淺談幕墻防水設計

岳亮 程鵬

摘 要：介紹了幕墻發生滲漏的三大主要因素，介紹了雨幕原理和等壓原理，并分別以框架幕墻和單元幕墻為例，介紹了完全密封和結構化防水兩種防水設計思想，以及結構化防水在具體設計中的一些要點。

關鍵詞：水密性；雨幕原理；等壓原理；結構化防水

引言

幕墻在建筑行業中可謂后起之秀，依靠現代機械加工技術，幕墻以其高精度、高集成化、高工廠化，在現代建筑特別高端建筑中占據了越來越重要的地位。幕墻的核心技術性能包括氣密性、水密性、抗風壓變形性。本文就水密性的設計理論做以整理探討。

幕墻的水密性，即雨水滲漏性能是幕墻的重要性能之一，幕墻雨水滲漏性能是指在風雨同時作用下，幕墻阻擋雨水透過的能力。

幕墻發生滲漏的主要因素有：（1）幕墻面上有縫隙；（2）縫隙周圍有水；（3）有使水通過縫隙進入幕墻內部的作用。這三個因素缺一，滲漏就不會發生。如果將這三個要素的效應減少到最低程度，則滲漏就能降低到最小程度。這就是幕墻水密性的理論基礎。比較著名的就是“雨幕原理”和 “等壓原理”。

1 雨幕原理

雨幕原理假定墻體外表面為一層“幕”，研究如何阻止雨水或雪融水透過這層幕的機理。它的研究范圍包括：縫隙或孔洞影響、重力作用、毛細作用、表面張力的影響、風運動能的影響、壓力差的作用等。據此開發出合理的解決方案，達到成功阻止水滲漏的目的。

2 等壓原理

等壓原理的核心思想是“雨幕”兩側的壓力達到平衡，消除滲漏三要素中的“作用”，尤其是風壓的作用。實際應用中，真正達到等壓并非易事，如自然界中風速是隨機的，造成的波動風壓很難使“雨幕”兩側時時等壓。

這兩種理論有聯系又有區別，實際工程中常結合使用。依據三大要素和兩種理論，建筑幕墻的防水設計先后經歷了三個階段：完全密封（Front Sealed）、收集儲存（Mass or Storage）和結構化防水（雨幕原理和等壓原理）。完全密封和結構化防水分別較明顯的對應于框架幕墻（又稱構件幕墻）和單元幕墻。由于幕墻技術傳入我國時在國外已發展了相當長時間，收集儲存這種設計方式其時已被摒棄，故而在我國幕墻工程中幾乎沒有應用。

（1）框架幕墻（Stick Built System）+完全密封

框架幕墻由于其成本低廉和技術門檻低，目前在我國應用廣泛。其防水思想也相對簡單直接，幾乎只針對滲漏三要素中的第一點——縫隙。因此許多低端幕墻在施工中只奉行兩個字——“打膠”。通過調整膠縫寬度和深度、發泡棒的位置、施膠界面的清潔等手段，來確保密封膠能夠有效的消除所有外露縫隙。

受此思路影響，個別幕墻施工單位甚至忽視了幕墻變形性能和豎框收集排水的設計，使得完全密封方式原本就存在的耐久性差的缺點更加明顯和嚴重，在一段時間內影響了幕墻這一新興舶來品在業主心中的印象，阻礙了幕墻在我國建筑市場的發展。正確的框架幕墻節點，應做到有效的集水及排水，在豎框中設置導排裝置，根據不同形式的豎框規格，隨型材截面設計相應的集水槽，使整個系統形成上下等壓腔；選取合理的間隔距離，設置排水孔，將通過豎框收集的滲水排出室外。

（2）單元幕墻（Unitized System）+結構化防水

單元式幕墻系統是目前國際上應用比較廣泛的一種幕墻結構系統，單元板塊可以全部在工廠車間內進行組裝完成，組裝精度高，安裝速度快，施工周期短；可以與土建主體結構同步施工，縮短建筑施工周期；結構化防水，逐級減壓原理，防雨水滲漏和空氣滲透性能良好；板塊接縫處全部采用EPDM膠條搭接密封；板塊之間為柔性連接，抗震能力強、變形性能好。單元式幕墻的設計原理是通過單元幕墻的插接構造及擋水膠條的設置，構成幕墻的塵密線、水密線和氣密線（依工程要求不同，可能增加或減少密封線），使板塊的插接部位形成多個與室外大氣環境相通的等壓腔（不少于兩個等壓腔），從而使進入等壓腔內的少量雨水可以靠重力順利排出室外，保證幕墻靠近室內側的氣密線部位沒有水的存在，實現幕墻優良的水密性能。

擋水膠條是結構化防水的重點，在正常狀態下應具有一定的壓縮量，從而保證單元板塊在溫度等外力作用下發生位移和變形時，擋水膠條仍具有一定密封能力。單元幕墻應合理設計密封膠條，保證在整個系統中無密封間斷點存在，尤其在上下左右相鄰的四個單元板塊形成的“+”字的交點處。上橫框頂設置披水膠條是一種常見的技術處理方式，水平貫通的披水膠條將上下層單元分隔為兩個防水區域，一方面避免了排水壓力的層層累積和過高豎腔造成的“煙囪效應”，另一方面裝“+”字節點轉化為兩個“丁”字節點，簡化了水流分析。

結構化防水是幕墻防水技術走向成熟的標志，通過綜合運用雨幕原理和等壓原理，從幕墻節點結構設計入手，“允許水通過幕墻表面滲入，并能將水合理組織排出”，相對于完全密封的被動防水技術，結構化防水是幕墻防水技術的主動階段。

就像大禹治水一樣，“堵”不如“疏”。允許少量水滲入，使得幕墻可以使用更加靈活的型材和膠條斷面來實現更多更好的建筑功能。通過塵密線、氣密線、水密線三道防線兩道等壓腔，逐層削弱使水通過縫隙進入幕墻內部的作用，達到解決第三要素的效果。

這樣的防水方式不但可以容許個別位置措施不到位引起的局部缺陷，還能使幕墻在發生溫度或外力引起的一定范圍內的變形時，仍能保持有效工作。這種防水方式是目前建筑幕墻的主流設計方式。

然而結構化防水方式仍然不能稱為完全成熟。這種防水方式需要對型材和膠條斷面進行復雜的分析，特別是橫豎框的交接非常復雜，“+”字交叉處常成為防水薄弱點。很多防水節點仍然需要安裝的人員的責任心作為保證。防水實驗初試成功率低，需要反復修整才能通過實驗，大大延長了設計周期。

盡管幕墻防水設計仍有很長的路要走，但我們看到，幕墻發展的前景是光明的，在一代又一代幕墻從業者的努力下，必然愈加成熟。