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橫滑式單元幕墻防水構造典型誤區分析

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人氣:-發表時間:2020-01-28 14:36【

單元式幕墻在我國的應用已有近17年的歷史。雖然有許多專家學者對單元式幕墻防水原理進行了研究和實驗,總結出較為完備詳細的防水設計理論,眾多相關企業對所謂的“等壓原理”和“雨幕原理”等也耳熟能詳、到處引用。但經不完全統計,在實驗室中至少有多達半數的單元式幕墻樣品需經修復才能通過試驗,實際工程中因嚴重漏水而不得不將單元縫注膠密封的案例也時有耳聞,單元式幕墻工程在臺風時的局部漏水甚至大面積漏水現象更是司空見慣。這種將理論轉化為實踐的應用能力的不足,較大地影響了單元式幕墻的應用和推廣,使單元式幕墻在業界“高質量、高檔次、高效率”的三高形象大打折扣。


  眾所周知,單元式幕墻分為橫滑式、橫鎖式和“十”字交叉密封式三種構造,其中橫滑式單元幕墻相對比較成熟,應用較廣,而其余兩種防水效果較橫滑式更不理想,應用也不多。本文融合十多年的單元幕墻設計經驗,針對橫滑式單元幕墻在實際應用中的防水構造典型誤區進行分析,供廣大一線幕墻設計師參考。

  一、橫滑式單元幕墻防水原理簡析

  幕墻發生滲漏需同時具備以下三個要素:

  1.幕墻面上有可能滲水的通道如縫隙等;

  2.通道周圍有水;

  3.有使水經過通道進入的作用。

  由于單元式幕墻無法消除任何一項要素,因此,單元式幕墻就必須針對這三項要素設計完善有效的梯次構造,來達到防水的目的。為了消除誤解,本文將著名的“雨幕原理”和所謂的“等壓原理”形象地稱為基于交縫處內外幕面夾中間氣艙構造的“剛性雨幕梯次防水方法”(在歐洲一般稱為“防止天氣作用的兩層方法”,當然也可以有三層甚至多層構造)。之所以稱為“剛性雨幕梯次防水方法”,是因為“外幕面”必須依靠等壓原理及剛性接縫構造防止絕大部分雨水進入中間氣艙,而“內幕面”在因刮風而無法與室內等壓的情況下必須依靠封閉的接縫構造將氣艙中的有限雨水拒之幕外,從而形成梯次防水作用,達到防水目的。必須指出的是,使雨水經過通道進入的作用包括動能、重力、壓力差、氣流、毛細作用和表面張力等。在橫滑式單元構造防水中,起作用的主要是前四項,而不僅僅是壓力差一個因素。認識到這一點是理解橫滑式單元幕墻防水構造誤區的關鍵,以下展開分別闡述。

  二、橫滑式單元幕墻防水構造典型誤區例析

  1.柔性“外幕面”接縫

  氣艙采用等壓原理,目的是大幅減少雨水進入氣艙,使“內幕面”在不等壓的情況下可以將這些有限的、少量的水拒之幕外,保證雨水不致進入室內。但以下構造中所謂的氣艙在大風將舌狀膠條掀翻的情況下,貌似等壓,卻因雨水動能的作用引入大量的雨水,使“內幕面”直接面對室外環境而產生嚴重的漏水現象,不能起到梯次防水作用,成為虛設的等壓艙。

  我們知道,每10Pa壓力差可以使水爬高約1mm,臺風時高層幕墻固定部分需抵抗1500Pa ̄2500Pa甚至更高的壓力差,而“內幕面”止水壁高一般不超過50mm,僅能抵抗500Pa的壓力差,雖然密封可以起到一定的抵抗作用,但目前無法定量計算。膠條處凸起構造可以使有限的少量的水無法突破從而不能到達“內幕面”密封線,但大量的雨水進入氣艙卻可以輕而易舉地直接考驗“內幕面”接縫。實踐證明,在臺風時該構造在高層建筑中完全失效,以下是2008年第8號臺風“鳳凰”襲擊下該系統上層接縫滲水至下層橫梁的照片:

  2.柔性“內幕面”接縫

  立柱“內幕面”的密封條應安裝牢固,在惡劣氣候下應能保持工作形態,以下構造的第二道膠條由于其依托鋁懸臂因幕墻伸縮需要須下端切除,將在臺風時室內外強大的壓差情況下導致其下口變形、“內幕面”密封失效、破壞等壓腔構造。同時,第1道膠條只能當作塵密線,有臺風時無法起到水密線的作用,雨水在動能和壓差雙重作用下將大量灌入所謂的等壓氣艙,從“內幕面”接縫處直接進入室內。

  另外,“內幕面”密封膠條的設置方向不能有效地避免風致變形失效,宜設置不小于15mm的搭接量。

  以下是2007年10月“羅莎”臺風襲擊時該系統的立柱接縫滲水沿柱避流至側面后的圖片:

  3.帶空洞“外幕面”

  以下構造立柱和橫梁接縫均分別有完整的外內幕面和氣艙,但立柱“外幕面”和橫梁“外幕面”在單元組裝后將在立柱下口開有較大的空洞,在臺風產生的瞬時風壓作用下,在下開口空洞處形成的壓差和氣流將導致局部大量的雨水翻過橫梁前止水壁進入中間氣艙,進而在十字交縫處沿壓力降方向進入室內。

  4.頭頂豎凹“外幕面”

  以下構造使“外幕面”密封線直接承受沿凹槽雨水的重力沖擊,經凹槽下口空洞流入氣艙十字接縫處,留下在暴風雨時的滲水隱患。

  5.外內幕面密封線采用不與密封膠相容的三元乙丙膠條及外內幕面密封線膠條均相同

  外內幕面密封線處密封膠條應與鋁型材、密封膠一道形成完整的、沒有薄弱空隙的雨幕,以嚴格保證外幕面縫隙不進水、內幕面交叉縫隙周圍基本沒有水。特別是內幕面密封膠條,是單元幕墻氣密性的保證,在材質、截面形狀、壓縮比和硬度等方面均應合理選擇,以保證型材變形情況下的氣密性、水密性。

  6.“內幕面”密封膠條參與受力

  單元頂橫應設計成“外幕面”止水壁傳力,而“內幕面”止水壁不參與傳力,以嚴格保證“內幕面”不因受力不均勻變形導致氣密、水密失效,以下構造中的外內幕面止水壁相同的受力性能設計是常見的誤區之一。

  7.超高層式大尺寸分格時采用開口受力型材

  開口型材在承受較大水平荷載或計算長度較大時易產生屈曲變形,使外內幕面密封膠條過緊或過松從而脫離工作狀態,導致單元幕墻氣密性和水密性大大降低。以下是某開口型材大單元樣品在試驗時屈曲變形導致公母立柱外側間隙變大的圖片。

  由于開口型材比較經濟,在實際工程中大量應用,導致時常出現樣品“精心打造”以求試驗通過,工程應用中多處漏水的情況。而目前尚無規范可以定性定量地明確其適用條件。建議超高層或大尺寸分格時單元幕墻主要受力構件采用閉口型材。確實要采用開口型材時則應嚴格進行計算分析,并進行與現場施工時真實產品完全相符的樣品試驗,不經修補一次性通過才算合格。

  三、結束語

  橫滑式單元式幕墻的防水性能是由設計水平、材料質量、加工質量和施工質量共同決定的,但設計水平起先導作用。設計師必須清醒地認識到“剛性雨幕梯次防水方法”的真實內涵,明白使水運動的作用不僅僅是壓力差還有動能、重力作用和氣流等,才有可能避免形形色色的防水構造誤區,設計出合格的幕墻產品。


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