單元式幕墻防水系統(tǒng)的細(xì)節(jié)重塑

彭淑娟

（上海恒利益建裝潢工程有限公司，上海 200000）

1 前言

單元式幕墻是目前行業(yè)內(nèi)比較普及的構(gòu)造形式，因其安裝方便，施工快捷，抗震性好，被越來(lái)越多的業(yè)主、施工單位所接受和使用，也被大量的幕墻業(yè)內(nèi)熟悉和掌握。但是由于單元式幕墻的高度工廠加工特性，使得前期的細(xì)節(jié)工作顯得非常重要，對(duì)設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)要求也非常高。但綜觀行業(yè)內(nèi)的實(shí)際情況，不少項(xiàng)目在實(shí)踐中，就因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷、細(xì)節(jié)不完善、加工指導(dǎo)不到位所產(chǎn)生的偏差、工廠組裝粗糙或安裝漏項(xiàng)等原因出現(xiàn)了漏水、保溫性能不好、結(jié)構(gòu)錯(cuò)位等問(wèn)題，極大影響了用戶的正常使用，給業(yè)主帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)幕墻行業(yè)也造成了極為不利的負(fù)面影響。

通過(guò)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、承攬國(guó)際業(yè)務(wù)的項(xiàng)目實(shí)踐，我們?cè)谂c加拿大方面密切合作的過(guò)程中，深深體會(huì)到了國(guó)外業(yè)主和顧問(wèn)對(duì)細(xì)節(jié)完美的追求，重要地方甚至是對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行重塑，密切貼合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目實(shí)際，所有的努力對(duì)項(xiàng)目的最終投入運(yùn)營(yíng)形成了技術(shù)和管理保障，這些國(guó)際同行和他們的建筑管理體系，值得國(guó)內(nèi)幕墻界探討和學(xué)習(xí)。

2 項(xiàng)目概況

加拿大素里紀(jì)念醫(yī)院醫(yī)護(hù)樓位于加拿大的13750 96th Avenue, Surrey，B.C.，是醫(yī)院類(lèi)新建項(xiàng)目，整個(gè)建筑由主樓（9層）和裙樓（3層）組成，總建筑面積37000m2。主樓玻璃幕墻采用單元式玻璃幕墻和框架石材幕墻系統(tǒng)，其中單元式幕墻面積約9000m2。玻璃幕墻系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、加工、單元組裝，海運(yùn)至加拿大工地安裝。幕墻采用了先進(jìn)、成熟的單元式系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部細(xì)部構(gòu)造精心設(shè)計(jì)、改進(jìn)，使幕墻在保證建筑立面要求的前提下，不僅具有優(yōu)良的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓能力，而且達(dá)到了較高的環(huán)保節(jié)能要求，充分展示了先進(jìn)的現(xiàn)代幕墻建筑技術(shù)。

按照與外方的項(xiàng)目合同，整個(gè)項(xiàng)目采用的建筑材料按國(guó)內(nèi)方便采購(gòu)和符合承攬合同的做法，以BS8118英國(guó)規(guī)范為合同的主要執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，在與外方的幾輪磋商后，最終雙方確認(rèn)了主要材料：

（1）鋁材：采用6063-T6鋁合金型材，表面氟碳噴涂。橫梁和立柱均為63.5mm×133mm的截面形式。

（2）玻璃：6+12A+6中空Low-E鋼化玻璃，內(nèi)充氬氣，層間不見(jiàn)光部位增加鋁背板遮擋，具有良好的隔音降噪、陽(yáng)光控制、減少熱傳遞的功能。

（3）結(jié)構(gòu)膠及密封膠：GE公司硅酮結(jié)構(gòu)膠及硅酮密封膠，膠體粘著力強(qiáng)，延伸率高。

（4）密封膠條和墊塊：密封膠條和墊塊采用硅橡膠，抗老化性能更優(yōu)異。

項(xiàng)目的不同部位有不同的做法，出于建筑的普遍性和重要性而言，我們選用建筑主樓為例，該位置的幕墻是隱框單元式玻璃幕墻系統(tǒng)，單元寬度1500mm，單元高度4290mm，見(jiàn)光位玻璃高1400mm，非見(jiàn)光位玻璃高度2890mm（見(jiàn)圖1）。

圖1

板塊重量約350kg。系統(tǒng)為橫滑插接形式，混凝土樓板頂面設(shè)槽式預(yù)埋件，結(jié)構(gòu)施工時(shí)同步預(yù)埋。單元板塊通過(guò)連接件掛接在混凝土樓板上，依靠T型螺栓與轉(zhuǎn)接件相連，使得豎龍骨為拉彎構(gòu)件，整棟樓按帶懸臂的多跨梁綜合計(jì)算，受力形式明確、合理（見(jiàn)圖2）。

圖2

3 系統(tǒng)防水構(gòu)造與結(jié)構(gòu)重塑

防水的細(xì)節(jié)都是幕墻設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，出于防水性是針對(duì)現(xiàn)有幕墻詬病最多的，項(xiàng)目外方對(duì)于防水性的細(xì)節(jié)也是最為擔(dān)心的，這和我們的想法一致，雙方通過(guò)共同的數(shù)輪討論，投標(biāo)階段的防水設(shè)計(jì)幾乎完全予以構(gòu)造，最終得到了一個(gè)為雙方所能滿意的方案。

3.1 防水細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)前期一致選用的是橫滑型單元系統(tǒng)，橫梁設(shè)導(dǎo)向孔，在豎料內(nèi)壁通過(guò)自攻螺釘與立柱形成整體，典型的橫剖和縱剖節(jié)點(diǎn)形式如圖3所示。

圖3

橫梁空腔部分由立柱封閉，滑槽凸出立柱板塊，在板塊拼接部位會(huì)形成滑槽缺失，因此設(shè)置了專門(mén)蓋板填補(bǔ)，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)密封膠固定和密封，上單元下框可以在槽內(nèi)自由滑動(dòng)，安裝板塊之間封口做法如圖4。

圖4

作為功能性設(shè)計(jì)，單元式幕墻的氣密和水密始終是第一位的考量指標(biāo)，本系統(tǒng)仍然是利用幕墻中最廣泛采用的雨幕原理，設(shè)置了三道密封防線（如圖5）。

圖5

（1）塵密線。固定于一側(cè)單元板塊具有彈性和壓縮量的膠條，當(dāng)板塊插接就位即搭接于相鄰單元板塊，為阻擋灰塵設(shè)計(jì)的一道密封線，起到阻擋灰塵和披水的作用（如圖6）。

圖6

（2）水密線。作為單元幕墻的重要防線，通過(guò)幕墻表面的少量漏水可以越過(guò)這條線，進(jìn)入單元幕墻的等壓腔，通過(guò)立柱內(nèi)部腔體排到底座橫梁水槽中，使得進(jìn)入等壓腔的水被有組織的排出，沒(méi)有繼續(xù)進(jìn)入室內(nèi)的能力，達(dá)到阻水的目的。

（3）氣密線。設(shè)置單元中最后一道膠條，避免由于等壓腔和室外基本上相通，水密線不能阻止空氣的滲透而導(dǎo)致幕墻系統(tǒng)氣密性降低，從而達(dá)不到理想的保溫效果。豎料采用較薄的通長(zhǎng)蘑菇膠條，在插接后變形壓緊，填滿公、母料間隙，形成密閉線條，阻斷內(nèi)外空氣流動(dòng)，保證系統(tǒng)的氣密性（如圖7）。

圖7

所有細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)都是基于以上理論進(jìn)行修正或改良，避免大量雨水進(jìn)入，同時(shí)也設(shè)置合理通道導(dǎo)出少量雨水。

3.2 防水結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)安全性對(duì)氣密、水密性影響是巨大的，單薄的型材往往導(dǎo)致板塊變軟，受到風(fēng)壓作用下，變形量很大，密封膠條的配合處于放松狀態(tài)，從而密封失效，出現(xiàn)漏水、漏氣等現(xiàn)象。但是過(guò)于笨重的型材立柱又是不經(jīng)濟(jì)的，因此，調(diào)整型材細(xì)部構(gòu)造，尋找到最合理的受力截面，是設(shè)計(jì)人員關(guān)鍵的一步。

按照項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，即使是滿足使用強(qiáng)度和變形需要的幕墻體系，在受到超過(guò)密封膠體系的變形后，結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生滲漏造成進(jìn)水，而且是無(wú)法根治的漏水，投標(biāo)中我們提交的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮了該可能性，并受到業(yè)主的青睞。在項(xiàng)目進(jìn)入施工圖階段，我們也著重完善了結(jié)構(gòu)的計(jì)算，并充分考慮到結(jié)構(gòu)變形對(duì)防水的影響。

通過(guò)分析單元組成，建筑分格，采用多跨梁形式計(jì)算，風(fēng)荷載按照1.8kN/m2計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8。

圖8

通過(guò)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)8層樓板間的支座部位彎矩最大，超過(guò)型材 設(shè)計(jì)范圍，因此在局部增加了鋼板進(jìn)行加固。加固范圍僅限于8F彎矩較大部位，而鉸接點(diǎn)彎矩為零，因而立柱靠近鉸接點(diǎn)1000處均未加固。調(diào)整后的立柱變形為16.2mm，滿足4290/175 =24.5mm的要求，計(jì)算結(jié)果如圖9。

圖9

根據(jù)科學(xué)計(jì)算的結(jié)果，組織了對(duì)結(jié)構(gòu)體系的重新審核，雙方根據(jù)建筑模型的比較分析，對(duì)結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)進(jìn)行了重構(gòu)。

4 防水構(gòu)造的加工重塑

施工圖階段的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)是幕墻承包的主要環(huán)節(jié)，作為設(shè)計(jì)、加工一體的幕墻行業(yè)來(lái)說(shuō)，加工圖階段和生產(chǎn)中的技術(shù)指導(dǎo)，也是非常重要的環(huán)節(jié)。

優(yōu)秀的防水構(gòu)造體系除了施工圖階段的細(xì)節(jié)構(gòu)造外，加工圖是形成產(chǎn)品的直接依據(jù)。防水作為幕墻的細(xì)節(jié)的體現(xiàn)，對(duì)保障防水性的加工重塑，整個(gè)設(shè)計(jì)管理流程上，通過(guò)強(qiáng)化重點(diǎn)部位和重點(diǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了防水構(gòu)造的加工重塑。

4.1 材料的界面防水

密封膠是幕墻防水的主要材料之一，膠體與鋁型材表面通過(guò)粘接形成的強(qiáng)附著力阻止了水的通過(guò)形成防水作用，但是，不少建筑用料不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，表面涂層附著力不強(qiáng)或氧化膜過(guò)薄、過(guò)厚，都有可能導(dǎo)致密封膠粘接失效而產(chǎn)生裂縫。因此，中外方在參與加工圖編制和設(shè)計(jì)管理的過(guò)程中，已經(jīng)充分考慮到這些影響，通過(guò)有設(shè)計(jì)主管參與的技術(shù)試驗(yàn)，避免了界面防水不利的可能性。

另外，擋水膠條、披水板等主要防水構(gòu)件，項(xiàng)目執(zhí)行中也提出了設(shè)計(jì)參與審核和驗(yàn)收，一起參與并由設(shè)計(jì)全程主控，充分保證實(shí)現(xiàn)幕墻的設(shè)計(jì)目的。

4.2 加工圖中的接縫防水

除了插接部位系統(tǒng)設(shè)計(jì)上考慮多重防水，單元加工組裝時(shí)拼接縫的防水密封也是至關(guān)重要的，根據(jù)滲水可能的路徑，在相應(yīng)橫、豎料拼接處所不得不產(chǎn)生的縫隙逐一進(jìn)行抹膠密封，確保接縫位置的整體。

這些接縫受加工精度的影響，在正偏差接觸的位置接縫偏小，而負(fù)偏差的位置，接縫較大，大小不一的接縫，需要在加工圖中予以預(yù)先考慮。水在進(jìn)入縫隙的過(guò)程，會(huì)形成沖刷和腐蝕，因此，需要形成一個(gè)連續(xù)可靠的處理方案，以減少加工組裝過(guò)程的。

為了保證這些接縫的可靠性，克服施工中存在的偶然性，設(shè)計(jì)在端部涂抹膠，實(shí)現(xiàn)整體性防水，而整個(gè)防水用的抹膠，不得阻礙排水口位置。端部抹膠防水相較于表面的簡(jiǎn)單抹膠，可以承受自然降水和暴雨影響下水的沖刷，即使表面抹膠層受到紫外線、水和風(fēng)的顯著破壞，或整個(gè)端部高度內(nèi)的有效膠體仍可以有效阻水，并可保證一定壽命的使用期限（如圖10、圖11）。

圖10 單元式型材端部抹膠示意

圖11 單元板塊密封組裝示意

組裝過(guò)程中，不少細(xì)節(jié)的連接也是依靠密封膠來(lái)實(shí)現(xiàn)防水的，加工圖設(shè)計(jì)中對(duì)這些連接部件的先后順序有一個(gè)充分的預(yù)估和演示，并全程跟蹤樣板制作，中外方對(duì)安裝流程的探討和研究，在加工圖設(shè)計(jì)中，預(yù)先考慮到了防水設(shè)計(jì)中的組裝順序后，可以有效保證這些接縫的防水（如圖12）。

圖12 組裝過(guò)程需抹膠密封節(jié)點(diǎn)示意圖

4.3 加工圖中的緊固點(diǎn)防水

防水的發(fā)生除了在結(jié)構(gòu)體系的分析構(gòu)造上實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)要求對(duì)每個(gè)開(kāi)孔位置的緊固件實(shí)現(xiàn)全部防水。

玻璃與主體幕墻框架之間的緊固連接也是防水的重要環(huán)節(jié)，加工圖中也要規(guī)定這些防水的處理（如圖13、圖14）。

圖13 邊柱底部密封節(jié)點(diǎn)示意圖

圖14 玻璃組框前角部涂膠密封

總之，優(yōu)秀的加工圖設(shè)計(jì)、加工審核和設(shè)計(jì)全程參與復(fù)審，是保證整個(gè)項(xiàng)目防水結(jié)構(gòu)順利實(shí)施的有效手段，這些，都促成了項(xiàng)目的順利投入使用。

5 幕墻防水構(gòu)造的設(shè)計(jì)控制

設(shè)計(jì)控制是整個(gè)幕墻承包商管理制度的基礎(chǔ)，所有環(huán)節(jié)進(jìn)入加工圖后，雖然算是正式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出了，但是全程、全員的再審查，可以保證細(xì)節(jié)的不疏忽。根據(jù)設(shè)計(jì)控制計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)全流程的設(shè)計(jì)保障也是幕墻防水構(gòu)造得以順利實(shí)施的必不可少的措施。

設(shè)計(jì)控制需要對(duì)整體進(jìn)行把關(guān)，而大型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)分工合作是基本的管理手段，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)要點(diǎn)的充分應(yīng)用，對(duì)不同設(shè)計(jì)小組圖紙的細(xì)分和匯總，尤其是核心問(wèn)題的整體把握和事后再審視，是必不可少的提高產(chǎn)品質(zhì)量的手段。

再審視分成兩個(gè)階段：

第一是主體結(jié)構(gòu)分解后的再審視，資深的設(shè)計(jì)主管人員要對(duì)整個(gè)細(xì)節(jié)重新組合。項(xiàng)目在整個(gè)建筑立面圖中，對(duì)于不同加工分區(qū)結(jié)合位置進(jìn)行了著重管理，這些也是外方控制的重點(diǎn)。

第二是加工圖階段后期的再審視，設(shè)計(jì)主管和安裝隊(duì)伍需要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)和安裝流程予以全程演示評(píng)估，尋找遺漏的環(huán)節(jié)。外方對(duì)整個(gè)加工圖參與的不多，但是對(duì)于安裝的全流程予以了明確，既便于施工承包商內(nèi)部的管理，也促進(jìn)了與現(xiàn)場(chǎng)的溝通。

加強(qiáng)設(shè)計(jì)控制和再審核管理，成為了項(xiàng)目順利實(shí)現(xiàn)的一個(gè)有力武器。

6 結(jié)論和啟示

不同類(lèi)型的幕墻施工方法對(duì)于行業(yè)內(nèi)的資深人員來(lái)說(shuō)，都是比較常見(jiàn)的。主體構(gòu)造設(shè)計(jì)完成后，一個(gè)完整的幕墻隨即展現(xiàn)在了設(shè)計(jì)師們的眼前。但是，幕墻的施工質(zhì)量和幕墻的使用壽命，則是這些設(shè)計(jì)師們所無(wú)法看到，也無(wú)法預(yù)測(cè)到的。優(yōu)秀的資深的項(xiàng)目管理和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)對(duì)細(xì)節(jié)的重塑，卻能對(duì)未來(lái)的項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)期，這些細(xì)節(jié)的謹(jǐn)慎處理，可以重塑項(xiàng)目的生命。

細(xì)節(jié)的缺失，是當(dāng)今中國(guó)幕墻行業(yè)高產(chǎn)出環(huán)境下的一個(gè)致命的而又無(wú)法避免的缺陷。本項(xiàng)目中外方執(zhí)行過(guò)程中對(duì)細(xì)節(jié)的把握和全流程的管理，給了我們一些啟示，做起來(lái)不難，但是真正全流程執(zhí)行下來(lái)，對(duì)于提高行業(yè)威望、抬高企業(yè)聲譽(yù)是百利無(wú)一害的。

[1] Principles of Cutain Walling，Kawneer White Ppaper.1999.

[2] 黃本才.結(jié)構(gòu)抗風(fēng)原理及應(yīng)用.同濟(jì)大學(xué)出版社，2001.

[3] 易日.使用ANSYS6.0進(jìn)行靜力學(xué)分析.北京大學(xué)出版社，2002.

[4] 趙西安.建筑幕墻工程手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[5] 胡慶偉.幕墻安裝工程質(zhì)量竣工資料實(shí)例.同濟(jì)大學(xué)出版社，2006.

[6] 陸志良.空氣動(dòng)力學(xué).北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

[7] 趙振興.水力學(xué).清華大學(xué)出版社，2010.

[8] （美）科茲納.項(xiàng)目管理最佳實(shí)踐方法——達(dá)成全球卓越表現(xiàn).電子工業(yè)出版社，2011.