建筑屋面雨水排水系统研究

摘要

随着近年来我国经济和社会的快速发展，建筑屋面的造型千姿百态丰富多彩，各种大面积的场馆、现代工业厂房在全国各地大量兴建，这些建筑往往气势宏伟、美观实用，但随之也带来了大或超大屋面雨水排水系统设计的问题。此前，我国的屋面排水系统按重力流设计，但是，重力流雨水排水系统受其水力特性的限制，已经不能适应这些工程的需要。近些年在欧洲发展起来了新兴的压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统。本文通过对重力流雨水排水系统和压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统在技术和经济方面的比较，论证了压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统对于超大型、大型和中小型建筑屋面的优越性。 压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统作为一种新型的雨水排放系统，在该系统的水力工况、降雨的设计重现期及适用的计算公式等问题上仍然争议较大，本文就其中一些热点问题进行了探讨。压力流(虹吸式)雨水排水系统的关键之一是精确地进行水力计算，水力计算的目的是充分利用系统提供的可利用水头，减小管径，降低造价，并保证系统安全、可靠、正常地工作。本文论述了压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统的工作原理和水力计算方法，并用C++语言编制了计算机程序，使压力流(虹吸式)屋面雨水排水系统的设计计算实现了自动化，大大减少了计算工作量，提高了计算精度，并使该系统能够更可靠地运行。 对于压力流(虹吸式)雨水系统，经济合理地设计雨水管道，使之具有合理的和最佳的排水能力，最大限度地及时排除雨水，又不使建设规模超过实际需求，合理而经济地进行设计具有重要的意义和价值。在对雨水管道进行优化计算时，最终的优化计算结果是通过寻求费用最低而得出来的，即最终决策与费用函数密切相关。本文通过最小二乘法原理将单位长度管段的造价C<,g,i>拟合为函数形式，从而求出了对雨水管道进行优化的目标函数。但是，在优化设计中，必须根据实际设计要求，对设计变量的取值加以种种的限制，一般表达为设计变量的不等式约束函数或等式约束函数。为了适应目标函数和约束条件的非线性特征，本文建立了非线性规划模型。然后，用罚函数法构造出带参数的辅助函数，将约束问题转化为求解无约束的最优化问题，从而得到最优的管径组合。

目录

文摘

英文文摘

声明

1建筑屋面雨水排水系统概述

1.1.引言

1.2.建筑屋面雨水排水系统的划分

1.2.1按设计流态划分

1.2.2按其他标准划分

1.2.3新型雨水排放系统简介

1.3.国内屋面雨水系统的研究现状和发展趋势

1.3.1国内雨水排水系统的发展

1.3.2国内雨水排水系统存在的主要问题

2课题的提出

2.1.课题研究的目的和意义

2.2.课题研究的内容

2.3.课题研究的技术路线

3重力流雨水系统与压力流(虹吸式)雨水系统的适用性分析

3.1引言

3.2建筑物雨水系统的选择原则

3.3重力流雨水系统与压力流(虹吸式)雨水系统的技术比较

3.3.1管道系统中的水流概况及工作原理

3.3.2雨水斗的设置

3.3.3立管、悬吊管和其他横管(包括排出管)的设置

3.3.4总结

3.4重力流雨水系统与压力流(虹吸式)雨水系统的适用范围

3.4.1大型屋面雨水排水中的应用

3.4.2中小型屋面雨水排水中的应用

3.4.3总结

3.5重力流雨水系统与压力流(虹吸式)雨水系统的经济比较

4压力流(虹吸式)雨水系统的水力计算研究

4.1引言

4.2压力流(虹吸式)雨水系统的水力计算

4.2.1雨水量计算

4.2.2雨水排水系统的水力计算

4.2.3对有关限定条件的分析

4.3程序实现

4.3.1所选语言的介绍

4.3.2算法分析

4.3.3结构框图

5压力流(虹吸式)雨水系统的优化设计

5.1引言

5.2雨水管道优化设计的基本思想

5.3压力流(虹吸式)雨水系统管道的优化设计

5.3.1构造目标函数

5.3.2确定约束条件

5.3.3非线性规划法优化雨水管道设计

5.3.4结论

6压力流(虹吸式)雨水系统实际工程——某展览馆屋面雨水排放工程

6.1工程概况

6.2屋面雨水排水方案

6.2.1重力流多斗雨水排水系统

6.2.2重力流长天沟雨水排水系统

6.2.3压力流(虹吸式)雨水排水系统

6.3压力流(虹吸式)雨水排水系统设计

6.3.1雨水斗的技术

6.3.2系统设计

6.3.3安装固定系统及管道材质

7结论及建议

致 谢

参考文献

附 录