設(shè)計中，有些細(xì)節(jié)問題往往由于項目周期緊張或找不到相關(guān)依據(jù)等原因而被忽視，本文結(jié)合國內(nèi)外的一些工程經(jīng)驗以及設(shè)計資料針對這些問題進(jìn)行詳細(xì)討論，以期為類似的情況作設(shè)計參考。

在工程中，往往會因排水點位置改變等原因而導(dǎo)致排水立管在水平方向偏移錯位（以下簡稱“偏置”），國標(biāo)對于這種“偏置”現(xiàn)象中各部分管徑的確定以及通氣做法沒有具體的規(guī)定，工程中往往直接沿用上游立管管徑，不再進(jìn)行單獨的計算，也容易忽視“偏置”處的通氣處理。

事實上，與出戶管類似，立管下游的水平管段（通常在距立管和水平管連接點10倍管徑的距離內(nèi)）也會發(fā)生“水躍”，污水管道內(nèi)伴隨著劇烈的氣壓變化，從而導(dǎo)致水封破壞，這也是《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50015—2003，2009年版，以下簡稱“規(guī)范”）規(guī)定不得在這一范圍內(nèi)接入排水支管的原因。理論上，放大橫干管的管徑或者增大其坡度均有利于削弱“水躍”現(xiàn)象。

在國外的一些規(guī)范中，對“偏置”處做了詳細(xì)的規(guī)定?！睹绹o排水規(guī)范》（Uniform plumbing code, 以下簡稱“UPC”）指出，在橫干管上下0.61 m的豎向區(qū)間內(nèi)都不得接入橫支管，如果“偏置”處下游立管有橫支管接入，“偏置”處應(yīng)做通氣處理?！秶H給排水規(guī)范》（International plumbing code, 以下簡稱“IPC”）規(guī)定如果“偏置”處下游立管不再有橫支管接入，可以沿用上游立管的管徑，反之，橫干管應(yīng)按“出戶管”來確定管徑?！陡呒壗o排水技術(shù)II》(Advanced plumbing technology II，以下簡稱“APT”)中“高層建筑給排水”一章明確了底層排水橫支管與錯位立管連接時推薦的連接方式（見圖1），并給出了“偏置”處具體的通氣管做法，以降低污水管道內(nèi)的氣壓波動（見圖2）。

洗衣機(jī)、洗碗機(jī)和廚房洗滌槽排出的泡沫洗滌劑對居住性建筑，特別是高層建筑的排水系統(tǒng)會造成不良影響。洗滌劑和泡沫在污水管道中會與空氣、水進(jìn)一步充分混合繼續(xù)發(fā)泡，并在立管底部和水平轉(zhuǎn)彎前部聚集。由于廢水密度更大，在流動過程中無法沖走泡沫，在污水管道內(nèi)的壓力作用下，泡沫可能會進(jìn)入排水橫支管、通氣管等一切與泡沫壓聚集區(qū)連接的管道中，設(shè)置通氣管對泡沫壓力的減輕作用有限。在“水躍”產(chǎn)生的巨大壓力作用下，泡沫也可能會導(dǎo)致水封的破壞。排水管道在水平或豎直方向上的每一次轉(zhuǎn)向處，都可能會出現(xiàn)泡沫壓力區(qū)，圖3標(biāo)注了這些區(qū)域，水平支管應(yīng)避免在這些區(qū)域內(nèi)接入排水管。

國內(nèi)對泡沫壓力問題鮮有提及，也沒有相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，筆者建議設(shè)計參考美國的給排水相關(guān)規(guī)范來處理類似的情況。

在高層建筑，特別是超高層建筑中，設(shè)計通常會考慮排水立管的“消能”問題，常見措施是設(shè)置乙字彎。筆者并未找到證實“消能”必要性的試驗數(shù)據(jù)，根據(jù)APT，高層建筑排水系統(tǒng)并不需要采取“消能”措施。

綜合安全性和經(jīng)濟(jì)性，各國都選用水膜流作為設(shè)計排水立管的依據(jù)。在水膜流階段，污水在立管中的流動并不是像自由落體運(yùn)動那樣，水流剛進(jìn)入立管時在重力的作用下流速會逐漸加大，但隨著阻力的增加，經(jīng)過一定的距離后流速便達(dá)到了極限，這一速度成為“終限流速”，對應(yīng)的距離成為“終限長度”。美國所采用的終限流速計算公式見式（1）：

Vt=4.41Kp110Qdj25(1)式中 Vt——終限流速，m/s；

Kp——管壁粗糙高度，塑料管為15×10-6 m，鑄鐵管為25×10-5 m；

Q——流量，m3/s；

dj——管徑，m。

而根據(jù)APT，終限流速和終限長度可按式（2）、式（3）計算：

Vt=3.0(Q/d)2/5（2）

Lt=0.052V2t（3）

式中 Vt——終限流速，feet/s，1 feet=0.304 8 m；

Lt——終限長度，feet；

Q——流量，gal/min，1 gal/min=0.063 L/s；

dj——管徑，inch，1 inch=2.54 cm。

將常用的幾種管徑規(guī)格代入式（2）、式（3），不難發(fā)現(xiàn)，終限流速為3～4.6 m/s，終限長度為3～4.6 m，也就是說，污水進(jìn)入立管后，很快便達(dá)到了終限流速，它對管道和支架的沖擊不會隨著管道的增長而無限增大。對于高層建筑,甚至是高度超過300 m的超高層建筑不需要特別考慮排水立管的“消能”問題。

另一方面，設(shè)置乙字彎與管道“偏置”類似，都會引起管道內(nèi)的氣壓波動，可能會導(dǎo)致管道排水能力的下降，應(yīng)注意在其上下端做好通氣或采用擴(kuò)大排水立管管徑等措施來補(bǔ)償乙字彎對排水能力和氣壓波動可能帶來的負(fù)面影響。

國內(nèi)規(guī)范并未明確規(guī)定何時應(yīng)采用首層單排，設(shè)計往往受限于規(guī)范對“最低橫支管與立管連接處至立管管底的最小垂直距離”的規(guī)定，從出戶管道高程的角度考慮而采取 “首層單排”這一做法。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，按規(guī)范的最低限進(jìn)行設(shè)計時，并不能有效降低排水管道內(nèi)的氣壓波動和水封破壞問題，即使是采用了“首層單排”的高層住宅，2層業(yè)主也常抱怨排水管道堵塞和反味等問題，建議設(shè)計應(yīng)根據(jù)項目情況適當(dāng)提高設(shè)計要求。

根據(jù)國外建筑的設(shè)計經(jīng)驗，對于3層或3層以上建筑，不論是否有完善的通氣系統(tǒng)，都應(yīng)采用“底層單排”，IPC更是直接明確指出，對于2層以上建筑，最低的兩層應(yīng)設(shè)置單獨的排水立管。

設(shè)計中，有時會碰到這種情況：通氣管需要在室內(nèi)敷設(shè)很長的距離才能到達(dá)室外通氣。而根據(jù)國內(nèi)規(guī)范，通氣管管徑僅與其服務(wù)的排水管管徑有關(guān)，并未考慮其自身敷設(shè)情況對通氣效果的影響。這點在國外規(guī)范中給予了充分的考慮，UPC和IPC等都規(guī)定，通氣管的管徑除了與排水管的負(fù)荷有關(guān)，還與其自身的敷設(shè)長度有關(guān)，當(dāng)敷設(shè)距離過長時，需要采取擴(kuò)徑的措施來保障通氣效果。建議設(shè)計根據(jù)實際情況，在滿足現(xiàn)行規(guī)范的前提下，參考國外做法，靈活調(diào)整通氣管的管徑。

溢流口對建筑的結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要，但實際工程中又往往被忽視。隨著《建筑屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱“規(guī)程”）和《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范的頒布，溢流口的設(shè)置要求越來越明確，也澄清了一些誤解。

2.1.1 溢流口設(shè)置高度

一般的，上人屋面結(jié)構(gòu)考慮的活荷載為200 kN/m2，也就是說，理論允許的屋面積水深度為200 mm。根據(jù)“規(guī)程”，堰上水頭按0.03 m，堰上水頭之上的保護(hù)高度為0.05 m，那么堰頂（即溢流口洞底）標(biāo)高不能超過0.2-0.03-0.05=0.12（m)。

對于不上人屋面，結(jié)構(gòu)往往只考慮50～70 kN/m2的活荷載，筆者認(rèn)為，此種情況下應(yīng)加強(qiáng)屋面排水管道系統(tǒng)的排水能力，采用較高的重現(xiàn)期（如50年或100年）直接進(jìn)行雨水系統(tǒng)設(shè)計，或者設(shè)置獨立的溢流雨水排水系統(tǒng)替代溢流口。

2.1.2 溢流口洞口尺寸

在以往的溢流口計算中，常以圖4中的H來作為溢流口高度計算其泄流量，“規(guī)程”澄清了計算所用的高度應(yīng)為圖4中的h，即堰上水頭。

國外很多規(guī)范也要求必須設(shè)置二級雨水排水系統(tǒng)（類似溢流系統(tǒng)），這可以是一套獨立的雨水排水管道系統(tǒng)，也可以是溢流口。設(shè)置溢流口的初衷一方面是為了防止由于堵塞等原因而導(dǎo)致的初級系統(tǒng)全部失效，另一方面也解決了更高暴雨強(qiáng)度下屋面的雨水排放問題。

溢流口的高度（豎向尺寸）不小于102 mm，寬度與雨水立管周長相同（對于DN100和DN150管道分別為314 mm和471 mm）。對于平屋面，洞底標(biāo)高不能超過屋面以上76 mm。ASPE規(guī)定每個雨水斗旁均應(yīng)設(shè)置溢流口。UPC以表格形式給出了常用的堰上水頭為12.7～101.6 mm時，不同寬度（152.4～914 mm）的溢流口的泄流能力。溢流口泄流能力與初級雨水系統(tǒng)相同，也有規(guī)范規(guī)定其泄流能力為初級雨水系統(tǒng)的2倍。水力計算方法與國內(nèi)基本相同。

國外研究者們也對一些暴雨時屋面發(fā)生坍塌的案例進(jìn)行過詳細(xì)分析。James W. Jordan基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，分析了屋面降雨與排水達(dá)到動態(tài)平衡時屋面的積水深度，采用增量法分析了隨著時間的推移，屋面積水深度的變化,并繪制了屋面積水等深線。進(jìn)行此類精細(xì)的分析，需要不同高度的水頭作用下雨水斗及排水管道的排水能力等信息，遺憾的是，國內(nèi)對此類資料難以獲得，這值得國內(nèi)研究者深入學(xué)習(xí)、試驗和研究。

近年來，虹吸系統(tǒng)因其立管數(shù)目少、管徑小、無坡度等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。但其缺點往往被忽視：雨水斗及其連接管、水平管管徑較小，水平管又相對較長，不是在每次降雨時均可產(chǎn)生虹吸，在排除小于設(shè)計重現(xiàn)期的降雨時，仍為重力流排水，此時容易在水平管段積存屋面雜物（泥沙、樹葉等），長期會影響屋面雨水的排除。特別是在北方地區(qū)，泥沙問題較為突出。同時虹吸雨水系統(tǒng)需要專業(yè)的廠家進(jìn)行設(shè)計、安裝，而目前國內(nèi)的現(xiàn)狀又是各廠家技術(shù)嚴(yán)重良莠不齊。

相同設(shè)計重現(xiàn)期下，與虹吸雨水系統(tǒng)比較，87斗雨水系統(tǒng)立管數(shù)量較多，水平段管徑較大，排水能力較強(qiáng)，也是國內(nèi)非常成熟的雨水排水技術(shù)，使用效果良好。綜上，設(shè)計不建議在面積較小的各單體塔樓屋面采用虹吸雨水系統(tǒng)，建議慎重考慮虹吸雨水系統(tǒng)的使用，并選擇技術(shù)良好的專業(yè)隊伍進(jìn)行設(shè)計、安裝。

為了日常檢修的需要，自動噴水滅火系統(tǒng)各層的干管（水流指示器之后）應(yīng)設(shè)置泄水措施，這在設(shè)計過程中常被忽視。對于干管的泄水，《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50084—2017）對其泄水的具體做法并未做出具體的規(guī)定。筆者認(rèn)為自動噴水滅火系統(tǒng)干管泄水應(yīng)接入拖布池等間接排水措施，或設(shè)置專用的廢水立管。這樣，可以降低廢水的大量排入對排水系統(tǒng)的影響。事實上，美國消防規(guī)范NFPA13對此有明確的規(guī)定“自動噴水滅火系統(tǒng)泄水不應(yīng)與排水系統(tǒng)直接相連”。

我國自動噴水滅火系統(tǒng)的試水是通過末端實現(xiàn)的，這帶來了一些問題：末端通常比較分散，不便于試水和日常的維護(hù)管理；為了使末端處在一個易于試水和排水的區(qū)域，設(shè)計不得不將自動噴水滅火系統(tǒng)管道設(shè)計得較迂回，這與合理控制造價以及優(yōu)化水力條件的原則相悖；末端試水易使管道混入過多的空氣，加速管道的腐蝕。筆者認(rèn)為，國外在干管處試水的作法更為合理，其具體做法詳見圖5，這不僅避免了上述問題，也有利于試水管的泄水和干管泄水的合并。

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，對于高大凈空場所目前自動噴水滅火系統(tǒng)的最大保護(hù)高度增加到了18 m。例如，一個1～3層挑空的區(qū)域，設(shè)計中一般采用從1層自動噴水滅火系統(tǒng)干管引出支管安裝于3層吊頂?shù)淖龇ǎ辉賳为氃O(shè)置水流指示器。但需要注意的是，高大凈空區(qū)域噴頭的流量系數(shù)、最低工作壓力以及所需的入口壓力等與地面層的自動噴水滅火系統(tǒng)可能差異較大，此類情況下，筆者建議由高大凈空區(qū)域頂層的自動噴水滅火系統(tǒng)干管引出支管保護(hù)挑空區(qū)域，并單獨設(shè)置水流指示器。

設(shè)計規(guī)范往往不能面面俱到，也存在著更新周期較長，對設(shè)計中的某些問題無法及時提供有力依據(jù)等問題，導(dǎo)致建筑給排水設(shè)計中的一些細(xì)節(jié)問題被人們所忽視。本文結(jié)合以往項目經(jīng)驗以及國外的一些相關(guān)規(guī)范，對設(shè)計中一些易忽視的問題做了詳細(xì)的探討，供同仁們參考和指正。