单元式幕墙设计原理的防渗漏要点探析

黎绍 蔡广剑

摘要：近年来，随着建筑行业的快速发展，高层和超高层项目的不断增加，越来越多的项目开始采用单元式幕墙。但是由于设计和施工的良莠不齐，单元式幕墙的质量问题也令人担忧，其中最突出的问题就是单元式幕墙水密性系统设计上的缺陷，本人根据多年的设计和施工经验，对单元式幕墙防水构造设计的要点提出一些自己的看法和意见，供幕墙设计工作人员进行参考。

关键词：单元式幕墙；防水原理特点；设计

前言

如今，建筑幕墙是目前国内建筑工程主要的外墙结构，是集功能、技术与艺术为一体的综合性建筑外围护结构。随着社会经济和建筑市场的不断发展，各种幕墙形式层出不穷，通过多方面的比较分析，单元式幕墙以先进性构造防水理念和先进性施工理念成为幕墙设计工作人员研究的重点，从而成为引导市场、指导发展的关键。但是就目前单元式幕墙的开发设计而言，由于幕墙企业工作方式和技术水准还存在着一定的差异，已建的部分项目中存在着严重的漏水问题，极大地限制了单元式幕墙在当前建筑工程项目中的推广与应用。

1.单元式幕墙的设计理念

单元式幕墙在国内高层和超高层项目中运用广泛，相对其他类型的幕墙来说，单元式幕墙具有加工质量高，防水性能好，施工周期短的特点，所以保证单元式幕墙的高质量、高效益具有重要的现实意义。因此我们必须完善技术设计，针对问题进行分析、创新以弥补不足，争取研究更先进的技术使单元式幕墙在保证质量的同时向环保节能方向发展，为人类创造更大的便利和效益。

2.单元式幕墙防水设计原理

水密性一直以来都是建筑工程项目设计与施工的重点，尤其是在幕墙节点工程中，这种现象表现的尤为明显，其水密性高低直接影响着工程质量与施工效率。根据目前的工程项目统计数据，多数工程项目在施工的过程中仍存在着水密性不佳和漏水现象。为了解决幕墙工程中存在的水密性问题，多数学者与工作人员对防水原理进行了深入总结与分析，并提出了相对完整的设计理论和知识。目前较为常见的主要有雨幕原理和压力平衡原理。

单元幕墙系统设计基于雨幕和等压原理，在接缝部位内部设有空腔，在其外表面即“雨幕”的内侧的压力在所有部位上一直要保持和室外气压相等，以使外表面两侧处于等压状态。要取得压力平衡需有意使开口处于敞开状态，使外壁后面留有的空腔与室外空气流通，来达到压力平衡。

幕墙发生渗漏要具备三个要素：①幕墙面上要有缝隙；②缝隙周围要有水；③有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用力。这三个要素中如果缺少一项目渗漏就不会发生，如果将这三个要素的效应减少到最低程度，则渗漏可降低到最小程度。在外壁，水和缝隙是无法消除的，只有通过消除作用力来使水不通过外壁缝隙进入等压腔。在内壁，缝隙和作用（特别是压差）不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁（雨幕）发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水进不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。这个设计的核心原理就是外壁（雨幕）内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中水的因素来达到整体单元式幕墙接缝体系不渗漏。但是要达到完全等压是困难的，甚至在某些情况下是做不到的，这是由于外壁上压力是由风引起的，这种由风引起的压力在时间上和空间上都是动态变化的。由阵风所形成的风压变化，使外壁两侧的压力随之变化。在阵风波动的瞬间，外壁内外两侧压力是不等的（即等压腔内压力与室外压力不相等），要通过空气流通来平衡，风压随高度增加，有时幕墙外表面也有局部（边角、顶部）呈负风压状态，当两个开口处风压不等或一处为正风压另一处为负风压时，等压腔内压力约为两个开口处风压（负风压）的平均值，雨水总是沿着压力降方向渗入，外侧压力大于等压腔压力的开口处就会有雨水渗入等压腔，因此应该考虑雨幕层（外壁）必然有少数偶然渗漏的可能，这样就要使已渗入等压腔的水即时排出至室外。这样单元式幕墙接缝处防水构造要在外壁具有防止大量雨水渗入的能力，对少量渗入等压腔的雨水能即时排出，使水淋不到内壁，在内壁消除渗漏三要素中水的因素，从而达到雨水不渗漏到室内的目的。

3.单元式幕墙防水设计要点

目前，单元式幕墙在设计中存在着各种不同程度的难题与隐患。就设计要点来看，其存在的水密性和气密性问题较为突出。同时，这些问题的存在也表明单元式幕墙设计工作还存在着一定的缺陷与不足，需要我们在工作中进行深入总结与分析。单元式幕墙防水结构设计中要重点考虑尘密线、水密线和气密线的设计。

1）尘密线。为阻挡灰尘设计的一道密封线。我们通过单元板块文词外侧的密封胶条和批水胶条来实现。

2）水密线。它是单元幕墙的重要防线，通过幕墙表面的少量漏水可以越过这条线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔水将被有组织的平常排出，没有继续进入室内的能力，达到阻水的目的。有时为了提高幕墙的水密性能，也可能同时设置多道水密线。

3）气密线。它也是单元幕墙的重要防线，由于水密线和气密线之间的等压腔和室外基本上是相通的，因此水密线不能阻止空气的渗透，阻止空气的渗透任务由最后一道防线一气密线来完成。我们通过设置气密胶条和闭孔海绵条来达到气密要求。

4.为防止单元式幕墙渗漏在设计及施工中注意的关键点位

单元式幕墙单元板块在工厂完成加工组装，在现场建筑主体结构上直接掛装。单元组件上、下框（左、右框）对插形成组合杆，完成单元组件间接缝，最终形成整幅幕墙。因为单元式幕墙是通过对插完成接缝，所以在上、下、左、右四个单元连接点上必然有一个四个单元组件对插件均不能到达的地方，此处必然有一个内外贯穿的洞，如何处理好十字接缝位置的密封是单元式幕墙设计中必须解决好的问题。我们可以从以下2个方面进行分析：

4.1在断面构造设计上要科学合理

材料的断面的设计相当重要，它决定了单元式幕墙的安全性，工艺性。同时还决定了单元式幕墙的其他物理性能。但是设计师在幕墙设计过程中往往只是重点考虑了型材断面的设计安全性，而忽视了型材断面对其他性能的贡献。因此單元幕墙的雨水渗漏现象非常多，单元板块在上下左右以及单元板块“十字”接口处必须进行密封处理，设计型材断面时应同步考虑安全性、工艺性和结构防水性。

1）在设计型材断面时要将封口构造体现在型材上，挤压出的型材断面应包含有封口构造要求。

2）合理设计型材端面及型材咬合位置，尽量将水密线与气密线分离，保证等压腔发挥作用。

3）断面的设计应考虑在竖向（或横向）构件上设置传递荷载与作用的专用装置，尽可能避免气密线胶条参与传力。

4）插接式单元幕墙在断面设计时应考虑板块安装后插接件之间有不小于15毫米的搭接长度。

5）断面设计时应尽可能考虑减少零件的数量，使构件加工量和加工难度减小，从而保证板块的组装质量。

6）幕墙板块的型材断面应考虑尽可能减少种类，同时也尽量减少零件的组合量，以便减少板块组装所形成的缝隙。

4.2合理的胶条设计

在设计中，胶条的设计也是非常重要的一个环节。它决定了单元式幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。目前，工程上所用的胶条大多存在一些问题。究其原因是对胶条的产品性能缺乏了解，胶条的断面设计存在不合理现象。事实上，胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式都很关键。单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙（EPDM）胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。EPDM橡胶有很多种牌号，不同的牌号各有不同的特点，因此可以说三元乙丙橡胶的化学成分及配方决定了胶条的使用环境和工作性能。幕墙用三元乙丙胶条的基本成分为三元乙丙胶，碳黑，活性剂，增塑剂，硫化促进剂等。其中胶条的含胶率控制在35%左右，含胶率过低，材料的力学性能特别是拉伸强度、回弹性、耐老化性等变差，使用寿命大为缩短。但含胶率过高，成本会提高，同时材料的性能也同样变差。其中补强剂，硫化剂，增塑剂并不仅仅起到降低成本的作用，只要适量、合理的加入，是能够改善材料性能的。

5.结束语

综上所述，在对以上的许多要点加以重视之后，利用新技术、设计理念的话，对解决单元幕墙水密性系统设计上的缺陷及漏水质量问题都是有着很大的帮助的，望大家共同进行研究，集思广益，将这一问题以最科学、最合理、最实用、最美观的方法解决。

参考文献：

[1]赵西安.建筑幕墙工程手册。

[2]玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003

黎绍 蔡广剑

摘要：近年来，随着建筑行业的快速发展，高层和超高层项目的不断增加，越来越多的项目开始采用单元式幕墙。但是由于设计和施工的良莠不齐，单元式幕墙的质量问题也令人担忧，其中最突出的问题就是单元式幕墙水密性系统设计上的缺陷，本人根据多年的设计和施工经验，对单元式幕墙防水构造设计的要点提出一些自己的看法和意见，供幕墙设计工作人员进行参考。

关键词：单元式幕墙；防水原理特点；设计

前言

如今，建筑幕墙是目前国内建筑工程主要的外墙结构，是集功能、技术与艺术为一体的综合性建筑外围护结构。随着社会经济和建筑市场的不断发展，各种幕墙形式层出不穷，通过多方面的比较分析，单元式幕墙以先进性构造防水理念和先进性施工理念成为幕墙设计工作人员研究的重点，从而成为引导市场、指导发展的关键。但是就目前单元式幕墙的开发设计而言，由于幕墙企业工作方式和技术水准还存在着一定的差异，已建的部分项目中存在着严重的漏水问题，极大地限制了单元式幕墙在当前建筑工程项目中的推广与应用。

1.单元式幕墙的设计理念

单元式幕墙在国内高层和超高层项目中运用广泛，相对其他类型的幕墙来说，单元式幕墙具有加工质量高，防水性能好，施工周期短的特点，所以保证单元式幕墙的高质量、高效益具有重要的现实意义。因此我们必须完善技术设计，针对问题进行分析、创新以弥补不足，争取研究更先进的技术使单元式幕墙在保证质量的同时向环保节能方向发展，为人类创造更大的便利和效益。

2.单元式幕墙防水设计原理

水密性一直以来都是建筑工程项目设计与施工的重点，尤其是在幕墙节点工程中，这种现象表现的尤为明显，其水密性高低直接影响着工程质量与施工效率。根据目前的工程项目统计数据，多数工程项目在施工的过程中仍存在着水密性不佳和漏水现象。为了解决幕墙工程中存在的水密性问题，多数学者与工作人员对防水原理进行了深入总结与分析，并提出了相对完整的设计理论和知识。目前较为常见的主要有雨幕原理和压力平衡原理。

单元幕墙系统设计基于雨幕和等压原理，在接缝部位内部设有空腔，在其外表面即“雨幕”的内侧的压力在所有部位上一直要保持和室外气压相等，以使外表面两侧处于等压状态。要取得压力平衡需有意使开口处于敞开状态，使外壁后面留有的空腔与室外空气流通，来达到压力平衡。

幕墙发生渗漏要具备三个要素：①幕墙面上要有缝隙；②缝隙周围要有水；③有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用力。这三个要素中如果缺少一项目渗漏就不会发生，如果将这三个要素的效应减少到最低程度，则渗漏可降低到最小程度。在外壁，水和缝隙是无法消除的，只有通過消除作用力来使水不通过外壁缝隙进入等压腔。在内壁，缝隙和作用（特别是压差）不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁（雨幕）发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水进不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。这个设计的核心原理就是外壁（雨幕）内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中水的因素来达到整体单元式幕墙接缝体系不渗漏。但是要达到完全等压是困难的，甚至在某些情况下是做不到的，这是由于外壁上压力是由风引起的，这种由风引起的压力在时间上和空间上都是动态变化的。由阵风所形成的风压变化，使外壁两侧的压力随之变化。在阵风波动的瞬间，外壁内外两侧压力是不等的（即等压腔内压力与室外压力不相等），要通过空气流通来平衡，风压随高度增加，有时幕墙外表面也有局部（边角、顶部）呈负风压状态，当两个开口处风压不等或一处为正风压另一处为负风压时，等压腔内压力约为两个开口处风压（负风压）的平均值，雨水总是沿着压力降方向渗入，外侧压力大于等压腔压力的开口处就会有雨水渗入等压腔，因此应该考虑雨幕层（外壁）必然有少数偶然渗漏的可能，这样就要使已渗入等压腔的水即时排出至室外。这样单元式幕墙接缝处防水构造要在外壁具有防止大量雨水渗入的能力，对少量渗入等压腔的雨水能即时排出，使水淋不到内壁，在内壁消除渗漏三要素中水的因素，从而达到雨水不渗漏到室内的目的。

3.单元式幕墙防水设计要点

目前，单元式幕墙在设计中存在着各种不同程度的难题与隐患。就设计要点来看，其存在的水密性和气密性问题较为突出。同时，这些问题的存在也表明单元式幕墙设计工作还存在着一定的缺陷与不足，需要我们在工作中进行深入总结与分析。单元式幕墙防水结构设计中要重点考虑尘密线、水密线和气密线的设计。

1）尘密线。为阻挡灰尘设计的一道密封线。我们通过单元板块文词外侧的密封胶条和批水胶条来实现。

2）水密线。它是单元幕墙的重要防线，通过幕墙表面的少量漏水可以越过这条线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔水将被有组织的平常排出，没有继续进入室内的能力，达到阻水的目的。有时为了提高幕墙的水密性能，也可能同时设置多道水密线。

3）气密线。它也是单元幕墙的重要防线，由于水密线和气密线之间的等压腔和室外基本上是相通的，因此水密线不能阻止空气的渗透，阻止空气的渗透任务由最后一道防线一气密线来完成。我们通过设置气密胶条和闭孔海绵条来达到气密要求。

4.为防止单元式幕墙渗漏在设计及施工中注意的关键点位

单元式幕墙单元板块在工厂完成加工组装，在现场建筑主体结构上直接挂装。单元组件上、下框（左、右框）对插形成组合杆，完成单元组件间接缝，最终形成整幅幕墙。因为单元式幕墙是通过对插完成接缝，所以在上、下、左、右四个单元连接点上必然有一个四个单元组件对插件均不能到达的地方，此处必然有一个内外贯穿的洞，如何处理好十字接缝位置的密封是单元式幕墙设计中必须解决好的问题。我们可以从以下2个方面进行分析：

5.结束语

综上所述，在对以上的许多要点加以重视之后，利用新技术、设计理念的话，对解决单元幕墙水密性系统设计上的缺陷及漏水质量问题都是有着很大的帮助的，望大家共同进行研究，集思广益，将这一问题以最科学、最合理、最实用、最美观的方法解决。