项目背景
项目位于河北省唐山市。结构为双坡门式钢框架结构，坐北朝西，东西长33米，南北跨17米。屋顶采用压型钢板金属屋面钢结构棚排水沟，坡度5%，防水等级2级。排水采用内天沟有组织排水，南北两侧各有排水沟，自东向西排水，长33米，中间无雨水管。暂定采用3mm厚钢板，矩形截面沟槽天沟，坡度为1‰。设计的天沟断面尺寸和计算排水量是否符合要求？
1、按《建筑屋顶雨水排放系统技术规程》CJJ 142-2014计算
1、排水沟断面选择
第4.2.3节集水沟的沟宽和有效水深宜按水力最佳矩形断面确定。沟渠的有效深度不应小于设计水深加防护高度；压流排水系统集水沟的有效深度不应小于250mm。
第4.2.4节集水沟的最小防护高度应符合表4.2.4的规定。
第4.2.5条排水沟的净宽度不应小于300mm，纵坡度不应小于0.003；金属屋顶上的金属排水沟可以没有坡度。
根据上述规定，结合工程特点，选用宽450mm、高250mm（设计水深170mm）的矩形断面天沟。
2、雨水径流计算
3.3.1 集水面雨水设计流量应按下式计算:
3.3.2 各集水面的径流系数应按表3.3.2的规定确定，并按加权平均值计算不同集水面的平均径流系数。
3.3.3 各集水面积应按集水面水平投影面积计算，并应符合下列要求：
1、当有侧墙高于集水面积时，应加上侧墙的集水面积，计算方法应符合现行国家标准《建筑给水设计规范》的相关规定排水》GB 50015；
2 对于球形、抛物线或大坡度的集水面，集水面积应加算集水面垂直投影面积的50%。
3.3.4 设计暴雨强度应按下式计算：
3、排水沟计算
4.2.1 集水沟水截面积应根据集水区设计流量按下式计算：
4.2.2 集水沟的设计水深宜根据屋面集水面积、沟的坡度和宽度以及雨水斗前的水深确定。排水系统集水沟深度不应小于100mm。
4.2.3 集水沟的沟宽和有效水深宜按水力最佳矩形断面确定。沟渠的有效深度不应小于设计水深加防护高度；压流排水系统集水沟的有效深度不应小于250mm。
4.2.4 排水沟的最小防护高度应符合表4.2.4的规定。
4.2.5 排水沟净宽度不应小于300mm，纵坡度不应小于0.003；金属屋顶上的金属排水沟可以没有坡度。
4.2.6 集水沟的宽度应符合雨水斗的安装要求。压流排水系统应保证雨水斗气罩最外端与沟壁的距离不小于100mm。雨水斗处可部分加宽集水沟；混凝土屋面集水沟底部落差不应大于200mm，金属屋面集水沟底部落差可不大于100mm。
4.2.7 排水沟内水流流速应按下式计算:
注：水力半径是水力学中的专有名称钢结构棚排水沟，是指一定输水断面的过流面积与输水管道与水体接触的边长（即湿周长）之比。它与断面形状有关，常用于计算渠道和隧道。水运能力。水力半径计算公式：R=A/χ。
4.2.8 严寒地区不宜采用平坡集水沟。
4.2.9 水平短沟设计排水流量按下式计算：
4.2.10 长水平沟渠设计排水流量按下式计算：
4.2.11 当排水沟倾角大于10°时，计算排水能力折减系数宜为0.85。
4.2.12 当集水沟坡度小于或等于0.003时，可设计为平沟。
4、计算分析：
q——设计暴雨强度：
P——设计回报期（年）；
根据背景资料，唐山地区50年重现期降雨强度值为882L/s·hm2。
k——流域系数，本工程取1.5；
Ψm——径流系数：金属屋面雨水径流系数可取1.0，
F——集水面积：=33*8.5=280.5m2=0.02805hm2
Qs——雨水设计流量：=1.5*1*882*0.02805=37.11L/s
Az——天沟截面积：=0.45*0.17=0.0765m2
n——粗糙度系数：查表4.2.3，取0.012
R——水力半径：R=A/χ=0.0765/0.79=0.0968
I——水力梯度：0.001
u——天沟内水流速度：
u=1/0.012*(0.0968)2/3*(0.001)1/2=0.556m/s
天沟排水量=0.0765*0.556=0.04253m3/s=42.53L/s
结论：天沟的排水能力为42.53L/s，大于天沟承受雨水的37.11L/s。因此天沟断面和排水量均能满足要求。
2、按《室外排水设计标准》GB 50014-2021计算
1、排水沟断面选择
根据工程特点，选用宽450mm、高250mm的矩形断面天沟（设计积水深度170mm）。
2.计算建筑屋顶雨水流量
4.1.7 采用推论公式法时，排水管、沟渠雨水设计流量应按下式计算。当集水面积超过2km2时，应考虑区域降雨量时空分布不均、地面渗透性能及管网汇流过程等因素，采用数学模型方法确定雨水设计流量。
注：当有生产废水允许排入雨水管时，其水量应计入计算。
3、水利计算
5.2.1 排水管流量应按下式计算:
5.2.2 排水管恒流量条件下的流量应按下式计算:
注：水力半径是水力学中的专有名称，是指一定输水断面的过流面积与输水管道与水体接触的边长（即湿周长）之比。它与断面形状有关，常用于计算渠道和隧道。水运能力。水力半径计算公式：R=A/χ。
5.2.3 排水管、沟渠的粗糙度系数应按表5.2.3的规定取值。
4、计算分析：
q——设计暴雨强度：
P——设计回报期（年）；
据背景资料显示，唐山地区50年重现期降雨强度值为882L/s·hm2。
Ψ——径流系数：金属屋面的雨水径流系数可取1.0。
F——集水面积：=33*8.5=280.5m2=0.02805hm2
Qs——雨水设计流量：=882*1*0.02805=24.74L/s
Az——天沟截面积：=0.45*0.17=0.0765m2
n——粗糙度系数：查表4.2.3，取0.012
R——水力半径：R=A/χ=0.0765/0.79=0.0968
I——水力梯度：0.001
u——天沟内水流速度：
u=1/0.012*(0.0968)2/3*(0.001)1/2=0.556m/s
天沟排水量=0.0765*0.556=0.04253m3/s=42.53L/s
结论：天沟的排水能力为42.53L/s，大于天沟承受雨水的24.74L/s。因此天沟断面和排水量均能满足要求。
3、按《建筑给排水设计标准》GB 50015-2019计算
1、排水沟断面选择
5.2.9 天沟宽度不应小于300mm，并应满足雨水斗的安装要求。坡度不应小于0.003。
5.2.10 天沟的设计水深宜根据屋面集水面积、天沟坡度、天沟宽度、屋面结构和材料、雨水斗前水深、天沟溢流水位确定。排水系统中带斜坡的屋檐、天沟水线处的最小有效深度不应小于100mm。
根据工程特点，选用宽450mm、高250mm的矩形断面天沟（设计积水深度170mm）。
2.水力计算
4.5.4 水平排水管的水力计算宜按下列公式计算:
式中：A——设计满度时管道的过水截面（m2）；
υ——速度（米/秒）；
R——水力半径（m）；
I——水力坡度，利用排水管的坡度；
n——管道、通道的粗糙度系数，塑料管为0.009，铸铁管为0.013，钢管为0.012。
注：水力半径是水力学中的专有名称，是指一定输水截面的过流面积与输水管与水体接触的边长（即润湿周长）的比值。它与断面形状有关，常用于计算渠道和隧道。水运能力。水力半径计算公式：R=A/χ。
3.计算建筑物屋顶的雨水流量
5.2.1 建筑屋面设计雨水流量应按下式计算:
式中：qy——设计雨水流量（L/s）。当坡度大于2.5%的坡屋顶或采用内部天沟集水时，设计雨水流量宜乘以1.5的系数；
qj——设计暴雨强度[L/(s·hm2)]；
ψ——径流系数；
Fw——集水面积（m2）。
5.2.6 屋面雨水径流系数可取1.0。采用屋顶绿化时，应根据绿化面积和有关规范选择径流系数。
5.2.7 屋顶集水面积应按屋顶水平投影面积计算。对于高于裙房地面的相邻侧壁，计算时应加上最大雨面正投影的1/2。靠近高层建筑外墙的窗井和地下车库出入口坡道应补充较高侧墙面积的1/2。
4、计算分析：
据背景资料显示，唐山地区50年重现期降雨强度值为882L/s·hm2。
Ψ——径流系数：金属屋面的雨水径流系数可取1.0。
Fw——集水面积：=33*8.5=280.5m2
qy——设计雨水流量：=882*1*280.5/10000*1.5=37.11L/s
A——设计满度时管道的过水截面：=0.45*0.17=0.0765m2
n——粗糙度系数：钢管0.012
R——水力半径：R=A/χ=0.0765/0.79=0.0968
I——水力斜率：0.001
υ——速度（米/秒）：
u=1/0.012*(0.0968)2/3*(0.001)1/2=0.556m/s
天沟排水量=0.0765*0.556=0.04253m3/s=42.53L/s
结论：天沟的排水能力为42.53L/s，大于天沟承受雨水的37.11L/s。因此天沟断面和排水量均能满足要求。
案件
天沟材质要求
本工程屋面系统屋面排水天沟主要材质为不锈钢，厚度为3.0mm，材质为SUS316，制成槽形。屋顶天沟上每两个雨水斗中间有一个伸缩缝和一个集水井。集水井尺寸为200*350*800mm。屋面天沟伸缩缝盖板、端板和天沟板采用相同材料制成。天沟伸缩缝一侧天沟采用端板密封，搭接处采用氩弧焊；天沟伸缩缝另一侧的伸缩缝盖与天沟搭接处采用氩弧焊焊接。
不锈钢天沟的主要结构层包括：
天沟伸缩缝：为了保证天沟不会因热胀冷缩而损坏，不锈钢天沟必须安装伸缩缝，将天沟分成几段。
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今天我们聊的是“排水”不同规格的选择以及屋面排水沟断面尺寸的计算（本文来自BIM钢结构技术，供学习交流。感谢原作者。如果有任何版权和内容问题请联系我，我会尽快联系您处理！每天进步一点点，您就离目标更近了！）我会分享在这里。我希望它能激励你。欢迎您留言，让我们一起讨论学习……
