陳群

摘要：國(guó)內(nèi)虹吸式屋面雨水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往是繪圖設(shè)計(jì)與水力計(jì)算分離進(jìn)行，而水力計(jì)算復(fù)雜且工作量大，更缺乏有效的支持工具。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，通過(guò)管系建模，并巧妙設(shè)置水力計(jì)算的參數(shù)初值及合規(guī)驗(yàn)算的次序與方法，借助“允許管徑矩陣表”，可以快速自動(dòng)完成管徑推算，省時(shí)省力地高效率生成最簡(jiǎn)省的虹吸式屋面雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);虹吸式;屋面雨水系統(tǒng);設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：TP319? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）10-0021-05

Abstract： In the design process of domestic siphon roof rainwater drainage system， drawing design and hydraulic calculation are often separated， and hydraulic calculation is complex and workload is large， but lack of effective support tools. By means of computer-aided design， piping system modeling， and skillfully setting the initial values of hydraulic calculation parameters and the order and method of compliance checking， and with the help of the "allowable pipe diameter matrix table"， the calculation of pipe diameter can be completed automatically and quickly， and an optimal and economical siphon roof rainwater drainage system design scheme can be generated efficiently and time-saving.

Key words： computer aided design; siphon; roof rainwater drainage system; design method

1 背景

隨著我國(guó)改革開(kāi)放，資金和新技術(shù)大量涌入，我們引入了歐洲的虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[1]，為解決建筑物尤其是大型復(fù)雜建筑物的屋面雨水的排泄問(wèn)題，提供了嶄新的思路和方法。虹吸式雨水排水系統(tǒng)較之于重力式雨水排水系統(tǒng)，具有排水能力強(qiáng)、系統(tǒng)管徑小、立管數(shù)量少、排水量大、懸吊管無(wú)需坡度、埋地管和檢查井?dāng)?shù)量少等特點(diǎn)，并且具有良好的自清能力，還節(jié)省空間、方便安裝，非常適合于大屋面、大跨度的屋面雨水排水工程[2]。隨著我國(guó)近三十年來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施的大建設(shè)大發(fā)展，虹吸式屋面雨水排水技術(shù)以其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用，在廠房、火車站、機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、高層裙房等跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的屋面場(chǎng)合，發(fā)揮了極其重要的作用。

虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有賴于大量精確的水力計(jì)算。計(jì)算機(jī)技術(shù)在最近二三十年的快速發(fā)展，為屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有力的工具，屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員通常使用AutoCAD等繪圖工具來(lái)繪制管道系統(tǒng)的布局圖和施工圖，而對(duì)管材、管件及其管徑等的選用，則往往依賴于經(jīng)驗(yàn)，或通過(guò)人工計(jì)算的方法進(jìn)行測(cè)算評(píng)估，并以某一種基本滿足實(shí)際需要的適用的方案，作為最終實(shí)施的屋面雨水排水管道系統(tǒng)方案。

現(xiàn)有的虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除了個(gè)別單位局部應(yīng)用了自主研發(fā)的水力計(jì)算輔助程序[3]和大學(xué)對(duì)設(shè)計(jì)軟件的探索性研究[4]，尚未見(jiàn)有一體化的實(shí)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)。管道系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與水力計(jì)算往往分離進(jìn)行，即針對(duì)畫好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，分離地采用人工計(jì)算的方式進(jìn)行水力計(jì)算。這種操作方式，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又很難進(jìn)行系統(tǒng)性的水力計(jì)算，更難動(dòng)態(tài)地調(diào)整管件以找到最佳的平衡點(diǎn)，從而使設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)可能不夠有效或不夠經(jīng)濟(jì)。

2 總體方案

在實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們將管道系統(tǒng)圖繪制與水力計(jì)算結(jié)合在一起，提出了一種虹吸式屋面雨水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，其實(shí)例系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

應(yīng)用本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)，使用者可方便快速地在計(jì)算機(jī)屏幕上繪制出與具體工程項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)平面圖，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)可自動(dòng)完成管系建模，然后根據(jù)水力計(jì)算模型，推導(dǎo)出各管段的最優(yōu)管徑，并通過(guò)匹配合適的三通管、彎管及異徑管，使管系中各管段實(shí)現(xiàn)無(wú)縫套接，最終完成雨水排水管系的設(shè)計(jì)，輸出工程圖紙、水力計(jì)算表和施工材料清單。具體方法過(guò)程如圖2所示。

3 水力計(jì)算模型

在虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)從業(yè)者或研究者已經(jīng)有了很多有益的實(shí)踐或探討[5][6][7]。其中，設(shè)計(jì)工作中最核心的水力計(jì)算，專業(yè)人員通過(guò)實(shí)踐或研究探討給出很多有效的方法[8][9]，我國(guó)也已經(jīng)制定了相關(guān)技術(shù)規(guī)程[10]?；谧髡邊⑴c的實(shí)際工作和相關(guān)單位的項(xiàng)目實(shí)踐，本文的虹吸式屋面雨水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法的水力計(jì)算，主要參考自源于中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院的相關(guān)研究成果[11]。由于使用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)不同單位和不同項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景，在實(shí)際的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，水力計(jì)算模型可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整或替換。

3.1 驗(yàn)算規(guī)定

本文虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，使用有壓流（即虹吸）原理來(lái)實(shí)現(xiàn)屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和水力計(jì)算。根據(jù)有關(guān)專業(yè)理論，系統(tǒng)的水力計(jì)算應(yīng)滿足以下驗(yàn)算規(guī)定：

1）驗(yàn)算規(guī)定一：

系統(tǒng)的靜壓損失不大于系統(tǒng)的總位差。

2）驗(yàn)算規(guī)定二：

各節(jié)點(diǎn)的接入管段的內(nèi)壓間應(yīng)平衡，兩兩相差不大于1.5米水柱（1.5*9.81千帕）。

3）驗(yàn)算規(guī)定三：

管系懸吊管與立管的交點(diǎn)的內(nèi)壓值大于-80千帕。

4）驗(yàn)算規(guī)定四：

水平管流速不小于1米/秒，垂直管流速不小于2.2米/秒。

5）驗(yàn)算規(guī)定五：

排出口的流速不大于1.5米/秒。

3.2 水力計(jì)算方法

水力計(jì)算使用到的相關(guān)計(jì)算公式如下：

1）匯水區(qū)的設(shè)計(jì)降雨量（單位：升/秒）：

其中q（p）為重現(xiàn)期為p的降雨強(qiáng)度（單位：升/秒平方米），ψ為屋面徑流系數(shù)，F(xiàn)w為屋面設(shè)計(jì)匯水面積（單位：平方米）。

2）管段上的允許沿程損失（單位：千帕）：

其中H為該流量入口與出口間的垂直高度差（單位：米），L為該流量的入口到出口的總長(zhǎng)度（單位：米），l為管段長(zhǎng)度（單位：米）。

3）管段上的設(shè)計(jì)沿程損失（海登-威廉公式，單位：千帕）：

其中Q為管段上的流量（單位：升/秒），c為材質(zhì)系數(shù)，dj為管段內(nèi)徑（單位：毫米），l為管段長(zhǎng)度（單位：米）。

沿程損失的計(jì)算還可以用以下兩個(gè)公式，即ISO TR10501算法（適用于PE管）：

以及達(dá)西-魏斯巴赫公式（適用于任何管材）：

其中λ采用以下公式[1λ=-2log（Δ3.7dj+2.51Reλ）]進(jìn)行迭代得到，Δ為管內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度（單位：毫米），dj為管內(nèi)徑（單位：米），v為流速（單位：米/秒），g為重力加速度（等于9.81，單位：米/秒平方），雷諾系數(shù)[Re=v*djγ]，γ為運(yùn)動(dòng)粘度（平方米/秒）。

4）管件局部阻力損失（單位：千帕）：

其中[ξ]為管件局部阻力系數(shù)，[v=4*Qπ*dj2]為管內(nèi)流速（單位：米/秒），Q為管段上的流量（單位：升/秒），dj為管段內(nèi)徑（單位：米）。

5）各節(jié)點(diǎn)的內(nèi)壓（單位：千帕）：

其中hx為該節(jié)點(diǎn)處的位能（等于位高乘以9.81，單位：千帕），∑（i1+i2）為該節(jié)點(diǎn)上游靜態(tài)壓力損失之和（單位：千帕），v為該節(jié)點(diǎn)處的流速（單位：米/秒）。

4 管系建模

4.1 基本概念

本設(shè)計(jì)方法將一項(xiàng)建筑的屋面雨水排水工程定義為一個(gè)項(xiàng)目。一個(gè)項(xiàng)目可以由若干個(gè)雨水排水管系構(gòu)成。每個(gè)管系的管件相互連通，這些管件包括雨水斗、彎管、異徑管、三通管、直通管、檢查口、排出口等，一般一個(gè)管系僅包含一根立管和一個(gè)出水口。一個(gè)管系中又包含若干個(gè)分系統(tǒng)，從每個(gè)雨水斗至雨水排出管（出口）的整個(gè)流程為一個(gè)分系統(tǒng)。在每個(gè)分系統(tǒng)中，沿著雨水流程方向，根據(jù)管道水力特性不同，又劃分為一個(gè)接著一個(gè)的管段。管段與管段之間的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是流量或流速的改變處。每個(gè)管段長(zhǎng)度不大于10 米，大于10 米的直通管應(yīng)分為兩個(gè)管段。

4.2 實(shí)現(xiàn)手段

本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)和管理屋面雨水排水系統(tǒng)有關(guān)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，包括管材、管件及其產(chǎn)品編碼、管徑、計(jì)算系數(shù)、可用狀態(tài)等屬性數(shù)據(jù)，建筑情況、地區(qū)降雨情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以及賬號(hào)、密碼及系統(tǒng)維護(hù)管理有關(guān)的安全數(shù)據(jù)。同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)和管理屋面雨水排水系統(tǒng)項(xiàng)目有關(guān)的數(shù)據(jù)，包括項(xiàng)目描述數(shù)據(jù)、管系描述數(shù)據(jù)以及屋面匯水區(qū)描述數(shù)據(jù)。

本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)窗口技術(shù)的管理界面來(lái)錄入、編輯、維護(hù)上述基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)和項(xiàng)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。使用計(jì)算機(jī)窗口技術(shù)的管理界面，并配合以計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)和鍵盤，來(lái)繪制、編輯屋面雨水排水系統(tǒng)管系平面圖，顯示管系的有關(guān)狀態(tài)和數(shù)據(jù)。使用計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)方法及其實(shí)例輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

本設(shè)計(jì)方法使用計(jì)算機(jī)程序，把用于構(gòu)建屋面雨水排水系統(tǒng)的各類管件，標(biāo)識(shí)為與其外形相似的各種圖符，并在計(jì)算機(jī)繪圖窗口中，以“管件工具條”的方式顯示出這些圖符。使用者通過(guò)點(diǎn)擊并拖放圖符，就可以方便地將這些圖符所代表的管件使用到所設(shè)計(jì)的屋面雨水排水系統(tǒng)管系圖中。在該計(jì)算機(jī)繪圖窗口中，還包括管系繪圖“編輯工具條”（有選取、復(fù)制、剪切、粘貼、撤銷、恢復(fù)功能按鈕）、繪圖“操作工具條”（有對(duì)調(diào)、翻轉(zhuǎn)、調(diào)方向、調(diào)夾角、沿管線拖動(dòng)、循環(huán)選取、截?cái)?、結(jié)合、文字拖動(dòng)功能按鈕）、管系“計(jì)算工具條”（有算管徑、管系優(yōu)化、公式計(jì)算器、出計(jì)算表、出材料清單功能按鈕）、文件“操作工具條”（有新建、打開(kāi)、保存、打印功能按鈕）。工具條上的每個(gè)功能按鈕對(duì)應(yīng)一個(gè)計(jì)算機(jī)處理程序，用于實(shí)現(xiàn)屋面雨水排水系統(tǒng)管系圖編輯或有關(guān)分析計(jì)算，輔助使用者完成最終設(shè)計(jì)工作。

4.3 管系建模過(guò)程

首先，通過(guò)本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)窗口界面錄入信息，定義各地區(qū)降雨、可用管材產(chǎn)品的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，其參數(shù)包括：降雨（地區(qū)、降雨強(qiáng)度、重現(xiàn)期），雨水斗（型號(hào)、公稱直徑、設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水深、阻力系數(shù)），直通管（型號(hào)、材料類型、公稱直徑、材質(zhì)系數(shù)、粗糙系數(shù)），彎管（型號(hào)、公稱直徑、阻力系數(shù)），三通管（型號(hào)、入口公稱直徑、斜插口公稱直徑、出口公稱直徑），異徑管（型號(hào)、大頭公稱直徑、小頭公稱直徑、突擴(kuò)阻力系數(shù)、突縮阻力系數(shù)），檢查口（型號(hào)、公稱直徑、阻力系數(shù)），排出口（型號(hào)、公稱直徑、阻力系數(shù)），管徑換算關(guān)系（管材類型、公稱直徑、計(jì)算內(nèi)徑）。并定義屋面雨水排水系統(tǒng)項(xiàng)目、屋面匯水區(qū)及各管系，其參數(shù)包括：項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱、所在地區(qū)、項(xiàng)目描述、項(xiàng)目階段、圖紙信息），匯水區(qū)（編號(hào)、匯水區(qū)結(jié)構(gòu)、標(biāo)高、選用雨水斗類型），管系（編號(hào)、落水管編號(hào)、外地面標(biāo)高、出水口標(biāo)高、選用管材類型、選用水力計(jì)算公式）。

然后，使用者根據(jù)建筑物的屋面結(jié)構(gòu)情況，劃分匯水區(qū)。利用本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)的輔助功能，計(jì)算每個(gè)匯水區(qū)的設(shè)計(jì)匯水面積FW（單位：平方米），確定屋面的徑流系數(shù)ψ，確定重現(xiàn)期為p（單位：年）的降雨強(qiáng)度q（p）（單位：升/平方米秒），并用公式（1）計(jì)算出每個(gè)匯水區(qū)的設(shè)計(jì)降雨量Qw（單位：升/秒），進(jìn)而根據(jù)給定的雨水斗的設(shè)計(jì)泄水量γ（單位：升/秒），計(jì)算該匯水區(qū)所需雨水斗個(gè)數(shù)：[N=Qwr]（單位：個(gè)）。

接著，使用者利用本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)繪圖工具，在計(jì)算機(jī)屏幕的窗口繪圖區(qū)，繪制屋面天溝位置、天溝內(nèi)雨水斗和立管位置、排出口位置、雨水管系平面圖，注明雨水斗標(biāo)高、懸吊管標(biāo)高、排出管標(biāo)高、管段管長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別出各管段及其流量，并對(duì)管段順序進(jìn)行編號(hào);自動(dòng)識(shí)別出每個(gè)管件、每個(gè)節(jié)點(diǎn)及其標(biāo)高，并對(duì)管件和節(jié)點(diǎn)順序進(jìn)行分類編號(hào);自動(dòng)識(shí)別出管系的各分系統(tǒng)、各支管、懸吊管、水平管、立管、排出口及其長(zhǎng)度，并按匯水次序關(guān)系從遠(yuǎn)到近順序進(jìn)行分類編號(hào)。從而完成對(duì)管系進(jìn)行建模，并在計(jì)算機(jī)繪圖界面生成如圖3所示的虹吸式屋面雨水排水管系初步平面圖。

5 推算管徑

5.1 計(jì)算初選管徑

1）支管初選管徑

使用以下方法確定虹吸式屋面雨水排水管系的支管的管徑初值：

①支管垂直管的初選管徑取雨水斗的管徑，且固定不變，并使用公式（3）計(jì)算其設(shè)計(jì)沿程損失i1。

②用支管的允許沿程損失iN（由公式（2）計(jì)算得）減去垂直管的設(shè)計(jì)沿程損失i1，得到支管的水平管的允許沿程損失iN。使用公式（3）計(jì)算水平管的設(shè)計(jì)沿程損失i2。令水平管的允許沿程損失iN與設(shè)計(jì)沿程損失i2相等，即iN=i2，即可計(jì)算得該支管的水平管的初選管徑值，該值為其允許的最小管徑值。

2）干流初選管徑

第一步，見(jiàn)圖4，從最上游的三通管出口開(kāi)始沿水流方向，依次估算每個(gè)干流的初選管徑，作為該干流上各管段的初選管徑，方法為：

①用公式（2）計(jì)算允許沿程損失[iN=H*9.81L*1.3*l]，其中H為從該干流入口到管系排出口間的垂直高度差（單位：米），L為從該干流入口到管系排出口間的總長(zhǎng)度（單位：米），l為該干流的長(zhǎng)度。

②令該干流的允許沿程損失iN與設(shè)計(jì)沿程損失i（由公式（3）計(jì)算得）相等，即iN=i，即可計(jì)算得該干流及其各管段的初選管徑值，該值為其允許的最小管徑值。

第二步，利用驗(yàn)算規(guī)定四，根據(jù)公式（4）的子公式（即計(jì)算流速的子公式）可以計(jì)算出管系中各管段及各干流的最大允許管徑值。

第三步，根據(jù)產(chǎn)品庫(kù)的可用產(chǎn)品規(guī)格，以及上述計(jì)算中得到的各管段最小、最大管徑值，生成一個(gè)如表1所示的“允許管徑矩陣表”，并在表中填入管系中各個(gè)干流及管段的允許管徑（即最大最小管徑間的所有可選管徑）。由于各管段的流量及管材參數(shù)等已知，所以可計(jì)算出各管段在各允許管徑下的坡度沿程損失（即水力坡降，利用公式（3））、局部阻力損失（利用公式（4）），并填寫到表1所示的“允許管徑矩陣表”中。

第四步，針對(duì)各個(gè)干流，利用上述“允許管徑矩陣表”，找到一組各干流的管徑組合，使之滿足以下三個(gè)條件：

①干流的管徑必須是在“允許管徑矩陣表”中。

②上游干流管徑不大于下游干流管徑。

③使最遠(yuǎn)端分系統(tǒng)滿足驗(yàn)算規(guī)定且其總靜態(tài)損失（等于該分系統(tǒng)各管段的沿程損失及局部阻力損失之和，分別用公式（3）、公式（4）計(jì)算）最大。

并把找到的各干流管徑組合作為相應(yīng)管段的新的初選管徑（最小值），同時(shí)簡(jiǎn)化“允許管徑矩陣表”，即去掉各干流及相應(yīng)管段中比新的最小值更小的管徑的相關(guān)數(shù)據(jù)。

5.2 計(jì)算實(shí)際設(shè)計(jì)管徑

第一步，從最上游的三通管開(kāi)始往下游方向，依次優(yōu)化各三通管的兩個(gè)入口管段的管徑，使之滿足驗(yàn)算規(guī)定二。由于當(dāng)前管系的管徑設(shè)置已經(jīng)滿足驗(yàn)算規(guī)定一，所以只需按以下方法進(jìn)行局部微調(diào)：

1）分別計(jì)算三通管兩個(gè)入口處的內(nèi)壓（利用公式（5））。

2）比較兩個(gè)內(nèi)壓的大小。

3）若兩個(gè)入口內(nèi)壓未滿足驗(yàn)算規(guī)定二，則對(duì)內(nèi)壓偏小的入口，往大調(diào)整一級(jí)入口管段的管徑。

4）重復(fù)上述操作直到該三通處的兩個(gè)入口內(nèi)壓滿足驗(yàn)算規(guī)定二。

第二步，計(jì)算懸吊管與立管交點(diǎn)處的內(nèi)壓（利用公式（5）），若該處內(nèi)壓（為負(fù)壓）未滿足驗(yàn)算規(guī)定三，則逐級(jí)調(diào)大該交點(diǎn)處的入口管段的管徑，直到交點(diǎn)處的內(nèi)壓滿足驗(yàn)算規(guī)定三。

第三步，計(jì)算管系排出口處的流速（利用公式（4）計(jì)算流速的子公式），若其流速未滿足驗(yàn)算規(guī)定五，則逐級(jí)調(diào)大排出口所在管段的管徑，直到滿足驗(yàn)算規(guī)定五。

6 完成管系設(shè)計(jì)

至此，水力計(jì)算全部完成，得到了已優(yōu)化好的管系各管段最終管徑值。接著，根據(jù)上述計(jì)算好的各管段的管徑，查找產(chǎn)品庫(kù)，找到管徑最接近的三通管或彎管，使之匹配管段的管徑。并根據(jù)需要，添加相應(yīng)異徑管，使管系的相鄰管件之間可以完全吻合套接。

然后，在本設(shè)計(jì)方法的實(shí)例系統(tǒng)中，刷新計(jì)算機(jī)繪圖窗口上的管系圖，使之與上述設(shè)計(jì)優(yōu)化后得到的數(shù)據(jù)一致。

最后，系統(tǒng)自動(dòng)生成最終優(yōu)化好的管系設(shè)計(jì)圖及相應(yīng)的水力計(jì)算表。設(shè)計(jì)人員檢查確認(rèn)無(wú)誤后，啟動(dòng)材料計(jì)算程序，輸出工程圖紙、計(jì)算表和施工材料清單。

7 結(jié)束語(yǔ)

上述虹吸式屋面雨水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，以計(jì)算機(jī)為工具，將水力計(jì)算及條件驗(yàn)算融合到屋面雨水排水系統(tǒng)的平面圖繪制過(guò)程中，形成了一個(gè)虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)。本辦法使用固定圖符來(lái)表示所繪制的排水系統(tǒng)的管件，在輔助繪圖過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，管件只需放置在管系圖的某一點(diǎn)附近，即可被自動(dòng)安置入管系中，無(wú)須通過(guò)人工方式逐一去挪移和對(duì)接接頭，提高了繪圖效率。本辦法巧妙地安排了水力計(jì)算的參數(shù)初值及合規(guī)驗(yàn)算的次序和方法，通過(guò)生成各管段及各干流所允許的最小、最大管徑，利用“允許管徑矩陣表”方法進(jìn)一步優(yōu)化各干流最小管徑，使后續(xù)的管系優(yōu)化過(guò)程只需單向地往大調(diào)整管徑，并且調(diào)整次數(shù)少，避免了水力計(jì)算過(guò)程的遞歸反復(fù)，從而大大地提高推算管徑的效率，并使自動(dòng)生成的管系最簡(jiǎn)省。在計(jì)算得各管段及干流的最小允許管徑和利用驗(yàn)算規(guī)定四計(jì)算得最大允許管徑，進(jìn)而獲得所有可選管徑后，按水流方向，依次調(diào)節(jié)各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（即三通、懸吊管與立管交點(diǎn)、排出口）的入口管段的管徑，使之滿足節(jié)點(diǎn)壓力平衡條件，即驗(yàn)算規(guī)定二、驗(yàn)算規(guī)定三和驗(yàn)算規(guī)定五，即可完成最終管徑的選定。然后，在確定管系的所有管段管徑后，能夠自動(dòng)地添加彎管、三通管、異徑管等管件，無(wú)須人工干預(yù)，使管系按最優(yōu)可用管件無(wú)縫套接。最后，可直接輸出設(shè)計(jì)的工程圖紙、水力計(jì)算表和施工材料清單。

本設(shè)計(jì)方法能極大地節(jié)省虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所需要的腦力、體力和時(shí)間，更精確地設(shè)計(jì)出滿足水力計(jì)算驗(yàn)算規(guī)定的最經(jīng)濟(jì)節(jié)省的屋面雨水排水系統(tǒng)?？紤]到實(shí)際工作中，各設(shè)計(jì)單位一般都是基于電子版的建筑物設(shè)計(jì)圖，并使用與建筑設(shè)計(jì)相似的通用軟件（如AutoCAD）來(lái)規(guī)劃設(shè)計(jì)屋面雨水系統(tǒng)的布局圖，然后再通過(guò)水力計(jì)算來(lái)確定雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。下一步，我們將研究建筑設(shè)計(jì)軟件的數(shù)據(jù)文件規(guī)格與接口，爭(zhēng)取從建筑設(shè)計(jì)軟件生成的雨水系統(tǒng)布局圖中，直接識(shí)別出管系模型，從而進(jìn)一步提高本文設(shè)計(jì)方法的自動(dòng)化程度，使設(shè)計(jì)人員無(wú)需用不同的設(shè)計(jì)軟件重復(fù)繪制雨水系統(tǒng)管系平面圖，更加省時(shí)省力地迅速獲得與建筑物相應(yīng)的虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)。

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