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横滑式单元幕墙防水构造典型误区分析

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人气:-发表时间:2020-01-28 14:36【

单元式幕墙在我国的应用已有近17年的历史。虽然有许多专家学者对单元式幕墙防水原理进行了研究和实验,总结出较为完备详细的防水设计理论,众多相关企业对所谓的“等压原理”和“雨幕原理”等也耳熟能详、到处引用。但经不完全统计,在实验室中至少有多达半数的单元式幕墙样品需经修复才能通过试验,实际工程中因严重漏水而不得不将单元缝注胶密封的案例也时有耳闻,单元式幕墙工程在台风时的局部漏水甚至大面积漏水现象更是司空见惯。这种将理论转化为实践的应用能力的不足,较大地影响了单元式幕墙的应用和推广,使单元式幕墙在业界“高质量、高档次、高效率”的三高形象大打折扣。


  众所周知,单元式幕墙分为横滑式、横锁式和“十”字交叉密封式三种构造,其中横滑式单元幕墙相对比较成熟,应用较广,而其余两种防水效果较横滑式更不理想,应用也不多。本文融合十多年的单元幕墙设计经验,针对横滑式单元幕墙在实际应用中的防水构造典型误区进行分析,供广大一线幕墙设计师参考。

  一、横滑式单元幕墙防水原理简析

  幕墙发生渗漏需同时具备以下三个要素:

3d捕鱼  1.幕墙面上有可能渗水的通道如缝隙等;

  2.通道周围有水;

  3.有使水经过通道进入的作用。

  由于单元式幕墙无法消除任何一项要素,因此,单元式幕墙就必须针对这三项要素设计完善有效的梯次构造,来达到防水的目的。为了消除误解,本文将著名的“雨幕原理”和所谓的“等压原理”形象地称为基于交缝处内外幕面夹中间气舱构造的“刚性雨幕梯次防水方法”(在欧洲一般称为“防止天气作用的两层方法”,当然也可以有三层甚至多层构造)。之所以称为“刚性雨幕梯次防水方法”,是因为“外幕面”必须依靠等压原理及刚性接缝构造防止绝大部分雨水进入中间气舱,而“内幕面”在因刮风而无法与室内等压的情况下必须依靠封闭的接缝构造将气舱中的有限雨水拒之幕外,从而形成梯次防水作用,达到防水目的。必须指出的是,使雨水经过通道进入的作用包括动能、重力、压力差、气流、毛细作用和表面张力等。在横滑式单元构造防水中,起作用的主要是前四项,而不仅仅是压力差一个因素。认识到这一点是理解横滑式单元幕墙防水构造误区的关键,以下展开分别阐述。

  二、横滑式单元幕墙防水构造典型误区例析

  1.柔性“外幕面”接缝

  气舱采用等压原理,目的是大幅减少雨水进入气舱,使“内幕面”在不等压的情况下可以将这些有限的、少量的水拒之幕外,保证雨水不致进入室内。但以下构造中所谓的气舱在大风将舌状胶条掀翻的情况下,貌似等压,却因雨水动能的作用引入大量的雨水,使“内幕面”直接面对室外环境而产生严重的漏水现象,不能起到梯次防水作用,成为虚设的等压舱。

  我们知道,每10Pa压力差可以使水爬高约1mm,台风时高层幕墙固定部分需抵抗1500Pa ̄2500Pa甚至更高的压力差,而“内幕面”止水壁高一般不超过50mm,仅能抵抗500Pa的压力差,虽然密封可以起到一定的抵抗作用,但目前无法定量计算。胶条处凸起构造可以使有限的少量的水无法突破从而不能到达“内幕面”密封线,但大量的雨水进入气舱却可以轻而易举地直接考验“内幕面”接缝。实践证明,在台风时该构造在高层建筑中完全失效,以下是2008年第8号台风“凤凰”袭击下该系统上层接缝渗水至下层横梁的照片:

3d捕鱼  2.柔性“内幕面”接缝

  立柱“内幕面”的密封条应安装牢固,在恶劣气候下应能保持工作形态,以下构造的第二道胶条由于其依托铝悬臂因幕墙伸缩需要须下端切除,将在台风时室内外强大的压差情况下导致其下口变形、“内幕面”密封失效、破坏等压腔构造。同时,第1道胶条只能当作尘密线,有台风时无法起到水密线的作用,雨水在动能和压差双重作用下将大量灌入所谓的等压气舱,从“内幕面”接缝处直接进入室内。

  另外,“内幕面”密封胶条的设置方向不能有效地避免风致变形失效,宜设置不小于15mm的搭接量。

  以下是2007年10月“罗莎”台风袭击时该系统的立柱接缝渗水沿柱避流至侧面后的图片:

  3.带空洞“外幕面”

  以下构造立柱和横梁接缝均分别有完整的外内幕面和气舱,但立柱“外幕面”和横梁“外幕面”在单元组装后将在立柱下口开有较大的空洞,在台风产生的瞬时风压作用下,在下开口空洞处形成的压差和气流将导致局部大量的雨水翻过横梁前止水壁进入中间气舱,进而在十字交缝处沿压力降方向进入室内。

  4.头顶竖凹“外幕面”

3d捕鱼  以下构造使“外幕面”密封线直接承受沿凹槽雨水的重力冲击,经凹槽下口空洞流入气舱十字接缝处,留下在暴风雨时的渗水隐患。

  5.外内幕面密封线采用不与密封胶相容的三元乙丙胶条及外内幕面密封线胶条均相同

  外内幕面密封线处密封胶条应与铝型材、密封胶一道形成完整的、没有薄弱空隙的雨幕,以严格保证外幕面缝隙不进水、内幕面交叉缝隙周围基本没有水。特别是内幕面密封胶条,是单元幕墙气密性的保证,在材质、截面形状、压缩比和硬度等方面均应合理选择,以保证型材变形情况下的气密性、水密性。

  6.“内幕面”密封胶条参与受力

3d捕鱼  单元顶横应设计成“外幕面”止水壁传力,而“内幕面”止水壁不参与传力,以严格保证“内幕面”不因受力不均匀变形导致气密、水密失效,以下构造中的外内幕面止水壁相同的受力性能设计是常见的误区之一。

  7.超高层式大尺寸分格时采用开口受力型材

  开口型材在承受较大水平荷载或计算长度较大时易产生屈曲变形,使外内幕面密封胶条过紧或过松从而脱离工作状态,导致单元幕墙气密性和水密性大大降低。以下是某开口型材大单元样品在试验时屈曲变形导致公母立柱外侧间隙变大的图片。

  由于开口型材比较经济,在实际工程中大量应用,导致时常出现样品“精心打造”以求试验通过,工程应用中多处漏水的情况。而目前尚无规范可以定性定量地明确其适用条件。建议超高层或大尺寸分格时单元幕墙主要受力构件采用闭口型材。确实要采用开口型材时则应严格进行计算分析,并进行与现场施工时真实产品完全相符的样品试验,不经修补一次性通过才算合格。

  三、结束语

  横滑式单元式幕墙的防水性能是由设计水平、材料质量、加工质量和施工质量共同决定的,但设计水平起先导作用。设计师必须清醒地认识到“刚性雨幕梯次防水方法”的真实内涵,明白使水运动的作用不仅仅是压力差还有动能、重力作用和气流等,才有可能避免形形色色的防水构造误区,设计出合格的幕墙产品。


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