探討單元式幕墻節(jié)點設(shè)計的若干問題及處理措施

姜海峰 李忠生

摘要：單元式幕墻系統(tǒng)設(shè)計具有較高的技術(shù)含量，直接關(guān)系到幕墻的經(jīng)濟性、安全性、工藝性、功能性、施工及可維護(hù)性。然而系統(tǒng)設(shè)計非常復(fù)雜，它涉及到許多專業(yè)方面的知識。從大多數(shù)幕墻測試的過程來看，單元式幕墻在測試過程中存在不同程度這樣或那樣的問題。其中水密性、氣密性是比較突出的問題。說明幕墻在防水系統(tǒng)設(shè)計上存在一定缺陷。本文就單元式幕墻節(jié)點設(shè)計中存在的問題進(jìn)行簡要分析，同時也探討了節(jié)點設(shè)計中存在問題的解決措施。

關(guān)鍵詞：單元式幕墻；節(jié)點設(shè)計；存在問題；解決措施

中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、單元式幕墻的概述

隨我國高層/超高層建筑物的增多而增多，幾乎哪里有高層建筑哪里就有各種幕墻。國外發(fā)達(dá)國家幕墻業(yè)經(jīng)歷百余年的歷史，而在我國僅用了十多年時間即迎頭趕上。而單元式幕墻（見圖1），是指由各種墻面板與支承框架在工廠制成完整的幕墻結(jié)構(gòu)基本單位，直接安裝在主體結(jié)構(gòu)上的建筑幕墻。

幕墻按其材料可分為鋁合金玻璃幕墻，鋁板幕墻，鋼板幕墻、石板幕墻、陶瓷板幕墻以及用上述材料組合而成的組合式幕墻。按結(jié)構(gòu)形式可分為：有框幕墻、隱框幕墻和半隱框幕墻。而單元式幕墻主要可分為：單元式幕墻和半單元式幕墻又稱堅挺單元式幕墻，半單元式幕墻詳分又可分為：立挺分片單元組合式幕墻，窗間墻單元式幕墻。近幾年尤以隱框鋁合金玻璃幕墻發(fā)展為最快。由于上述各種幕墻使建筑物路面建筑造型新穎多變，虛實對比強烈，環(huán)境色彩鮮艷明快，給人們以喜聞樂見的建筑藝術(shù)形象，使城市增加了無窮的魅力。

單元式幕墻的優(yōu)勢及特點

隨著社會經(jīng)濟和建筑市場的不斷發(fā)展，幕墻市場對于高水準(zhǔn)、高質(zhì)量和高等級的幕墻設(shè)計提出了更高要求。同時，各種新的幕墻結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)。而國內(nèi)近幾年新建造的幕墻從制作安裝上均屬于框架式幕墻，這項技術(shù)在國際上已有十幾年歷史。目前，國際上最先進(jìn)的幕墻為“單元式”幕墻，而這種幕墻的主要特點為：在幕墻加工廠制作好幕墻的單元板塊，設(shè)計制作要求很嚴(yán)，屬于高科技技術(shù)，在我國屬新技術(shù)。單元式幕墻近兩年在國內(nèi)已開始興起，現(xiàn)在國內(nèi)有兩個廠家能系統(tǒng)完成設(shè)計制作安裝任務(wù)，國外公司兩年來已在國內(nèi)建造單元式幕墻約四十萬平米左右，并且要價很高，甚至高出框架式幕墻一倍左右，基本上壟斷了國內(nèi)“單元式”幕墻市場。其設(shè)計優(yōu)勢主要是在設(shè)計、計算、管理上均較簡單容易，能承受較大的安裝誤差。同時由于構(gòu)件小、設(shè)計計算簡單及制作方便的特點，在工地上容易存放，并且安裝系統(tǒng)有彈性和安裝時不需要很長的準(zhǔn)備時間。另外，目前就單元式幕墻的開發(fā)設(shè)計而言，由于企業(yè)工作方式和工作技術(shù)水準(zhǔn)還存在著一定的差異而無法滿足市場需求，與市場發(fā)展中存在著嚴(yán)重的脫節(jié)現(xiàn)象，以致于在工作的過程中存在著嚴(yán)重的水密性不達(dá)標(biāo)問題，進(jìn)而影響了單元式幕墻在當(dāng)前建筑工程項目中的推廣與應(yīng)用。

單元式幕墻節(jié)點設(shè)計中存在的問題

3.1、單元式幕墻系統(tǒng)未設(shè)計好排水系統(tǒng)

單元式幕墻利用等壓原理，通過幕墻主、橫梁的對插，形成內(nèi)、外兩個空腔，內(nèi)、外腔通過幕墻橫梁的泄水孔達(dá)到等壓，在沒有壓力差作用下，雨水不會進(jìn)入內(nèi)腔但在室外風(fēng)壓變化瞬時，內(nèi)、外腔存在壓力差。加上單元式幕墻單元板塊是在廠房里制作、組裝完成的，能在現(xiàn)場直接安裝到建筑主體結(jié)構(gòu)上。無論是插接還是對接，單元板塊在上下左右以及單元板塊“十字”接口處均需要密封處理。如何從系統(tǒng)設(shè)計中處理好這些自由縫是解決單元式幕墻水密性的關(guān)鍵。由于縫隙腔內(nèi)外的氣壓差是雨水滲漏的主要動力，因此要求縫隙空腔內(nèi)的氣壓與室外氣壓相等，以防止內(nèi)外空氣壓力差將雨水壓入腔內(nèi)。

3.2、單元立柱的膠條未考慮系統(tǒng)的氣密性及水密性

在單元式幕墻的系統(tǒng)設(shè)計中，膠條的設(shè)計也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。它決定了單元式幕墻的水密性、氣密性以及幕墻防水性能的耐久性。目前工程上所用的膠條都存在一些問題。一般情況下，由于膠條的加工、安裝及單元板塊現(xiàn)場安裝過程中出現(xiàn)的誤差等原因，最外層的膠條相互之間的密封性能會減弱，同時影響了整個幕墻系統(tǒng)的氣密性及水密性能。

3.3、型材斷面構(gòu)造設(shè)計的合理性

在設(shè)計中，對型材斷面的選擇與參數(shù)的控制是十分重要的，是整個工程領(lǐng)域中的核心。型材斷面的設(shè)計不僅決定著單元式幕墻施工安全和施工效益，而且更是直接關(guān)系著其工藝和功能的發(fā)揮。另外，單元式幕墻板塊加工、安裝隱形力控制很重要，幕墻板塊在受荷載、氣溫、濕度作用下導(dǎo)致玻璃自爆。幕墻板塊加工、安裝質(zhì)量差，直接影響到板塊的防滲漏效果。因此，在一般情況下，設(shè)計過程中還要對于其物理性進(jìn)行全面總結(jié)與深入分析，統(tǒng)計其相關(guān)的物理參數(shù)，進(jìn)而為設(shè)計工作人員提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3.4、單元板塊的設(shè)計未考慮好幕墻防火系統(tǒng)的現(xiàn)場施工

現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)剪力墻、后砌磚墻或內(nèi)裝的施工是在幕墻施工之前進(jìn)行的。由于單元板塊在室外施工的技術(shù)很成熟，這種情況是能滿足施工要求的，但還是要考慮好防火系統(tǒng)的現(xiàn)場施工。在單元板塊、室內(nèi)裝修都完成的情況下，現(xiàn)場無法滿足防火系統(tǒng)的安裝。

4、單元式幕墻節(jié)點設(shè)計中存在問題的解決措施

4.1、單元式幕墻防水系統(tǒng)的節(jié)點設(shè)計要點

目前，單元式幕墻在設(shè)計中存在著各種不同程度的難題與隱患。就設(shè)計要點來看，其存在的水密性和氣密性問題較為突出。同時，這些問題的存在也表明單元式幕墻設(shè)計工作還存在著一定的缺陷與不足，需要我們在工作中進(jìn)行深入總結(jié)與分析。傳統(tǒng)的單元幕墻系統(tǒng)單元上橫梁的內(nèi)、外腔直接通過泄水孔連通且基本在同一標(biāo)高，雨水在壓力差作用下從外腔沿泄水孔進(jìn)入內(nèi)腔，當(dāng)較多雨水進(jìn)到內(nèi)腔時，有可能從內(nèi)層密封膠條處滲進(jìn)室內(nèi)；有組織排水單元幕墻系統(tǒng)中，內(nèi)、外腔不直接連通，而是在上單元橫梁處設(shè)置橫向排水管，進(jìn)入內(nèi)腔的滲漏水通過泄水孔排到橫向排水管，再經(jīng)過排水孔并沿著主梁外豎腔排放，到下層單元上橫梁外腔處向外排出，通過有組織排水，能提高幕墻系統(tǒng)的防水性能。

4.2、膠條合理設(shè)計

由于膠條的加工、安裝及單元板塊現(xiàn)場安裝過程中出現(xiàn)的誤差等原因，最外層的膠條相互之間的密封性能會減弱，同時影響了整個幕墻系統(tǒng)的氣密性及水密性能。因此，第一層的披水膠條應(yīng)采用圓形，且其截面應(yīng)加大，以能滿足連接功能，在單元板塊對插后，膠條相互之間擠壓形成第一層而且很重要的密封層。另外，膠條的材質(zhì)、延伸率、壓縮量以及斷面形式都很關(guān)鍵。單元式幕墻密封性膠條主要是三元乙丙（EPDM）膠條，這種材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐氣候老化性、耐熱老化性、耐水性，還具有較好的耐化學(xué)藥品性，可以長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環(huán)境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號，不同的牌號各有不同的特點，因此，可以說三元乙丙橡膠的化學(xué)成分及配方?jīng)Q定了膠條的使用環(huán)境和工作性能。

4.3、型材加工的設(shè)計

單元式型材加工，主要是單元式立柱橫梁，加工時注意開孔、避位、銑口的位置，與其他型材組合縫隙預(yù)留1mm，以免拼裝誤差導(dǎo)致板塊不密合。預(yù)留螺絲孔徑要滿足表1所示條件：

4.4、防火層設(shè)計

層間防火隔斷應(yīng)在板塊安裝到位后施工。首先將鍍鋅鋼板彎折到實際尺寸，將防火棉固定在鍍鋅鋼板上，鍍鋅鋼板一面與混凝土梁采用射釘固定，另一面與幕墻板塊中橫梁螺釘固定。確保固定邊有翻折，在翻折處必須用防火膠填補，防火棉必須密實到位。另外，應(yīng)在設(shè)計單元系統(tǒng)的過程中將結(jié)構(gòu)梁前面的面板設(shè)計成后裝系統(tǒng)，即是將后裝的面板設(shè)計成小單元系統(tǒng)，當(dāng)工廠加工完整個框架并組裝其他面板后，連同后裝的小單元板塊運至現(xiàn)場，然后吊裝單元板塊固定在結(jié)構(gòu)上，之后安裝防火系統(tǒng)，最后將小單元板塊固定到單元板塊的相應(yīng)位置并打膠密封，整套工作完成。

5、結(jié)束語

對于單元式幕墻，設(shè)計、加工和施工都是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)密不可分，形成有機整體。各環(huán)節(jié)的失誤都將會給后續(xù)環(huán)節(jié)造成巨大損失。所以在項目管理中，對各環(huán)節(jié)的把控尤為重要。設(shè)計、加工和施工管理一定要把握基本原則，對關(guān)鍵部位工程質(zhì)量要嚴(yán)格控制，以過程精品保證工程精品，不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高幕墻工程的品質(zhì)。

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