談單元式幕墻防水設(shè)計和施工控制重點

徐貴獻

（中國鐵建房地產(chǎn)集團有限公司，北京100010）

談單元式幕墻防水設(shè)計和施工控制重點

徐貴獻

（中國鐵建房地產(chǎn)集團有限公司，北京100010）

單元式幕墻防水設(shè)計要點，包括單元式幕墻的防水設(shè)計和施工的體系，對今后的單元式幕墻的防水體系建設(shè)有重要的參考價值。

單元式幕墻;防水體系;施工要點

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.006

1 單元式幕墻發(fā)展歷程

建筑的外圍護體系不斷發(fā)生改進，就誕生了單元式幕墻體系，現(xiàn)在在超高層建筑中普遍采用單元式幕墻體系，此體系在工廠中加工和拼裝，現(xiàn)場進行組裝，質(zhì)量比較穩(wěn)定。一般單元式幕墻的高度為一層樓高，寬度為1.2～1.5m，每個板塊內(nèi)部構(gòu)件都是在工廠里加工完成，并且各板塊接縫處的處理方式也是在工廠里加工好，單元與單元之間采用的是凹凸鑲嵌的結(jié)構(gòu)形式，即對插形式，所有單元荷載是通過豎框傳送到預(yù)埋件上，然后，通過預(yù)埋件傳送到樓體結(jié)構(gòu)上。單元式幕墻在工廠內(nèi)把每個板塊編好號，運輸?shù)浆F(xiàn)場，然后，根據(jù)各代號進行吊裝安裝。所以,在現(xiàn)場安裝速度比較快，并且在超高層中的抗震性能比一般幕墻要好，并且質(zhì)量普遍較穩(wěn)定，雖然造價比一般幕墻要高，但由于安裝速度快，施工周期短，而且比較節(jié)能，在超高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

單元式幕墻的防水在單元式幕墻的質(zhì)量中尤其顯得重要[1]，因為單元式幕墻一旦滲漏則很難找到滲漏點，所以很難修補，而且當(dāng)單元式幕墻的體系增加泛光照明或者插窗機等構(gòu)造時，就增加了滲漏的隱患，并且單元式幕墻與裙樓之間的交界處以及與屋頂女兒墻的收口處都存在滲漏隱患，與裙樓部分的交接部位，女兒墻部位設(shè)計的拐角位置多，面與面的交匯形式多，如處理不當(dāng)還可能會影響到幕墻的整體性能，特別對幕墻的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓能將產(chǎn)生一定的影響，此部位也應(yīng)重點做好節(jié)點設(shè)計和施工。本文重點談?wù)剢卧侥粔Φ姆浪O(shè)計和施工控制的一些做法。

2 單元式幕墻防水原理

單元式幕墻防水主要是“以堵為主，以排為輔”，目前主要流行的做法是“雨幕原理”和“壓力平衡原理”，此兩者有點相像，但還有所區(qū)別[2]。滲漏主要是要有水源，而且有縫隙，并且有作用力使水沿著縫隙深入內(nèi)部就產(chǎn)生了滲漏，所以，防水就

必須想辦法盡力阻擋水源，把大量的水阻止住，并由于有縫隙的存在，所以就會使有少量進入的水進入，通過增加水走的途徑的長度以及在水流進的途徑上增加防水膠條來阻擋水的滲入，并通過排水槽把水進行回集，然后通過排水口直接排到室外。

雨幕原理是要在單元式幕墻的接縫處設(shè)置空腔，這個空腔要處于開敞的狀態(tài)，與外聯(lián)通，通常的做法是在單元式幕墻的外側(cè)設(shè)置雨屏蔽膠條，此膠條在單元組件的連接處有一開口，這樣就使外表面的內(nèi)側(cè)的壓力會一直保持與室外壓力一樣，這樣外表面的兩側(cè)就處于等壓狀態(tài)，這個外表面就是所謂的雨幕，起到遮擋水的目的。

壓力平衡原理就是雨幕原理在風(fēng)力很小的狀態(tài)下，基本上單元式幕墻的外表面兩側(cè)處于等壓狀態(tài)，則水很難流入到等壓艙。但當(dāng)風(fēng)力比較大時或者有瞬間颶風(fēng)時，則外表面的兩側(cè)壓力不相當(dāng)，則就會有少量的雨水通過縫隙進入到單元式幕墻的內(nèi)部（即等壓艙）。為了阻擋水進入到內(nèi)壁而造成滲漏，就必須阻擋水的流進途徑，并設(shè)置排水孔及時外排。在單元式幕墻的構(gòu)造做法中就設(shè)置了三道防線：第一道為塵密線，主要是在單元式幕墻相鄰單元的膠條相互之間搭接，在單元式幕墻的構(gòu)造做法中把單元之間的搭接處預(yù)留長的膠條，使得搭接后外壁的膠條能交圈，相互單元間安裝好后，防止灰塵或大量的雨水進入到等壓艙；第二道是水密線，就是在等壓腔1和等壓腔2連接處增加一道擋水膠條，它是單元式幕墻的重要防水的防線，由于單元式幕墻的外壁有少量水通過這道線，就擋在第一個等壓艙內(nèi)，并通過幕墻的構(gòu)造做法，設(shè)置有組織的排水途徑，通過有組織的排水口，使少量水進入后可以擋住并有組織的排出（見圖1），達到擋水的目的，使水進入不了內(nèi)壁，起到真正的水密作用；第三道為氣密線，氣密線在單元式幕墻最內(nèi)側(cè)，是阻擋空氣的滲透和進入而設(shè)置的一道防線，也是防滲漏的最后一道防線。一般在水密線與氣密線之間也設(shè)置等壓艙，此等壓艙也在構(gòu)造做法中設(shè)置與外界相連的排水線路，使少量的水進入后能及時外排，并且氣密線能阻擋空氣的進入。由于氣密線是最后一道防線，所以要避免水進入到氣密線上，

圖1 排水路徑拼縫打膠示意圖

單元式幕墻的薄弱環(huán)節(jié)是四個單元交接的十字線，所以此部位要充分考慮構(gòu)造做法，使交接處接縫能嚴(yán)密，通常采用的設(shè)計構(gòu)造為橫鎖式、橫滑式和十字交叉密封結(jié)構(gòu)，最后在十字接縫處設(shè)置海綿膠條，進而封堵構(gòu)造性的小缺陷（見圖2、圖3）。橫滑式構(gòu)造做法更能適應(yīng)超高層結(jié)構(gòu)的應(yīng)變影響，單元幕墻采用橫滑式時，一般構(gòu)造做法就是在單元的上下左右都采用插接型材，安裝時相互之間很好的咬合，并且密閉膠條能很好的交圈，性能比較穩(wěn)定而得到廣泛應(yīng)用。

圖2 單元板塊上下連接縱剖節(jié)點圖（橫向隱框結(jié)構(gòu)）

圖3 單元板塊上下連接縱剖節(jié)點圖（橫向明框結(jié)構(gòu)）

單元式幕墻的防水設(shè)計根據(jù)雨幕壓力平衡原理進行設(shè)計（見圖1）。幕墻單元式板塊間不使用密封膠進行密封，而是采用雨幕原理等壓腔設(shè)計，阻止室外雨水進入室內(nèi)。

圖4a:在外側(cè)壓力較大的情況下，水如何通過縫隙；圖4b:在兩側(cè)壓力相等的情況下，重力作用、動能作用、表面張力作用或毛細作用下的雨水將不會發(fā)生滲漏；圖4c:在建筑的外表

面和內(nèi)表面之間設(shè)置一個連續(xù)的空腔以防止水在氣流和風(fēng)壓作用下的滲漏。壓力平衡墻體有幾個組成要素，包括外皮（雨幕）和內(nèi)側(cè)密封墻以及在兩墻之間的空氣層。

圖4 雨幕壓力平衡構(gòu)造示意圖

壓力平衡的維持主要依靠空氣層，空氣層在外側(cè)應(yīng)當(dāng)不封口。外墻上的密封為強制密封，內(nèi)側(cè)密封為空氣密封。單元板塊左右連接橫剖面節(jié)點圖如圖5所示。

圖5 單元板塊左右連接橫剖節(jié)點圖

3 超高層單元式幕墻的防水應(yīng)對措施

3.1 鋁型材斷面的設(shè)計

1）鋁型材斷面的設(shè)計是防水的重要環(huán)節(jié)，必須要設(shè)計合理的斷面，要使等壓艙充分發(fā)揮作用，把水密線和氣密線盡量分開，而且在空腔內(nèi)設(shè)有組織的排水，使排水孔遠離接縫處，并且避免在內(nèi)腔壁上打孔，采用高精級型材，型材尺寸及允許偏差滿足GB/T 5237—2008規(guī)定的通用標(biāo)準(zhǔn),對插桿件內(nèi)外兩面的平整度要小于0.3mm，一般都設(shè)計為多空腔的型材，抗彎型以及受力性都比較好，盡量把水密線和氣密線分開，保證等壓腔的作用。并應(yīng)考慮單元式板塊搭接時的搭接長度。為了適應(yīng)應(yīng)變的需要，一般設(shè)計時都考慮不小于15mm的搭接縫隙，這樣也便于現(xiàn)場調(diào)節(jié)和安裝，消除尺寸的誤差，保障幕墻的整體穩(wěn)定性，型材設(shè)計時也應(yīng)盡量較少設(shè)計的類型，這樣便于組裝。在加工廠應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)管理，保證單元式幕墻的制作達到標(biāo)準(zhǔn)及滿足防水性能的要求。加工過程中型材嚴(yán)禁亂丟、亂堆。加工現(xiàn)場見圖6。

圖6 單元式幕墻的加工現(xiàn)場圖

3.2 膠條

膠條在防水方面是非常重要的，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。現(xiàn)在膠條普遍采用采用三元乙丙（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，選擇時應(yīng)注意用材所屬區(qū)域，北方和南方的選擇略微不同，要考

慮其延伸度、壓縮比和硬度等參數(shù)。在北方由于溫差較大，而且冬季的氣溫較低，材料的低溫脆性性能對安裝和質(zhì)量影響較大，應(yīng)選擇對低溫下不是很敏感的脆性膠條。對于不同廠家不同型式和樣式的膠條選擇也很重要，圖7為膠條的樣式。膠條必須與型材的鑲嵌咬合要緊密。設(shè)計師也可以根據(jù)型材設(shè)計的型式以及膠條廠家的膠條的樣式，與廠家進行聯(lián)合設(shè)計來提高膠條的性能。一般情況下，氣密線的膠條橫豎都采用同種樣式的的膠條，并且膠條能做到交圈緊密，能夠閉合，來達到氣密性，來滿足防水及熱工性能的要求。

圖7 膠條樣式圖

3.3 密封膠

彈性模量是密封膠（見圖8）的一個重要性能指標(biāo)，指密封膠應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，按密封膠應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征，區(qū)分為高模量、中模量，在給定應(yīng)力的情況下，高模量密封膠發(fā)生的應(yīng)變比中模量小，而大的應(yīng)變在邊界使用條件下，會產(chǎn)生粘接及防水失效。硅酮密封膠的優(yōu)點是在低溫條件下并不變硬，并增大其彈性模量，而其他一些密封材料，隨溫度變化，彈性模量也發(fā)生變化。

圖8 密封膠

密封膠與金屬、非金屬的直接接觸是否防水失效均應(yīng)通過粘接試塊檢驗來驗證。

3.4 對泛光照明的防水構(gòu)造做法

泛光照明必然需要從型材上穿管，穿孔必須在工廠里加工好，并埋設(shè)好管線，孔洞必須加設(shè)密閉膠圈，起到防水的作用，一般情況下不允許在現(xiàn)場進行開孔，在工廠里就把開孔及固定工作做好，在穿孔處做密閉膠圈并做打膠處理，做到防水的膠圈，固定螺絲也要做打膠處理。

3.5 裙樓及女兒墻與單元式幕墻的防水構(gòu)造做法

一般情況下此處的設(shè)計構(gòu)造做法要考慮單元式幕墻安裝的橫梁與裙樓與女兒墻收口的處理，此位置要留有一定的縫隙，一般在15mm左右，做打膠處理。女兒墻還應(yīng)考慮墻頂壓頂處理并有一定的坡度，翻邊基本都放在立面上。

3.6 加工過程防水質(zhì)量控制

1）加工中，應(yīng)著重檢查玻璃周圈密封膠是否形成完整封閉一圈，保證壓差下水不進入室內(nèi)。橫梁與立柱接縫處需要密封膠穩(wěn)固，并保證一定的連接厚度，避免因震動而失效。打膠前應(yīng)該清理干凈表面，打膠時應(yīng)保持結(jié)構(gòu)膠飽滿，力度勻稱，并連續(xù)打膠。刮膠時保持連續(xù)光滑，表面干凈。如圖9所示。

圖9 密封膠的質(zhì)量

2）由于膠條在組裝過程后會彈性回縮，所以組裝之前膠條應(yīng)增長20mm,待自然回彈情況下進行組裝，開啟扇周圈的膠條應(yīng)當(dāng)形成完整的一圈，尤其在橫豎向膠條交接處應(yīng)當(dāng)切45°角，并用低溫焊黏接牢固(見圖10)。

圖10 膠條增長情況

3）排水孔的開設(shè)應(yīng)保證排水暢通，去除排水孔周邊毛刺，避免因表面張力對排水的影響。排水孔盡量遠離十字接縫處（見圖11）。

圖11 排水孔

3.7 安裝過程防水質(zhì)量控制

由于單元板塊通常大而重，施工中需著重板塊的推放及吊裝時的保護，避免碰撞造成的材料變形，膠條破損而使防水失效。在堆放中一般采用固定的架子，按照標(biāo)號放好，盡量避免二次倒運，（見圖12）。在準(zhǔn)備吊裝以前應(yīng)該安排質(zhì)檢人員進行板塊的復(fù)查，如果發(fā)現(xiàn)預(yù)留膠條有脫落或損壞的應(yīng)及時更換，并清理干凈橫向和豎向槽。在安裝時不準(zhǔn)為了糾正吊裝的位置而撬橫梁，如果變形就會導(dǎo)致漏水。

圖12 堆放現(xiàn)場圖

3.8 單元式幕墻防水的檢查和維修

一般單元式幕墻在竣工交付后，經(jīng)過一個冬季和雨季就會不同程度暴露出一些缺陷，應(yīng)分析原因及時維修。建議每5a系統(tǒng)性的檢查一遍硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。

4 結(jié)語

隨著單元式幕墻在超高層中的普遍應(yīng)用，人們越來越關(guān)注此防水。單元式幕墻的防水必須要系統(tǒng)性來考慮，首先從設(shè)計上來考慮選擇的型式、單元的劃分、各節(jié)點的設(shè)計構(gòu)造做法等等，是比較關(guān)鍵的，單元式幕墻的防水設(shè)計還應(yīng)考慮經(jīng)濟合理。在加工的過程中應(yīng)該注意防水薄弱環(huán)節(jié)的控制，特別是對接縫和對接的位置應(yīng)重點檢查。在施工過程中應(yīng)該注意防水的安裝質(zhì)量和成品保護。安裝完成后也應(yīng)注意定期的檢查和維修。

以上就是對單元式幕墻防水的設(shè)計及施工的一些簡單的探討，供大家在使用單元式幕墻時參考。

【1】徐雷.探討單元式幕墻防水構(gòu)造設(shè)計要點[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu), 2013(8):201-201.

【2】王何青,王生.天津泰達廣場單元式幕墻的防水密封設(shè)計[J].中國建筑防水,2012(17):12-14,18.

An Overview of Waterproofing Design and Construction of UnitizedCurtainWall

XU Gui-xian
(ChinarailwayConstructionReal Estate GroupCo.Ltd.,Beijing 100010,China)

Thisarticleintroducesthewaterproofingdesignessentialsofunitizedcurtainwall,includethe waterproofingsystem ofdesign andconstructionofcurtainwall,itprovidesthereferentialaboutthewaterproofingsystem.

unitizedcurtainwall;waterpro of designsystem;water proof construction

TU972+.4;TU974

B

1007-9467（2016）07-0039-05

2016-04-24

徐貴獻（1972～），男，遼寧大連人，工程師，從事高層建筑工程技術(shù)管理研究，（電子信箱）guixian2000@163.com。