橫滑式單元幕墻防水設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

柯廣隆

1 引言

與普通構(gòu)件式幕墻相比單元式幕墻具有：現(xiàn)場(chǎng)安裝速度快、施工周期短、單元構(gòu)件采用電腦控制加工中心在工廠內(nèi)完成加工、工廠化加工程度高，加工質(zhì)量好、施工無需腳手架、現(xiàn)場(chǎng)施工人員少等特點(diǎn)越來越被市場(chǎng)所接受，目前各高檔辦公寫字樓和超高層建筑普遍均采用單元式幕墻作為其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。但由于單元式幕墻相對(duì)于構(gòu)件式幕墻技術(shù)含量高、構(gòu)造較復(fù)雜，往往出現(xiàn)看似節(jié)點(diǎn)非常相似的單元式幕墻，其結(jié)果有些工程質(zhì)量良好，而有些工程卻發(fā)現(xiàn)滲漏水問題。究其原因主要是目前國內(nèi)幕墻公司雖數(shù)量龐大，但高水平公司不多，設(shè)計(jì)、組裝、施工良莠不齊，有些設(shè)計(jì)人員對(duì)單元式幕墻防水原理未能正確理解，在設(shè)計(jì)中僅對(duì)其他設(shè)計(jì)人員或公司的圖紙不管對(duì)錯(cuò)進(jìn)行簡單縮放照抄。經(jīng)不完全的統(tǒng)計(jì)，有相當(dāng)大比例單元式幕墻樣品在實(shí)驗(yàn)室中水密性、氣密性不合格，需經(jīng)修改設(shè)計(jì)才能滿足要求。盡管如此在實(shí)際工程還是有相當(dāng)數(shù)量的滲漏水幕墻，甚至有些嚴(yán)重漏水的單元式幕墻最終不得不全部打膠封閉堵漏。

2 典型橫滑式單元幕墻構(gòu)造

典型的橫滑式單元式幕墻是由塵密線、水密線、氣密線和多個(gè)等壓腔體構(gòu)成（如圖 1～2）。

塵密線是幕墻第一道密封線，作用是阻擋灰塵及大部分的雨水進(jìn)入前等壓腔體，通常是由相鄰兩單元的膠條相互搭接實(shí)現(xiàn)。

水密線是幕墻第二道密封線，作用是阻擋少量已進(jìn)入前等壓腔的雨水及冷凝水進(jìn)入后等壓腔，它與塵密線構(gòu)成前等壓腔。

圖1

圖2

氣密線是幕墻第三道密封線，其作用是阻止空氣滲透，確保隔絕室內(nèi)、外空氣。它與水密線構(gòu)成后等壓腔。

3 幕墻滲漏成因和防水原理

眾所周知幕墻發(fā)生滲漏需同時(shí)滿足三個(gè)條件：

①必須要有水；②有產(chǎn)生滲漏水的縫隙；③有使水滲入縫隙的動(dòng)力（包括氣流、壓力差、重力、和表面張力與毛細(xì)作用）由于水和縫隙在幕墻中是不可避免存在，因此控制第3條件各種作用因素才可取得防止幕墻滲漏效果。

在橫滑式單元幕墻中表面張力與毛細(xì)作用引起滲漏很難發(fā)生；重力和動(dòng)能作用引起滲漏通常可采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式加以控制解決；而氣流、壓力差則是由風(fēng)引起的很難控制，為此許多專家學(xué)者進(jìn)行了深入研究分析提出了著名的“雨幕原理”和在實(shí)際應(yīng)用中常用的“等壓原理”，其本質(zhì)就是使縫隙兩側(cè)壓力平衡來阻止雨水的滲透。其理論在實(shí)際應(yīng)用是在幕墻中設(shè)一與室外空氣壓力差為零的空腔，消除室外空氣壓力大于空腔內(nèi)空氣壓力將雨水壓人幕墻內(nèi)的動(dòng)力，我們把這一空腔體稱為“等壓腔”。

4 橫滑式單元幕墻防水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 幕墻型材斷面合理設(shè)計(jì)

型材斷面的設(shè)計(jì)對(duì)單元幕墻設(shè)計(jì)及其重要，直接影響整個(gè)幕墻的各種性能，在設(shè)計(jì)中必須要綜合考慮各方面的影響因素，尤其是安全性、水密性和氣密性。其中安全性可通過型材斷面和力學(xué)計(jì)算獲得保證，在此不做詳述；水密性需根據(jù)“雨幕原理”、“等壓原理”正確設(shè)計(jì)等壓腔。

4.1.1 塵密線設(shè)計(jì)

塵密線是幕墻阻擋灰塵和大部分雨水進(jìn)入的第一道防線，同時(shí)也是外等壓腔的一部分，所以其密封性極為重要，在幕墻設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能采用相對(duì)來說密封良好且相互間產(chǎn)生一定變形接觸面積大的橢圓狀密封膠條（如圖1）或雙舌狀密封膠條（如圖2）。單舌狀密封膠條（如圖3），在遇到大風(fēng)時(shí)單舌狀密封膠條很容易被掀起，使“前等壓腔”瞬間消失。

圖3

4.1.2 水密線設(shè)計(jì)

水密線是單元式幕墻又一重要的防線也是設(shè)計(jì)插接式單元幕墻最易出現(xiàn)錯(cuò)誤發(fā)生滲漏的部位。水密線設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)：①因?yàn)閱卧鍓K間是插接連接，其幕墻板塊豎、橫框上的水密線密封膠條不能與普通幕墻那樣在同一平面上；②上單元板塊豎框下端需要被銑切一部分，同時(shí)必須保證被銑切加工后的缺口部位應(yīng)與下單元板塊上橫框接插翅上的密封膠條形成的連接必須是連續(xù)完整的密封連接（如圖4），確保插接式單元板塊橫、豎框交接部位接插密封的完整性。

4.1.3 氣密線設(shè)計(jì)

圖4 前置密封線

經(jīng)兩道等壓腔以及合理的排水，在幕墻氣密線處已不存在水，但因等壓腔緣故無法實(shí)現(xiàn)氣密，需要由氣密線來實(shí)現(xiàn)阻止和隔絕空氣滲透。

氣密線設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①板塊間必須能夠形成閉合；②避免氣密線膠條參與傳力，且在氣密線壁處不允許有工藝孔；③在十字接口處需放置止水閉合海綿等措施防止漏氣。

4.2 排水設(shè)計(jì)

4.2.1 等壓腔設(shè)置

在自然界中由于風(fēng)引起壓力是不斷變化的，導(dǎo)致等壓腔壓力平衡很容易被打破，因此在幕墻設(shè)計(jì)中宜設(shè)置成2個(gè)以上等壓腔體減小后等壓腔壓力不平衡，另外由于等壓腔體的阻擋作用可使動(dòng)能雨水的動(dòng)能喪失，使雨水無法進(jìn)一步深入，只能在重力的作用下向下墜落。

前等壓腔設(shè)置：在前擋水膠條（塵密線）開排水口使前等壓腔與室外環(huán)境形成等壓。

后等壓腔設(shè)置：在上橫框設(shè)置橫向排水管與豎框相通，使后等壓腔與前等壓腔形成等壓。

4.2.2 單元幕墻排水設(shè)計(jì)

利用重力原理將單元上橫框設(shè)計(jì)成向幕墻方向前低后高的坡度并設(shè)置有組織的排水系統(tǒng)（如圖5），其排水原理：進(jìn)入前等壓腔的雨水一部分通過第一道密封線（塵密線）隨重力作用下排出，另一部分進(jìn)入后等壓腔的雨水通過上橫框第一道插接翅根部設(shè)置的橫向排水管及相應(yīng)的排水孔排至單元豎框的前等壓腔并將水排到下層單元，實(shí)現(xiàn)向外排水。通過設(shè)置有組織排水系統(tǒng)，可很大程度的防止空氣壓力差將雨水倒灌入等壓腔內(nèi)，提高幕墻系統(tǒng)的防水性能。

圖5 有組織的排水系統(tǒng)示意圖

封口板（過橋）長度通常不小于200mm，其作用不僅是封堵插接式單元幕墻上、下、左、右四個(gè)板塊間內(nèi)、外貫穿的空洞，還承擔(dān)傳遞這四個(gè)板塊的荷載，因此在設(shè)計(jì)時(shí)須對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與剛度校核。封口板（過橋）安裝需要用密封膠將其周邊與橫框交接部位密封。另外，在橫框前端接縫處還需鋪1.5mm厚鋁合金披水板，同樣用密封膠密封。

4.2.3 密封膠條設(shè)計(jì)

影響單元幕墻水密性、氣密性以及使用耐久性還與密封膠條的材質(zhì)、斷面形式以及延伸率、壓縮量、硬度密切相關(guān)。目前單元式幕墻密封膠條主要是具有良好綜合密封性能的三元乙丙（EPDM）膠條，通常單元幕墻用膠條的含膠率為35%左右，由于EPDM橡膠牌號(hào)較多，性能以及適用的環(huán)境、氣候也各不相同，在膠條設(shè)計(jì)時(shí)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓ぷ鳝h(huán)境、氣候選用不同的EPDM、合理斷面結(jié)構(gòu)、壓縮比和硬度。對(duì)于非專業(yè)的幕墻設(shè)計(jì)可通過與膠條供應(yīng)商進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，充分利用膠條材料的優(yōu)良性能。

4.2.4 其他要點(diǎn)

（1）單元板塊四邊框連接接合處須加膠后再用螺釘連接鎖緊且螺釘頭須打膠密封，防止雨水從邊框的各個(gè)鎖緊孔處滲入。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能少開工藝孔，幕墻工藝孔若密封不好或失效很容易產(chǎn)生滲漏。

（3）型材設(shè)計(jì)時(shí)盡可能減少零件數(shù)量，以便減少板塊組裝所形成的縫隙。

（4）慎用開口型材，開口型材幕墻相對(duì)閉口型材幕墻成本低，曾被大量使用，但開口型材受力計(jì)算較復(fù)雜，在大跨度或較大荷載作用下豎框桿件接插部位易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致密封效果降低。

5 結(jié)束語

單元式幕墻防水設(shè)計(jì)須“防”與“排”相結(jié)合，“防”的依據(jù)是“雨幕原理”和“等壓原理”，關(guān)鍵技術(shù)是水密線位置及設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)要正確理解插接部位同時(shí)也是幕墻的密封部位且須保證其密封連續(xù)不可間斷；“排”即組織有效的排水系統(tǒng)。另外需指出幕墻的是防水性能不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)同時(shí)還與幕墻現(xiàn)場(chǎng)施工安裝、材料、加工、拼裝等各種因素有關(guān)，在實(shí)際工程中必須對(duì)每個(gè)工序進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制把關(guān)才能最大限度的提高幕墻防水性能。