浅析建筑地下室排水设计.pdf

2 0 1 2年 第 5期 ( 总 1 8 6期 ) 安徽建筑 水 、 电 、 暖 通 技 术 与 应 用 安 徽 建 筑 圜 浅析建筑地下室排水设计 BI M o n Op t i mi z a t i o n o f De s i g n a n d Co n s t r u c t i o n 胡云球( 安 徽 省 建 筑 科 学研 究 设 计院， 安 徽 合肥 2 3 0 0 0 1 ) 摘要： 研究地下室常用的排水类型与设计方案， 要求合理妥当地设 计排水功 效 。 明确地 下室的最佳水深 度 、 以及 消防 紧急排 水泵 所需的 水量 。 尽 量使 地下 室充分发挥 出排 水的功效 的同时 。 还 能够保证 水的 充分合理利用。 关键词 ： 排水； 设计； 建筑地下室 中图分类号 ： T U 7 6 1 ．4 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 2 ) 0 5 - 0 1 7 2 — 0 2 1 概述 整个建筑之中，建筑地下室所占的排水设计比例是最高 的， 它的组成也是全部排水设计中最重要的。建筑地下室主要 用于三大方面： 其一是用作建筑最重要的地下设备中心 ， 也就 是机械设备基地， 集中配置了水泵室、 变电配电房、 空调主控房 等； 其二是用作建造地下超市、 地下仓库以及地下停车场； 其三 是作为事故人防储备。建筑地下室通常的标高都比较低， 常常 不能够实现自然排流， 要利用到排水泵的帮忙。 同时， 地下室排 水设计的差异 ， 很难达到规定的排水量 ， 所以设计的不合理就 会导致排水困难等问题出现， 尤其雨天时节容易造成地下室与 相关设备、 商店 、 停车场被淹。 2 排水 类别 ①生活废水排放： 建筑地下室配置有多功能住房时， 往往 会有厨房、 洗手间以及洗衣房等， 就会产生生活废水 ， 这些废水 需要排放。 ②灭火排水泵： 当建筑地下室遭遇火灾事故时， 自动 灭火系统就会被启动， 喷水灭火装置常常会因此造成地面大面 积积水过多。 除此之外， 地下室上面的楼层遭遇火灾， 消防人员 的喷水就会顺着电梯、 楼道等流进地下室， 造成地下室水量过 多， 急需排水。③人防污水排放 ： 通常是人防安置在地下室内， 包括了生活废水与清洗地下室的废水等。④其余污水排放： 包 括排水泵的排流、 水池过满溢出排流、 冲洗汽车的废水排放、 下 雨时节的雨水排流、 报警水阀的排流、 地下室外渗水排流以及 放空废水排流 。 3 排水 设计 3 ． 1 排水泵排流设计 建筑地下室都会建有集水池 ， 每个池边都需要配置 2台的 排水泵。往往我们利用水泵根据水位的升降而先后被启动， 最 后 2台水泵都作用 ， 使用这种水泵作用形式的集水池与泵形都 可 以设计得小巧一些 。 当然 ， 除此之外 ， 我们还可以先启动一 台 水泵进行作业 ， 另外一台留着备不时之需。 所以， 在排水泵的设 计理念上， 要注意的细节是： 在废水的排流管道上， 使用专用的 球状止回阀； 利用潜水泵的自动搅动功能， 来清除过多的积水 沉淀物； 采用声光信号来预警集水池内过高的水位 ， 以及这种 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 7 — 3 0 作者简介： 胡云球( 1 9 8 1 一 ) ， 男， 安徽青阳人 ， 毕业于安徽建筑工业学 院， 学士， 助理工程师。 预警信号必须传达到值班室内， 为了及时通知安检人员， 并对 集水池施行检查处理。 3 ． 2人防排流设计 ①通常人防处的排流都设计成整合形式 ， 也就是利用防爆 裂地漏实现排水。废水的集水池一般都安置在清洗间或楼道 内、 或在防护门附近的过道里， 所以往往会在封闭过道的底端、 人口处、 散播室以及通风垂直井的底端安置防爆裂地漏 ， 从而 将废水顺利排进集水池。 ②建筑地下室内值班的一 、 二等职员住宿处， 安置无生活 废水排出的专用干厕 ； 若安置了通用水厕 ， 就要扩大废水集水 池的体积。 同时， 要避免给人防地下室带来过大的压力 ， 就要留 意在人防隔离期内， 是不允许对外实行排流的。 3 ． 3生活废水排流设计 通常， 在建筑地下室内是不会安置厕所、 洗手间以及厨房 的， 但是个别建筑毁需要到特殊的安排与设置， 就需要到较高 技术的排污设计。 ①厨房废水的排流设计 ，考虑到厨房废水内的固体杂物， 就有必要安置网状隔栏， 将一些粗大的杂物飞舞隔离掉； 其次， 安置隔油清理装置， 最后的污水经排水泵作用排出地下室外。 ②厕所的污水排流设计 ，要求污水流进的集水池进行封 闭， 并且安置在单一的排水泵室内， 避免臭味溢出， 还要保证排 水泵室的空气流通。除此之外， 在废水集水池安置直径较宽的 专用排气管， 从集水池延伸至房屋外面， 这样的设计就保证 了 厕所便器内的完整水封。 废水池内部的排水泵要具有能够切割 废渣废物功效 ， 才便于废水的抽取。 所以， 废水集水池需要一定 的技术来设计 ， 不然极度容易造成臭味外漏 ， 同时会带来修理 与清扫的难题。 通常， 环境 与资金如果允许的话， 最佳就是将厨 房与卫生间置于室外 。 3 ． 4集水池设计 建筑地下室的集水池的设计有一定的设计规定 ， 容积设计 范围最小也要容得进最大的排水泵， 同时还要满足排水泵在运 作中每 5 m i n的出水容积， 保证排水泵每 l O m i n自动启动一次。 除此之外， 集水池还要安置网状隔栏 、 水位预警器等设置。 但是 实际操作中， 集水池的安置会受到环境、 施工条件 、 地面结构等 的制约，使得实际的集水池容积并不能够达到实际的规定水 量 。 4 分析排流事故 4 ． 1分析地下室火 灾 当建筑地下室遭遇火灾事故时，自动灭火系统就会被启 动， 喷水灭火装置最糟糕的状况就是水量低于 3 2 1 ／ s ， 在一 - d , 时 的火灾内能够供应 1 2 0 m， 的水流量；当火灾延续至 2 h或至 3 h ， 需要到 4 2 l ／ s 的水量， 也就是是需要到 2 3 0 m 3 或 4 3 5 m3 的水 流量。 所以， 要保证火灾的消防用水量， 地下室的集水池就得存 储有 4 0 0 m 。 ~ 6 0 0 m 的水量容积。 地下室越宽、 高度越大， 集水池 就能够容进越多的水，设备的门槛安置度就是最佳的水深度。 只要明确了地下室的高宽以及最佳水深， 就能够估测出最佳的 地下室排水量。 4 ． 2分析明确 水深 ( 下转 第 1 6 4页 ) 蚕 2 0 1 2年第 5期( 总 1 8 6期 ) 安徽建筑 结 构 设 计 与 研 究 应 用 安 徽 建 筑 圆 圈 7 添加锚杆计算图 图 8 等效应力 与组合时， 第二种可变荷载的组合值系数为 0 6 。 由程序 自身进 行钢框架默认组合， 得出多种荷载组合方式进行运算。计算得 出， 檩条的最大应力比为 0 ． 7 2 8 ， 主弦杆的最大应力比为0 ． 7 3 4 。 但在两侧钢板桁架中， 显示钢板长细比过大， 可能会发生失稳 破坏， 所以这部分在 A N S Y S中进一步做屈曲和大变形分析。 在 此模型计算中，预应力主要来平衡钢框架 由于 自重引起的变 形， 是采用等效降温法实现的。 上述荷载默认组合中未考虑一种特殊的结构： I ： 况： 就是在 向上风载 、 自重和预应力组合时， 由于风荷载的数值大于结构 和玻璃自重， 预应力拉索将产生压应力， 退出结构工作并改变 结构的计算构形。为了了解拉索退出工作结构的受力特性， 在 此认为当风荷载和恒载相当时， 拉索正好应力为零， 当风荷载 继续 向 E升的过程 中， 继续增加 的风 荷载由主弦杆 承受 。为了 了解恒载标准值和向上风荷载标准值作用下的控制作用反力， 首先得到这两种工况作用下 的支座反 力， 分别见图 4和图 5 。 风荷载抵消恒载后的荷载增量下， 相应的模型见图 6 。 根据组合 ： 1 ．4风荷载 一1 ． 2恒载 =1 ．41 7 0 6 5 3 — 1 ． 2 1 6 6 6 9 8 = 3 8 8 7 7 ( N) ， 风荷载和恒载组合后还有 3 8 8 7 7 N的向下 支座反力， 这部分力只能由桁架主弦承担。 所以， 在上面模型中 桁架主弦上施加了的均布线荷载( 桁架主弦两端铰接) 。 经过程序验算得出，在桁架主弦只承受均布线荷载时， 杆 件均未通过验算。 因此 ， 在张弦桁架两侧分别添加抗风锚杆， 位 置在桁架支座下 2 ． 5 m， 见图 7 。 通过程序校核， 所有的杆件都通 过验算。 可见， 预应力拉索失效后， 等效均布线荷载只能由主弦 杆承受， 由于张弦梁跨度较大， 主弦杆变形和应力比均未满足 规范要求。 通过增加抗风锚杆， 减小主弦杆计算长度， 使得结构 能满足变形和强度要求。 2 ． 3 ． 2 A N S Y S 模 型 本分析过程考虑了材料非线性和几何非线性。 在开始时没 有设计使用侧向钢板斜拉杆和斜向撑杆 ， 计算得出， 侧向钢板 桁架竖向和水平变形均超过规范规定，且稳定系数为 1 ． 2 。所 以， 在侧向钢板桁架中添加了交叉斜拉杆 ， 这不仅大大减小竖 向变形， 更使得结构的稳定系数显著增加到 4 ． 5 ； 添加斜向撑杆 后侧向钢板桁架的水平变形大大减小，在规范规定范围之内， 且使得侧向钢板桁架与主平面张弦梁结构连为一个整体 ， 共同 工作。 图8为计算得出的结构等效应力， 均未屈服。 最大等效应 力为 1 4 8 M P a ， 发生在主弦梁上。 3 结论 张弦梁屋盖体系一般自重较轻，在基本风压较大的时候， 特别要注意预应力拉索失效， 结构失稳， 必要时可增大结构 自 重或添加抗风锚杆。 参考文献 【 1 】 游小华 ， 吴美琴． 张弦梁 的结构特点和研究Ⅱ 】 ． 江西科学， 2 0 0 5 ( 6 ) ． [ 2 ]齐永胜， 刘爱华， 周军文． 张弦梁结构预应力张拉有限元模拟方法 比较[ J J ． 山西建筑 ， 2 0 0 5 ( 9 ) ． [ 3 】 焦瑜 ， 宋剑波 ， 周晓峰 ， 李亚明．某 张弦梁屋盖结构的设计与施3 5 ． [ J 1 ． 空间结构 ， 2 0 0 5 0) ． ( 上接 第 1 7 2页) 地下室往往被用作建筑最重要的地下设备中心 ， 也就是机 械设备基地。集中配置了水泵室、 变电配电房、 空调主控房等。 空调主控房通常要比地面高出 2 5 0 ra m一 3 5 0 ra m左右， 水泵室通 常要比地面高出 2 0 0 m m～ 3 5 0 ra m左右， 变电配电房通常要比地 面高出 8 5 0 m m一 9 5 0 m m左右 ， 这要考虑到电缆的便利走线以及 便于排水， 就有必要将电房内的地面建高。 除此之外， 变电配电 房还要设立高门槛， 避免电房设备发生故障， 有汽油外漏， 造成 更严重的火灾。综上所述， 地下室的机械设备基本上都要比地 面高2 0 0 m m。因此， 无论是地下设备中心， 还是地下仓房、 地下 停车场， 出现积水在 2 0 0 ram以下的深度， 都不会对设备以及汽 车财物造成非常严重的影响。 4 。 2分析火灾中排水泵应用 喷水灭火装置在发生火灾时，水量在 3 2 l ／ s 左右，就需要 4 2 l l s 的 自动灭火栓 ， 总的灭火水流量就为 7 4 l l s ， 也就是说 ， 此 时运作的排水泵水流量为 7 4 ， 就能够在-4 , 时的火灾内供应 1 2 0 m 。 的水流量。当火灾延续至 2 h或至 3 h ， 需要到 4 2 L l l s的水 量 5 2 1 ／ s的自动灭火栓， 总的灭火水流量就为9 4 l ／ s ， 所以排水泵 水流量为 9 4 l ／ s ， 也就是是 需要 到 2 3 0 m 或 4 3 5 m 的水流量 。依 据这样的数据， 就能够选择功率较大的排水泵。也就是说地下 室内的积水在 2 0 0 mm以下的深度，同时总面积在低于 2 7 0 0 m： 或 4 0 0 0 m 时 ， 这些积水都不会对机械设备形成破坏。 5 结论 针对如何合理利用建筑地下室排水， 以及如何规定排水量 等问题进行分析，尽量使地下室充分发挥出排水的功效的同 时， 还能够保证水的充分合理利用。 所以， 地下室合理妥当地设 计排水功效， 明确地下室的最佳水深度、 以及消防紧急排水泵 所需的水量， 这对保证地下室的排水都有重要的意义。 参考文献 i 1 ] 邵水松． 对审报杭州世界地质公园的建议[ J 】 ． 建筑科技与管理， 2 0 1 0 ( 1 2 ) ． 【 2 】2 李铁锋． 防灾减灾宣传教育刻不容缓【 J 】 ． 水文工程地质， 2 0 1 1 ( 4 ) ． 【 3 】 文攀琴． 聚合物水泥防水涂料性能关键影响因素分析[J 】 ． 福建建材 ， 2 o o 9 ( 5 2 ) ． [ 4 】 王祖凤． 浅谈混凝 土结构加 固设计方法【 J 】 ． 山西建筑 ， 2 0 1 1 ( 3 ) ． [ 5 ] 邹宇． 浅谈住宅小 区给排水设计的节约措施『 J 】 ． 山西建筑 ， 2 0 1 0 ( 1 7 ) ． 虽