管，當(dāng)然雨水斗也就不會(huì)少于兩個(gè)。
5.3.12 規(guī)定立管底部設(shè)檢查口。
立管底部設(shè)檢查口可選擇設(shè)在立管上，也可設(shè)在橫管的端部。
5.3.13 規(guī)定管材和管件的選用要求。
雨水管道特別是立管要有承受正、負(fù)兩種壓力的能力?？⒐を?yàn)收時(shí)管道內(nèi)灌滿水形成正壓，壓力值(以水柱表示)與建筑高度一致；運(yùn)行中出現(xiàn)大雨時(shí)特別是超設(shè)計(jì)重現(xiàn)期大雨時(shí)管道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大負(fù)壓。金屬管承受正、負(fù)壓的能力都很大，沒(méi)有被吸癟的隱患，故宜優(yōu)先選用。對(duì)非金屬管道提出抗負(fù)壓要求是工程中有的塑料管下雨時(shí)被吸癟的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。