單元式幕墻設(shè)計(jì)原理的防滲漏要點(diǎn)探析

黎紹 蔡廣劍

摘要：近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層和超高層項(xiàng)目的不斷增加，越來(lái)越多的項(xiàng)目開(kāi)始采用單元式幕墻。但是由于設(shè)計(jì)和施工的良莠不齊，單元式幕墻的質(zhì)量問(wèn)題也令人擔(dān)憂，其中最突出的問(wèn)題就是單元式幕墻水密性系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的缺陷，本人根據(jù)多年的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)單元式幕墻防水構(gòu)造設(shè)計(jì)的要點(diǎn)提出一些自己的看法和意見(jiàn)，供幕墻設(shè)計(jì)工作人員進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧侥粔?；防水原理特點(diǎn)；設(shè)計(jì)

前言

如今，建筑幕墻是目前國(guó)內(nèi)建筑工程主要的外墻結(jié)構(gòu)，是集功能、技術(shù)與藝術(shù)為一體的綜合性建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建筑市場(chǎng)的不斷發(fā)展，各種幕墻形式層出不窮，通過(guò)多方面的比較分析，單元式幕墻以先進(jìn)性構(gòu)造防水理念和先進(jìn)性施工理念成為幕墻設(shè)計(jì)工作人員研究的重點(diǎn)，從而成為引導(dǎo)市場(chǎng)、指導(dǎo)發(fā)展的關(guān)鍵。但是就目前單元式幕墻的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)而言，由于幕墻企業(yè)工作方式和技術(shù)水準(zhǔn)還存在著一定的差異，已建的部分項(xiàng)目中存在著嚴(yán)重的漏水問(wèn)題，極大地限制了單元式幕墻在當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目中的推廣與應(yīng)用。

1.單元式幕墻的設(shè)計(jì)理念

單元式幕墻在國(guó)內(nèi)高層和超高層項(xiàng)目中運(yùn)用廣泛，相對(duì)其他類型的幕墻來(lái)說(shuō)，單元式幕墻具有加工質(zhì)量高，防水性能好，施工周期短的特點(diǎn)，所以保證單元式幕墻的高質(zhì)量、高效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此我們必須完善技術(shù)設(shè)計(jì)，針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、創(chuàng)新以彌補(bǔ)不足，爭(zhēng)取研究更先進(jìn)的技術(shù)使單元式幕墻在保證質(zhì)量的同時(shí)向環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展，為人類創(chuàng)造更大的便利和效益。

2.單元式幕墻防水設(shè)計(jì)原理

水密性一直以來(lái)都是建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工的重點(diǎn)，尤其是在幕墻節(jié)點(diǎn)工程中，這種現(xiàn)象表現(xiàn)的尤為明顯，其水密性高低直接影響著工程質(zhì)量與施工效率。根據(jù)目前的工程項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，多數(shù)工程項(xiàng)目在施工的過(guò)程中仍存在著水密性不佳和漏水現(xiàn)象。為了解決幕墻工程中存在的水密性問(wèn)題，多數(shù)學(xué)者與工作人員對(duì)防水原理進(jìn)行了深入總結(jié)與分析，并提出了相對(duì)完整的設(shè)計(jì)理論和知識(shí)。目前較為常見(jiàn)的主要有雨幕原理和壓力平衡原理。

單元幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于雨幕和等壓原理，在接縫部位內(nèi)部設(shè)有空腔，在其外表面即“雨幕”的內(nèi)側(cè)的壓力在所有部位上一直要保持和室外氣壓相等，以使外表面兩側(cè)處于等壓狀態(tài)。要取得壓力平衡需有意使開(kāi)口處于敞開(kāi)狀態(tài)，使外壁后面留有的空腔與室外空氣流通，來(lái)達(dá)到壓力平衡。

幕墻發(fā)生滲漏要具備三個(gè)要素：①幕墻面上要有縫隙；②縫隙周圍要有水；③有使水通過(guò)縫隙進(jìn)入幕墻內(nèi)部的作用力。這三個(gè)要素中如果缺少一項(xiàng)目滲漏就不會(huì)發(fā)生，如果將這三個(gè)要素的效應(yīng)減少到最低程度，則滲漏可降低到最小程度。在外壁，水和縫隙是無(wú)法消除的，只有通過(guò)消除作用力來(lái)使水不通過(guò)外壁縫隙進(jìn)入等壓腔。在內(nèi)壁，縫隙和作用（特別是壓差）不能消除，要達(dá)到內(nèi)壁不滲漏，則要使水淋不到內(nèi)壁，這正好由外壁（雨幕）發(fā)揮的效應(yīng)來(lái)達(dá)到，外壁內(nèi)、外側(cè)等壓，水進(jìn)不了等壓腔，就沒(méi)有水淋到內(nèi)壁，內(nèi)壁縫隙周圍沒(méi)有水，內(nèi)壁就不會(huì)發(fā)生滲漏，這樣單元式幕墻對(duì)插部位就不會(huì)有水滲入室內(nèi)了。這個(gè)設(shè)計(jì)的核心原理就是外壁（雨幕）內(nèi)、外側(cè)等壓，使雨水進(jìn)不了等壓腔，達(dá)到內(nèi)壁縫隙周圍無(wú)水，即在內(nèi)壁消除滲漏三要素中水的因素來(lái)達(dá)到整體單元式幕墻接縫體系不滲漏。但是要達(dá)到完全等壓是困難的，甚至在某些情況下是做不到的，這是由于外壁上壓力是由風(fēng)引起的，這種由風(fēng)引起的壓力在時(shí)間上和空間上都是動(dòng)態(tài)變化的。由陣風(fēng)所形成的風(fēng)壓變化，使外壁兩側(cè)的壓力隨之變化。在陣風(fēng)波動(dòng)的瞬間，外壁內(nèi)外兩側(cè)壓力是不等的（即等壓腔內(nèi)壓力與室外壓力不相等），要通過(guò)空氣流通來(lái)平衡，風(fēng)壓隨高度增加，有時(shí)幕墻外表面也有局部（邊角、頂部）呈負(fù)風(fēng)壓狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)開(kāi)口處風(fēng)壓不等或一處為正風(fēng)壓另一處為負(fù)風(fēng)壓時(shí)，等壓腔內(nèi)壓力約為兩個(gè)開(kāi)口處風(fēng)壓（負(fù)風(fēng)壓）的平均值，雨水總是沿著壓力降方向滲入，外側(cè)壓力大于等壓腔壓力的開(kāi)口處就會(huì)有雨水滲入等壓腔，因此應(yīng)該考慮雨幕層（外壁）必然有少數(shù)偶然滲漏的可能，這樣就要使已滲入等壓腔的水即時(shí)排出至室外。這樣單元式幕墻接縫處防水構(gòu)造要在外壁具有防止大量雨水滲入的能力，對(duì)少量滲入等壓腔的雨水能即時(shí)排出，使水淋不到內(nèi)壁，在內(nèi)壁消除滲漏三要素中水的因素，從而達(dá)到雨水不滲漏到室內(nèi)的目的。

3.單元式幕墻防水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前，單元式幕墻在設(shè)計(jì)中存在著各種不同程度的難題與隱患。就設(shè)計(jì)要點(diǎn)來(lái)看，其存在的水密性和氣密性問(wèn)題較為突出。同時(shí)，這些問(wèn)題的存在也表明單元式幕墻設(shè)計(jì)工作還存在著一定的缺陷與不足，需要我們?cè)诠ぷ髦羞M(jìn)行深入總結(jié)與分析。單元式幕墻防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮塵密線、水密線和氣密線的設(shè)計(jì)。

1）塵密線。為阻擋灰塵設(shè)計(jì)的一道密封線。我們通過(guò)單元板塊文詞外側(cè)的密封膠條和批水膠條來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2）水密線。它是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)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)入等壓腔水將被有組織的平常排出，沒(méi)有繼續(xù)進(jìn)入室內(nèi)的能力，達(dá)到阻水的目的。有時(shí)為了提高幕墻的水密性能，也可能同時(shí)設(shè)置多道水密線。

3）氣密線。它也是單元幕墻的重要防線，由于水密線和氣密線之間的等壓腔和室外基本上是相通的，因此水密線不能阻止空氣的滲透，阻止空氣的滲透任務(wù)由最后一道防線一氣密線來(lái)完成。我們通過(guò)設(shè)置氣密膠條和閉孔海綿條來(lái)達(dá)到氣密要求。

4.為防止單元式幕墻滲漏在設(shè)計(jì)及施工中注意的關(guān)鍵點(diǎn)位

單元式幕墻單元板塊在工廠完成加工組裝，在現(xiàn)場(chǎng)建筑主體結(jié)構(gòu)上直接掛裝。單元組件上、下框（左、右框）對(duì)插形成組合桿，完成單元組件間接縫，最終形成整幅幕墻。因?yàn)閱卧侥粔κ峭ㄟ^(guò)對(duì)插完成接縫，所以在上、下、左、右四個(gè)單元連接點(diǎn)上必然有一個(gè)四個(gè)單元組件對(duì)插件均不能到達(dá)的地方，此處必然有一個(gè)內(nèi)外貫穿的洞，如何處理好十字接縫位置的密封是單元式幕墻設(shè)計(jì)中必須解決好的問(wèn)題。我們可以從以下2個(gè)方面進(jìn)行分析：

4.1在斷面構(gòu)造設(shè)計(jì)上要科學(xué)合理

材料的斷面的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，它決定了單元式幕墻的安全性，工藝性。同時(shí)還決定了單元式幕墻的其他物理性能。但是設(shè)計(jì)師在幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程中往往只是重點(diǎn)考慮了型材斷面的設(shè)計(jì)安全性，而忽視了型材斷面對(duì)其他性能的貢獻(xiàn)。因此單元幕墻的雨水滲漏現(xiàn)象非常多，單元板塊在上下左右以及單元板塊“十字”接口處必須進(jìn)行密封處理，設(shè)計(jì)型材斷面時(shí)應(yīng)同步考慮安全性、工藝性和結(jié)構(gòu)防水性。

1）在設(shè)計(jì)型材斷面時(shí)要將封口構(gòu)造體現(xiàn)在型材上，擠壓出的型材斷面應(yīng)包含有封口構(gòu)造要求。

2）合理設(shè)計(jì)型材端面及型材咬合位置，盡量將水密線與氣密線分離，保證等壓腔發(fā)揮作用。

3）斷面的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮在豎向（或橫向）構(gòu)件上設(shè)置傳遞荷載與作用的專用裝置，盡可能避免氣密線膠條參與傳力。

4）插接式單元幕墻在斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮板塊安裝后插接件之間有不小于15毫米的搭接長(zhǎng)度。

5）斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能考慮減少零件的數(shù)量，使構(gòu)件加工量和加工難度減小，從而保證板塊的組裝質(zhì)量。

6）幕墻板塊的型材斷面應(yīng)考慮盡可能減少種類，同時(shí)也盡量減少零件的組合量，以便減少板塊組裝所形成的縫隙。

4.2合理的膠條設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中，膠條的設(shè)計(jì)也是非常重要的一個(gè)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，工程上所用的膠條大多存在一些問(wèn)題。究其原因是對(duì)膠條的產(chǎn)品性能缺乏了解，膠條的斷面設(shè)計(jì)存在不合理現(xiàn)象。事實(shí)上，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(zhǎng)期在陽(yáng)光、潮濕、寒冷的自然環(huán)境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號(hào)，不同的牌號(hào)各有不同的特點(diǎn)，因此可以說(shuō)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。幕墻用三元乙丙膠條的基本成分為三元乙丙膠，碳黑，活性劑，增塑劑，硫化促進(jìn)劑等。其中膠條的含膠率控制在35%左右，含膠率過(guò)低，材料的力學(xué)性能特別是拉伸強(qiáng)度、回彈性、耐老化性等變差，使用壽命大為縮短。但含膠率過(guò)高，成本會(huì)提高，同時(shí)材料的性能也同樣變差。其中補(bǔ)強(qiáng)劑，硫化劑，增塑劑并不僅僅起到降低成本的作用，只要適量、合理的加入，是能夠改善材料性能的。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)以上的許多要點(diǎn)加以重視之后，利用新技術(shù)、設(shè)計(jì)理念的話，對(duì)解決單元幕墻水密性系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的缺陷及漏水質(zhì)量問(wèn)題都是有著很大的幫助的，望大家共同進(jìn)行研究，集思廣益，將這一問(wèn)題以最科學(xué)、最合理、最實(shí)用、最美觀的方法解決。

參考文獻(xiàn)：

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