关于单元式幕墙防水构造设计要点综述

关于单元式幕墙防水构造设计要点综述

李志祥

深圳市方大建科集团有限公司

摘要：随着幕墙技术的成熟和创新，建筑风格新颖独特，单元式玻璃幕墙的复杂双曲空间是建筑师的理想选择。因为单元式幕墙具有环保、节能等优点，并且还具有很高的装饰性，因此受到人们的喜爱。但是由于防水设计造成质量问题严重影响了幕墙工程的使用。因此，加强对单元式幕墙防水设计的研究，对促进幕墙技术的发展具有非常重要的作用。本文对有关单元式幕墙系统防水设计进行研究和探讨，供同行参考。

关键词：单元式幕墙；防水设计；水密性；自排水；错层排水

1、单元式幕墙的防水原理阐述

1.1单元幕墙密封系统构成

如果把整个单元幕墙结构体系看作是一个完整的建筑外墙系统，则其密封性是尤为关键重要的，幕墙的密封性可以理解由不同功能各道密封线相互组成的。一般来说，单元幕墙的密封系统包括尘密线、水密线以及气密线等，尤其是防水要求相对较高的单元系统可能有多道水密线，从而形成数个等压腔，依靠压力差抵挡水的动能。以达到防水功能。具体而言，单元幕墙的密封线包括周边连续的、多道密封胶条（或其他密封设置形式）组成，其中密封线设置可以选择型材腔体重要的、准确的位置，采用适当的各种形状胶条、各种不同硬度的胶条、并进行科学合理实验验证，确定作为密封性能的保证。此外，单元幕墙密封线保持连续性也是确保密封的充分必要条件。

尘密线：主要是起到阻隔灰尘的作用。尘密线一般是由相邻单元的胶条相互之间搭接或胶条和其他材料边缘相互之间搭接而完成，发挥阻挡灰尘与披水的重要作用。实际而言，尘密线能够起到阻隔大部分灰尘及雨水进入幕墙其中的作用，从而发挥陂水屏障的功能，也就是所谓“雨幕”或者“雨屏”。

水密线：在单元幕墙的多道防线中最为关键，对通过初级尘密线进入到型材腔体的雨水，利用科学的结构设计手段建立的多道等压腔，使得进入到等压腔内的水被排出，使水丧失继续进入室内的能力，从而起到阻水的重要作用。

气密线：主要是阻止空气渗透的作用，水密线和气密线建立多个等压腔，并在建立不同的压力腔过程中建立一个或多个气密线，利用压力阻止水和气的流动，且气密线处于动态平衡的状态，保证室内侧腔体压力大于或等于室外侧压力。

1.2自排水与单元式幕墙的错层排水

自排水，也就是本层排水，主要是把进入到单元幕墙内部的水，通过后腔导入到前腔中，之后再排出腔体到室外。实际上，自排水方式也就是把当层渗漏积累的水由当层直接排出，尤其是单元的打底横框目前来说自排水方式最为常见的形式。

此外，错层排水也是单元排水中比较常见的形式，主要是把上层上横后腔渗漏积累的水组织起来，利用科学的设计手段建议压力腔，结合水的重力作用，途径上横壁后下落至下层单元的上横前腔，在此过程中水流产生一定的动能，能够顺势排出，但建议排水错层不宜过多。

1.3上述两种排水方式的特征

针对自排水方式而言，其排水流向与幕墙外的风压方向保持一致，水流动力较差，因此很容易形成水的积累。针对这个情况，能够在打底横框与其对应的下横装饰条上进行排水孔的设置，尽可能的增加排水路径，以此发挥打底横框排水的作用。

错层排水方式属于新型排水技术，在其排水过程中受到外界风压的影响非常小，而且排水孔不容易被外界灰尘所堵塞，排水过程相对顺畅，所以取得广泛应用。然而，错层排水方式对于加工组装安装等具有较高的要求，必须要进行严格控制。工程实践中，以上两种排水方式有可能同时出现，如此安排能够增加排水途径，发挥顺利排水的作用。

2、单元式幕墙防水设计

2.1型材断面构造设计的合理性

单元式幕墙进行系统设计，型材断面设计是重中之重，一方面决定单元式幕墙的安全性与工艺性：另一方面，还直接影响单元式幕墙的其他物理性能，设计过程中必须要遵循以下几个方面的原则：

（1）型材断面及型材咬合位置必须要科学合理，尽可能的把尘密线、水密线和气密线进行隔开，使得等压腔能够发挥重要作用；（2）咬合位置型材要尽量防止在制作时开工艺孔，此外在气密线腔壁上严禁开工艺孔；（3）在进行断面设计过程中，应当对在竖向构件上进行传递荷载的设置进行综合考虑：（4）有关插接式单元幕墙的断面设计过程中，应当对板块安装后插接件之间有大于15mm的搭接长度（并应严格照规范和计算的要求）进行综合考虑，确保其能够适应各种变位情况，以及对实际安装过程中出现误差有所准备；（5）断面设计过程中对预留安装软披水胶条槽口进行考虑，从而保证板块安装之后缝隙处能够形成一定的阻水屏障；（6）单元幕墙的等压腔容积要经过周密的考虑。

2.2胶条合理设计

单元式幕墙胶条合理设计是幕墙的水密性、气密性、耐久性至关重要；在设计过程中必须要遵循以下几个方面的设计原则：

（1）项目所在地区的气候：如北方地区尽量选择部分充油牌号，配方设计方面对材料低温脆性进行综合考虑，方便安装与使用；（2）胶条的形状：胶条在设计过程中要对断面形式进行合理选择，如果胶条位置与作用不同，那么断面形式也有所区别；（3）胶条的硬度：胶条设计过程中需要对压缩比及硬度进行合理确定；（4）密封闭合性：对接型单元幕墙的气密线胶条竖横应当保持一致，保证胶条在板块四角周圈形成闭合；（5）胶条的工艺性：考虑胶条在安装时产生的间隙和错位，影响密封质量。

2.3单元式幕墙边界处理方法

2.3.1顶封修处理方法

顶封修处理方法选择比较常见的铝板包顶的方法，先是在外铝板低端增加滴水，在铝板内进行保温岩棉的设置，避免冷凝水侵入其中，此外，最好增设披水板的设置，把遗漏的水和水汽隔离到系统外部。

2.3.2边封修处理方法

单元边收口因为对收口插接关系进行综合考虑，大多是以母竖框当作是单元的边界框，公竖框是收口封边框。此外，在交接的封边框最好是选择独立立框，接缝处选择独立的打胶密封和排水形式，以此确保密封性。

2.3.3单元之间十字交界处理方法

四个幕墙单元的边界是幕墙密封的关键，在次部分要加强辅助设计的功能，如胶条形式、辅助配套型材和型材加工工艺方法等形式。

3、单元式幕墙系统防水设计

3.1工程概况

某工程的总建筑面积是26万m2。其中，A区建筑面积14万m2，地上建筑：T1塔楼23层；T2塔楼31层；包括六层裙房；标高180米，幕墙面积达到5.6万m2：B区建筑面积12万m2，地上建筑T3塔楼37层；包括六层裙房；标高210米，幕墙面积达到4.8万m2。建筑外墙主楼采用横隐竖明三维六自由度可调单元式幕墙系统，独立式横滑型单元式幕墙分层排水方式，标准单元板的尺寸1500×4250，角部单元板的尺寸1350×4250：由于建筑幕墙比较高，根据承载大小按照区域分别设计龙骨内腔型材形式，再原有的标准化单元体的基础上通过优化设计改进而成：使得单元式玻璃幕墙系统具有高水密性、高气密性、隔音性、隔热性和防冷凝水、平面内变形吸收能力。

3.2单元式幕墙系统设计

3.2.1独立式横滑型

一般而言，独立式横滑型单元幕墙系统在工程应用中有如下特征：

（1）单元体主横梁型材选择的是多腔闭合型材质，因此而具备一定的抗变形能力，此外稳定可靠性符合设计要求；（2）单元体主梁、单元体主横梁之间是利用通组角块进行楔合，如此方式大大促进了单元体连接强度和刚度的提高，也基本能够满足大跨度单元式幕墙体系的设计要求，对防水效果较好；（3）系统连接之间选择增加柔性垫片的连接方式，对于曲面造型拟合而言具有显著的条件优势，而且在进行现场安装过程中安装效率也比较理想；（4）单元之间的连接是选择柔性EPDM胶条、交接处增加过桥挡水装置组成的防水体系，其优势在于质量方面是完全可控。

3.2.2单元系统防排水设计

在工程应用实践中，对单元系统防排水体系进行设计，应当以整体设计思路的方式看待，一般是遵从“以堵为主，以排为辅”的设计原则。

下面是单元幕墙密封系统示意图：

在参考图中，从H第一道密封～H第三道密封和V第一道密封～V第三道密封，均是按照各不同位置的构造与EPDM胶进行连接，利用EPDM胶条的应用组成了连续三道密封线，继而组成等压腔，再者增加两道防尘和气密密封，以此保证单元系统的气密性、水密性等符合设计需求。具体来说。第一道密封的作用在于起披尘及披水，不可避免有一部分水进入到第一道等压腔中，这些遗漏的水许多是利用EPDM胶条第一道压力腔上设置的泄水孔将水完全排出：假如有非常少量的水渗漏到第二道等压腔中，可以利用型材内排水腔和压力作用把水排出。第二道密封是水密线和气密线，第三道密封是水密线和气密线。其中必须要注意的是，单元板块之间的一道道胶条交圈密封才是防水设计的重中之重：单元板块交接位密封系统是连续封闭的，第一道密封选择的是舌形EPDM胶条对密封进行拼接，利用胶条之间产生的挤压作用，从而可以挡住室外灰尘和水：第二道密封和第三道密封的横向EPDM胶条进行处理，竖向EPDM胶条设计呈现的是对称折叠式设计方式，并在转角处横竖连续闭合：单元板块在制作加工时增加辅助部位进行用密封胶密封，如玻璃、型材等周边部位。

本工程单元系统防排水设计的原则是基于“内腔疏导、分层排水”的方式，仅有非常小的一部分渗入到第二道等压腔，利用单元横梁上的小孔流入下横梁前端排水腔中，途径立柱前端排水腔进入到下横梁前端排水腔，排水孔为Φ8×（25～30）。最后排到室外。

3.2.3立面幕墙系统防水设计和施工要求

单元板块之间安装时注意密封胶条平顺、连续；层与层之间单元安装时注意密封胶条的密实闭口，单元之间对接插入一定尺寸，使得在地震和变形时保证密封：转角单元的层间起步要尺寸精准，尤其是转角处的密封要可靠：起始槽横料和起始单元在安装前要进行灌水测试，确保水不漏入底部或底部单元层，并检查排水孔是否畅通；顶部单元收口是要检查密封性、水密性；单元加工要每道工序进行检查，保证加工后的单元密封可靠，有必要时要进行灌水检测：单元安装后要进行局部淋水测试，尤其对幕墙交界处重点检查。

3.2.4单元龙骨组角块设计

在本工程应用中，单元主龙骨选择的是组角块工艺的连接方式。具体而言，组角步骤参考以下顺序：

（1）在组装之前对型材断面进行认真清洗，利用压缩空气枪吹净杂物；（2）在连接组角垫块前，放置柔性垫片，利于防水、密封，也利于单元变形时吸收位移，减少变形时产生噪音；（3）用刷子等工具，在铝合金型材切割断面处进行组角胶的涂抹，然后插入角块，用机械完成组装；（4）注意组角块设计时要预留注胶孔和注胶间隙。

综上所述，防水设计是幕墙系统的重要和关键环节，其防水性能对幕墙的安全、工艺、功能等产生直接影响。实际应用中，幕墙防水设计还存在许多问题，使得防水设计达不到理想效果，此时需要安装人员在提高其技术水平的同时，提升其责任心，如此确保幕墙系统防水效果的实现。

4、结束语

参考文献：

[1]方中正.玻璃幕墙工程技术规范[J].中国建筑工业出版社，2009（12）.

[2]方征，姜仁.单元式幕墙防水构造设计要点[J].建筑施工要点，2010（9）.

[3]陈健波.单元式幕墙设计与施工衔接的研究，门窗，2013.（7）.