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多层带下沉庭院住宅建筑给排水设计中的难点

文字:者官超  李修洪 

摘要:本文主要针对下沉式庭院住宅小区的主要特点以及住宅首层下沉庭院雨水排水设计方案进行简要分析,仅供参考。

关键词:多层带下沉庭院;住宅建筑;给排水设计

       一、下沉式庭院住宅小区的主要特点

1、小区空间丰富

下沉式庭院,将部分地下空间从传统地下室解放出来,在空间上,塑造了一个和普通小区室外空间 不在同一层面的新的室外空间,使整个小区从平面的变成了立体的,大大拓展了小区的空间范畴;在下沉式住宅小区的庭院中,通过高低层次的打造,通过台阶、小桥、植物遮屏,花架草坪、温泉体验池等布局,极大丰富了庭院空间层次。中国传统的庭院,隐于内,含而不露,别有一番韵味,下沉式庭院正好和这种传统高度契合,十分贴切。它虽然处于室外,但因为“沉”入房屋下方,带给人浓郁的归属感。

2、分区域打造功能空间,功能性更强

传统小区室外空间单一,各功能划分简单僵硬,下沉式庭院借助空间的高低错落,可以很好的将各种功能自然融入其中,真正打造既舒适又实用的空间。室外庭院可以以会所为核心,结合露天游泳池、阳光健身房、室外网球场等,不仅为业主提供了多种社交生活的功能场所,同时,各功能空间之间彼此独立又不失联系,给小区带来舒适私密的生活体验。

3、节能环保

下沉式庭院设计,很好的改善了小区空间质量,原本单一封闭的地下室,由于下沉庭院的存在,使得其面向庭院的部分都可以采用大面积开窗、开门,实现地下车库良好的自然采光与通风,与封闭式地下室相比,由于不用人工照明与机械通风,节约能耗,便于小区管理维护。下沉式庭院本身为自然地面,可方便的利用小区内自行开发的地热水作为水源,下沉游泳池的加热是由“地热水梯级利用+水源热泵系统”形式的供热系统的余热提供,有效的减少了能源浪费。同时因为健身房、游泳池及篮球场、网球场都在地下,有效的减少了活动时的噪音,为业主提供良好的休闲环境。

4、不占用小区容积率,极大限度利用土地

下沉式庭院低于室外地面,和小区地下室水平相连,位于其中的会所或其它用房都不占用小区容积率,为小区创造了良好的经济效益。

二、住宅首层下沉庭院雨水排水设计方案

某多层居住小区项目建设用地面积27855m2,总建筑面积75165m2,由一个地下车库、多层住宅群、部分底商及公共配套设施组成。住宅为8层,小区中间6栋设有服务于首层住户的下沉式庭院,庭院地面低于室外地坪,首层下沉庭院剖面见图1。

1、雨水排水方案初步确定

下沉庭院雨水排水设计参照立交桥“高水高排、低水低排”的排水原则,屋面雨水不能排入下沉庭院。下沉庭院的排水主要有以下两种方案。

方案一:当下沉庭院地面标高高于市政道路标高,地势有利于重力排水时,可采用重力流排水方式将雨水排入市政雨水管网。该方案不需要雨水提升设备,节省了成本,但必须杜绝市政管网雨水倒灌入下沉庭院情况的发生。

图1首层下沉庭院剖面:

方案二:当下沉庭院地面标高低于市政道路标高时,需采用提升设备,通过压力流排水方式,将雨水排入市政管网。该方案通常有分户设置雨水集水坑和集中设置雨水泵站两种做法。相比而言,分户设置雨水集水坑和潜污泵较为简便,相邻住户之间使用干扰少,但需要设置较多的雨水集水坑,也给后期设备维修时物业公司进入住户带来不便;集中设置雨水泵站的方法便于集中管理,减少了雨水集水坑的设置,但连接住户庭院和雨水泵站的重力流雨水管道负担较重。

由图1可见,本工程下沉庭院地面标高低于市政道路标高,因此庭院的雨水排水采用方案二实施,即通过设置雨水集水坑或集中雨水泵站来排除下沉庭院的雨水。

2、设计雨水流量的计算

根据《建筑给水排水设计规范》(GB50015—2003,2009年版),设计雨水流量应按下式计算:

qy=qjψFw/10000(1)

式中qy———设计雨水流量,L/s;

qj———设计暴雨强度,L/(s·hm2);

ψ———径流系数;

Fw———汇水面积,m2。

由于设计暴雨重现期P对设计暴雨强度qj影响较大,从而对设计雨水流量影响较大,因此P的选取在此处尤为重要。根据《建筑给水排水设计规范》,下沉庭院设计重现期P的标准高于一般性建筑物屋面的雨水重现期,此处采用10a。雨水汇水面积应按庭院平面面积加侧墙最大受雨面正投影面积的一半作为有效汇水面积计算。

3、雨水排水方案优化

由于该小区住宅均为8层的多层住宅,导致首层下沉庭院汇水面积增大,从而设计雨水流量较大。同时,考虑到小区设置集中雨水泵站位置的局限性,因此本小区采用分户设置雨水集水坑的方法排除下沉庭院雨水。

对本工程而言,分户雨水集水坑的位置有两种选择:下沉庭院做局部结构降板,集水坑位于庭院内,车库顶板上,见图2;集水坑设置在公共区域的地下车库地面下,雨水经重力流管道排入地下车库雨水集水坑内,再经潜污泵提升由压力流管道排至室外雨水管网,见图3。一般带下沉庭院的首层住宅,对该栋住宅的亮点,显然方法2对首层业主影响较小。可考虑雨水排水集水坑与地下室车库的消防排水集水坑合用,一方面可以减少集水坑数量并节约建造成本,另一方面地下室消防集水坑的潜污泵雨季时可以经常运转,减少消防事故时,潜污泵发生故障的概率。


下图为雨水集水坑位于下沉庭院内和地下车库内:



4、潜污泵及雨水集水坑的确定

为便于统一施工和管理,以小区最大汇水面积的下沉庭院设计雨水流量(113.4m3/h)来确定潜污泵型号和雨水集水坑尺寸。

按照《建筑给水排水设计规范》,雨水排水泵不应少于2台,不宜大于8台,紧急情况下可同时使用。由于绝大部分降雨不会达到10a重现期的暴雨强度,因此本工程的方法,为延长泵的使用寿命,当设计雨水流量大于30L/s时,设2台大泵的同时,增设1台小流量泵,小流量泵的流量按照日最大降雨量的小时平均流量确定。

本工程中,每个集水坑选用2台大泵(单台Q=80m3/h,H=16.5m,N=7.5KW)和1台辅助小泵(Q=30m3/h,H=18m,N=4.0KW),其中大泵考虑同时使用,辅助小泵考虑大泵故障或雨量较小时使用。

按照《建筑给水排水设计规范》,下沉式广场地面排水集水池的有效容积,不应小于最大一台排水泵30s的出水量;集水池有效容积不宜小于最大一台污水泵5min的出水量,考虑到安全,因降雨历时按5min计,故此处按较为严格的计算。

也就是说,雨水集水坑有效容积V≥80/60×5=6.7(m3)。设计集水坑尺寸为L×B×H=2.5m×2.0m×2.5m,有效水深取h=1.8m,则有效容积为2.5m×2.0m×1.8m=9m3,大于最大一台污水泵5min的出水量(即6.7m3),可见集水坑尺寸满足规范要求。

三、结论

下沉庭院雨水若采用重力流排出时,要杜绝市政雨水倒灌入下沉庭院的可能性。集中设置雨水泵站,要根据重现期核算雨水提升泵前重力流雨水管线管径和坡度是否满足要求。压力排水时雨水泵不宜少于2台,也不宜大于8台,紧急情况下可同时使用,且应有不间断的动力供应。集水池有效容积不宜小于最大一台污水泵5min的出水量,且污水泵每小时启动次数不宜超过6次。下沉庭院与室内之间应做台阶门槛,以防止庭院雨水倒灌入室内;庭院院墙应高出市政道路,以防止道路路面雨水灌入下沉庭院。

结束语

在下沉庭院设计中,只有设计方、投资方和建设方通力合作,做到设计不断求新求细,经济合理,施工组织严密,园林协调搭配,真正的精品才能实现。下沉式庭院作为一种极具创意的空间形式,还有很大潜力,在未来还将发挥更大的作用。

参考文献

[1]王智林.如何扮靓下沉式庭院[J].浙江林业,2014,03:36-37.

[2]夏媛.住宅下沉庭院雨水排水设计探讨[J].给水排水,2014,09:69-71.

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