單元式幕墻防水系統的細節重塑

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內比較普及的構造形式，因其安裝方便，施工快捷，抗震性好，被越來越多的業主、施工單位所接受和使用，也被大量的幕墻業內熟悉和掌握。但是由于單元式幕墻的高度工廠加工特性，使得前期的細節工作顯得非常重要，對設計人員的素質要求也非常高。但綜觀行業內的實際情況，不少項目在實踐中，就因為設計缺陷、細節不完善、加工指導不到位所產生的偏差、工廠組裝粗糙或安裝漏項等原因出現了漏水、保溫性能不好、結構錯位等問題，極大影響了用戶的正常使用，給業主帶來了一定的經濟損失，對幕墻行業也造成了極為不利的負面影響。

通過參與國際競爭、承攬國際業務的項目實踐，我們在與加拿大方面密切合作的過程中，深深體會到了國外業主和顧問對細節完美的追求，重要地方甚至是對細節進行重塑，密切貼合國際標準和項目實際，所有的努力對項目的最終投入運營形成了技術和管理保障，這些國際同行和他們的建筑管理體系，值得國內幕墻界探討和學習。

2 項目概況

加拿大素里紀念醫院醫護樓位于加拿大的13750 96th Avenue, Surrey，B.C.，是醫院類新建項目，整個建筑由主樓（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，其中單元式幕墻面積約9000m2。玻璃幕墻系統為國內設計、采購、加工、單元組裝，海運至加拿大工地安裝。幕墻采用了先進、成熟的單元式系統，通過對系統內部細部構造精心設計、改進，使幕墻在保證建筑立面要求的前提下，不僅具有優良的氣密性、水密性、抗風壓能力，而且達到了較高的環保節能要求，充分展示了先進的現代幕墻建筑技術。

按照與外方的項目合同，整個項目采用的建筑材料按國內方便采購和符合承攬合同的做法，以BS8118英國規范為合同的主要執行標準，在與外方的幾輪磋商后，最終雙方確認了主要材料：

（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，內充氬氣，層間不見光部位增加鋁背板遮擋，具有良好的隔音降噪、陽光控制、減少熱傳遞的功能。

（3）結構膠及密封膠：GE公司硅酮結構膠及硅酮密封膠，膠體粘著力強，延伸率高。

（4）密封膠條和墊塊：密封膠條和墊塊采用硅橡膠，抗老化性能更優異。

項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，單元寬度1500mm，單元高度4290mm，見光位玻璃高1400mm，非見光位玻璃高度2890mm（見圖1）。

圖1

板塊重量約350kg。系統為橫滑插接形式，混凝土樓板頂面設槽式預埋件，結構施工時同步預埋。單元板塊通過連接件掛接在混凝土樓板上，依靠T型螺栓與轉接件相連，使得豎龍骨為拉彎構件，整棟樓按帶懸臂的多跨梁綜合計算，受力形式明確、合理（見圖2）。

圖2

3 系統防水構造與結構重塑

防水的細節都是幕墻設計的重點，出于防水性是針對現有幕墻詬病最多的，項目外方對于防水性的細節也是最為擔心的，這和我們的想法一致，雙方通過共同的數輪討論，投標階段的防水設計幾乎完全予以構造，最終得到了一個為雙方所能滿意的方案。

3.1 防水細節設計

系統前期一致選用的是橫滑型單元系統，橫梁設導向孔，在豎料內壁通過自攻螺釘與立柱形成整體，典型的橫剖和縱剖節點形式如圖3所示。

圖3

橫梁空腔部分由立柱封閉，滑槽凸出立柱板塊，在板塊拼接部位會形成滑槽缺失，因此設置了專門蓋板填補，現場通過密封膠固定和密封，上單元下框可以在槽內自由滑動，安裝板塊之間封口做法如圖4。

圖4

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

圖5

（1）塵密線。固定于一側單元板塊具有彈性和壓縮量的膠條，當板塊插接就位即搭接于相鄰單元板塊，為阻擋灰塵設計的一道密封線，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，通過幕墻表面的少量漏水可以越過這條線，進入單元幕墻的等壓腔，通過立柱內部腔體排到底座橫梁水槽中，使得進入等壓腔的水被有組織的排出，沒有繼續進入室內的能力，達到阻水的目的。

（3）氣密線。設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致幕墻系統氣密性降低，從而達不到理想的保溫效果。豎料采用較薄的通長蘑菇膠條，在插接后變形壓緊，填滿公、母料間隙，形成密閉線條，阻斷內外空氣流動，保證系統的氣密性（如圖7）。

圖7

所有細節設計都是基于以上理論進行修正或改良，避免大量雨水進入，同時也設置合理通道導出少量雨水。

3.2 防水結構計算設計

結構安全性對氣密、水密性影響是巨大的，單薄的型材往往導致板塊變軟，受到風壓作用下，變形量很大，密封膠條的配合處于放松狀態，從而密封失效，出現漏水、漏氣等現象。但是過于笨重的型材立柱又是不經濟的，因此，調整型材細部構造，尋找到最合理的受力截面，是設計人員關鍵的一步。

按照項目的實踐經驗，即使是滿足使用強度和變形需要的幕墻體系，在受到超過密封膠體系的變形后，結構也會產生滲漏造成進水，而且是無法根治的漏水，投標中我們提交的結構體系設計已經考慮了該可能性，并受到業主的青睞。在項目進入施工圖階段，我們也著重完善了結構的計算，并充分考慮到結構變形對防水的影響。

通過分析單元組成，建筑分格，采用多跨梁形式計算，風荷載按照1.8kN/m2計算，計算簡圖如圖8。

圖8

通過計算，發現8層樓板間的支座部位彎矩最大，超過型材 設計范圍，因此在局部增加了鋼板進行加固。加固范圍僅限于8F彎矩較大部位，而鉸接點彎矩為零，因而立柱靠近鉸接點1000處均未加固。調整后的立柱變形為16.2mm，滿足4290/175 =24.5mm的要求，計算結果如圖9。

圖9

根據科學計算的結果，組織了對結構體系的重新審核，雙方根據建筑模型的比較分析，對結構上的細節進行了重構。

4 防水構造的加工重塑

施工圖階段的細節設計是幕墻承包的主要環節，作為設計、加工一體的幕墻行業來說，加工圖階段和生產中的技術指導，也是非常重要的環節。

優秀的防水構造體系除了施工圖階段的細節構造外，加工圖是形成產品的直接依據。防水作為幕墻的細節的體現，對保障防水性的加工重塑，整個設計管理流程上，通過強化重點部位和重點環節，實現了防水構造的加工重塑。

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粘接形成的強附著力阻止了水的通過形成防水作用，但是，不少建筑用料不符合國家標準，表面涂層附著力不強或氧化膜過薄、過厚，都有可能導致密封膠粘接失效而產生裂縫。因此，中外方在參與加工圖編制和設計管理的過程中，已經充分考慮到這些影響，通過有設計主管參與的技術試驗，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件，項目執行中也提出了設計參與審核和驗收，一起參與并由設計全程主控，充分保證實現幕墻的設計目的。

4.2 加工圖中的接縫防水

除了插接部位系統設計上考慮多重防水，單元加工組裝時拼接縫的防水密封也是至關重要的，根據滲水可能的路徑，在相應橫、豎料拼接處所不得不產生的縫隙逐一進行抹膠密封，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先考慮。水在進入縫隙的過程，會形成沖刷和腐蝕，因此，需要形成一個連續可靠的處理方案，以減少加工組裝過程的。

為了保證這些接縫的可靠性，克服施工中存在的偶然性，設計在端部涂抹膠，實現整體性防水，而整個防水用的抹膠，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、水和風的顯著破壞，或整個端部高度內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

組裝過程中，不少細節的連接也是依靠密封膠來實現防水的，加工圖設計中對這些連接部件的先后順序有一個充分的預估和演示，并全程跟蹤樣板制作，中外方對安裝流程的探討和研究，在加工圖設計中，預先考慮到了防水設計中的組裝順序后，可以有效保證這些接縫的防水（如圖12）。

圖12 組裝過程需抹膠密封節點示意圖

4.3 加工圖中的緊固點防水

防水的發生除了在結構體系的分析構造上實現，設計要求對每個開孔位置的緊固件實現全部防水。

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

圖13 邊柱底部密封節點示意圖

圖14 玻璃組框前角部涂膠密封

總之，優秀的加工圖設計、加工審核和設計全程參與復審，是保證整個項目防水結構順利實施的有效手段，這些，都促成了項目的順利投入使用。

5 幕墻防水構造的設計控制

設計控制是整個幕墻承包商管理制度的基礎，所有環節進入加工圖后，雖然算是正式實現產出了，但是全程、全員的再審查，可以保證細節的不疏忽。根據設計控制計劃，實現全流程的設計保障也是幕墻防水構造得以順利實施的必不可少的措施。

設計控制需要對整體進行把關，而大型項目的設計分工合作是基本的管理手段，如何實現技術要點的充分應用，對不同設計小組圖紙的細分和匯總，尤其是核心問題的整體把握和事后再審視，是必不可少的提高產品質量的手段。

再審視分成兩個階段：

第一是主體結構分解后的再審視，資深的設計主管人員要對整個細節重新組合。項目在整個建筑立面圖中，對于不同加工分區結合位置進行了著重管理，這些也是外方控制的重點。

第二是加工圖階段后期的再審視，設計主管和安裝隊伍需要對整個設計和安裝流程予以全程演示評估，尋找遺漏的環節。外方對整個加工圖參與的不多，但是對于安裝的全流程予以了明確，既便于施工承包商內部的管理，也促進了與現場的溝通。

加強設計控制和再審核管理，成為了項目順利實現的一個有力武器。

6 結論和啟示

不同類型的幕墻施工方法對于行業內的資深人員來說，都是比較常見的。主體構造設計完成后，一個完整的幕墻隨即展現在了設計師們的眼前。但是，幕墻的施工質量和幕墻的使用壽命，則是這些設計師們所無法看到，也無法預測到的。優秀的資深的項目管理和設計團隊，通過對細節的重塑，卻能對未來的項目進行預期，這些細節的謹慎處理，可以重塑項目的生命。

細節的缺失，是當今中國幕墻行業高產出環境下的一個致命的而又無法避免的缺陷。本項目中外方執行過程中對細節的把握和全流程的管理，給了我們一些啟示，做起來不難，但是真正全流程執行下來，對于提高行業威望、抬高企業聲譽是百利無一害的。

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

[2] 黃本才.結構抗風原理及應用.同濟大學出版社，2001.

[3] 易日.使用ANSYS6.0進行靜力學分析.北京大學出版社，2002.

[4] 趙西安.建筑幕墻工程手冊.中國建筑工業出版社，2002.

[5] 胡慶偉.幕墻安裝工程質量竣工資料實例.同濟大學出版社，2006.

[6] 陸志良.空氣動力學.北京航空航天大學出版社，2009.

[7] 趙振興.水力學.清華大學出版社，2010.

[8] （美）科茲納.項目管理最佳實踐方法——達成全球卓越表現.電子工業出版社，2011.