谈单元式幕墙防水设计和施工控制重点

徐贵献

（中国铁建房地产集团有限公司，北京100010）

谈单元式幕墙防水设计和施工控制重点

徐贵献

（中国铁建房地产集团有限公司，北京100010）

单元式幕墙防水设计要点，包括单元式幕墙的防水设计和施工的体系，对今后的单元式幕墙的防水体系建设有重要的参考价值。

单元式幕墙;防水体系;施工要点

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

1 单元式幕墙发展历程

建筑的外围护体系不断发生改进，就诞生了单元式幕墙体系，现在在超高层建筑中普遍采用单元式幕墙体系，此体系在工厂中加工和拼装，现场进行组装，质量比较稳定。一般单元式幕墙的高度为一层楼高，宽度为1.2～1.5m，每个板块内部构件都是在工厂里加工完成，并且各板块接缝处的处理方式也是在工厂里加工好，单元与单元之间采用的是凹凸镶嵌的结构形式，即对插形式，所有单元荷载是通过竖框传送到预埋件上，然后，通过预埋件传送到楼体结构上。单元式幕墙在工厂内把每个板块编好号，运输到现场，然后，根据各代号进行吊装安装。所以,在现场安装速度比较快，并且在超高层中的抗震性能比一般幕墙要好，并且质量普遍较稳定，虽然造价比一般幕墙要高，但由于安装速度快，施工周期短，而且比较节能，在超高层建筑中得到了广泛的应用。

单元式幕墙的防水在单元式幕墙的质量中尤其显得重要[1]，因为单元式幕墙一旦渗漏则很难找到渗漏点，所以很难修补，而且当单元式幕墙的体系增加泛光照明或者插窗机等构造时，就增加了渗漏的隐患，并且单元式幕墙与裙楼之间的交界处以及与屋顶女儿墙的收口处都存在渗漏隐患，与裙楼部分的交接部位，女儿墙部位设计的拐角位置多，面与面的交汇形式多，如处理不当还可能会影响到幕墙的整体性能，特别对幕墙的气密性、水密性、抗风压能将产生一定的影响，此部位也应重点做好节点设计和施工。本文重点谈谈单元式幕墙的防水设计和施工控制的一些做法。

2 单元式幕墙防水原理

单元式幕墙防水主要是“以堵为主，以排为辅”，目前主要流行的做法是“雨幕原理”和“压力平衡原理”，此两者有点相像，但还有所区别[2]。渗漏主要是要有水源，而且有缝隙，并且有作用力使水沿着缝隙深入内部就产生了渗漏，所以，防水就

必须想办法尽力阻挡水源，把大量的水阻止住，并由于有缝隙的存在，所以就会使有少量进入的水进入，通过增加水走的途径的长度以及在水流进的途径上增加防水胶条来阻挡水的渗入，并通过排水槽把水进行回集，然后通过排水口直接排到室外。

雨幕原理是要在单元式幕墙的接缝处设置空腔，这个空腔要处于开敞的状态，与外联通，通常的做法是在单元式幕墙的外侧设置雨屏蔽胶条，此胶条在单元组件的连接处有一开口，这样就使外表面的内侧的压力会一直保持与室外压力一样，这样外表面的两侧就处于等压状态，这个外表面就是所谓的雨幕，起到遮挡水的目的。

压力平衡原理就是雨幕原理在风力很小的状态下，基本上单元式幕墙的外表面两侧处于等压状态，则水很难流入到等压舱。但当风力比较大时或者有瞬间飓风时，则外表面的两侧压力不相当，则就会有少量的雨水通过缝隙进入到单元式幕墙的内部（即等压舱）。为了阻挡水进入到内壁而造成渗漏，就必须阻挡水的流进途径，并设置排水孔及时外排。在单元式幕墙的构造做法中就设置了三道防线：第一道为尘密线，主要是在单元式幕墙相邻单元的胶条相互之间搭接，在单元式幕墙的构造做法中把单元之间的搭接处预留长的胶条，使得搭接后外壁的胶条能交圈，相互单元间安装好后，防止灰尘或大量的雨水进入到等压舱；第二道是水密线，就是在等压腔1和等压腔2连接处增加一道挡水胶条，它是单元式幕墙的重要防水的防线，由于单元式幕墙的外壁有少量水通过这道线，就挡在第一个等压舱内，并通过幕墙的构造做法，设置有组织的排水途径，通过有组织的排水口，使少量水进入后可以挡住并有组织的排出（见图1），达到挡水的目的，使水进入不了内壁，起到真正的水密作用；第三道为气密线，气密线在单元式幕墙最内侧，是阻挡空气的渗透和进入而设置的一道防线，也是防渗漏的最后一道防线。一般在水密线与气密线之间也设置等压舱，此等压舱也在构造做法中设置与外界相连的排水线路，使少量的水进入后能及时外排，并且气密线能阻挡空气的进入。由于气密线是最后一道防线，所以要避免水进入到气密线上，

图1 排水路径拼缝打胶示意图

单元式幕墙的薄弱环节是四个单元交接的十字线，所以此部位要充分考虑构造做法，使交接处接缝能严密，通常采用的设计构造为横锁式、横滑式和十字交叉密封结构，最后在十字接缝处设置海绵胶条，进而封堵构造性的小缺陷（见图2、图3）。横滑式构造做法更能适应超高层结构的应变影响，单元幕墙采用横滑式时，一般构造做法就是在单元的上下左右都采用插接型材，安装时相互之间很好的咬合，并且密闭胶条能很好的交圈，性能比较稳定而得到广泛应用。

图2 单元板块上下连接纵剖节点图（横向隐框结构）

图3 单元板块上下连接纵剖节点图（横向明框结构）

单元式幕墙的防水设计根据雨幕压力平衡原理进行设计（见图1）。幕墙单元式板块间不使用密封胶进行密封，而是采用雨幕原理等压腔设计，阻止室外雨水进入室内。

图4a:在外侧压力较大的情况下，水如何通过缝隙；图4b:在两侧压力相等的情况下，重力作用、动能作用、表面张力作用或毛细作用下的雨水将不会发生渗漏；图4c:在建筑的外表

面和内表面之间设置一个连续的空腔以防止水在气流和风压作用下的渗漏。压力平衡墙体有几个组成要素，包括外皮（雨幕）和内侧密封墙以及在两墙之间的空气层。

图4 雨幕压力平衡构造示意图

压力平衡的维持主要依靠空气层，空气层在外侧应当不封口。外墙上的密封为强制密封，内侧密封为空气密封。单元板块左右连接横剖面节点图如图5所示。

图5 单元板块左右连接横剖节点图

3 超高层单元式幕墙的防水应对措施

3.1 铝型材断面的设计

1）铝型材断面的设计是防水的重要环节，必须要设计合理的断面，要使等压舱充分发挥作用，把水密线和气密线尽量分开，而且在空腔内设有组织的排水，使排水孔远离接缝处，并且避免在内腔壁上打孔，采用高精级型材，型材尺寸及允许偏差满足GB/T 5237—2008规定的通用标准,对插杆件内外两面的平整度要小于0.3mm，一般都设计为多空腔的型材，抗弯型以及受力性都比较好，尽量把水密线和气密线分开，保证等压腔的作用。并应考虑单元式板块搭接时的搭接长度。为了适应应变的需要，一般设计时都考虑不小于15mm的搭接缝隙，这样也便于现场调节和安装，消除尺寸的误差，保障幕墙的整体稳定性，型材设计时也应尽量较少设计的类型，这样便于组装。在加工厂应按照标准管理，保证单元式幕墙的制作达到标准及满足防水性能的要求。加工过程中型材严禁乱丢、乱堆。加工现场见图6。

图6 单元式幕墙的加工现场图

3.2 胶条

胶条在防水方面是非常重要的，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。现在胶条普遍采用采用三元乙丙（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，选择时应注意用材所属区域，北方和南方的选择略微不同，要考

虑其延伸度、压缩比和硬度等参数。在北方由于温差较大，而且冬季的气温较低，材料的低温脆性性能对安装和质量影响较大，应选择对低温下不是很敏感的脆性胶条。对于不同厂家不同型式和样式的胶条选择也很重要，图7为胶条的样式。胶条必须与型材的镶嵌咬合要紧密。设计师也可以根据型材设计的型式以及胶条厂家的胶条的样式，与厂家进行联合设计来提高胶条的性能。一般情况下，气密线的胶条横竖都采用同种样式的的胶条，并且胶条能做到交圈紧密，能够闭合，来达到气密性，来满足防水及热工性能的要求。

图7 胶条样式图

3.3 密封胶

弹性模量是密封胶（见图8）的一个重要性能指标，指密封胶应力与应变关系，按密封胶应力-应变曲线特征，区分为高模量、中模量，在给定应力的情况下，高模量密封胶发生的应变比中模量小，而大的应变在边界使用条件下，会产生粘接及防水失效。硅酮密封胶的优点是在低温条件下并不变硬，并增大其弹性模量，而其他一些密封材料，随温度变化，弹性模量也发生变化。

图8 密封胶

密封胶与金属、非金属的直接接触是否防水失效均应通过粘接试块检验来验证。

3.4 对泛光照明的防水构造做法

泛光照明必然需要从型材上穿管，穿孔必须在工厂里加工好，并埋设好管线，孔洞必须加设密闭胶圈，起到防水的作用，一般情况下不允许在现场进行开孔，在工厂里就把开孔及固定工作做好，在穿孔处做密闭胶圈并做打胶处理，做到防水的胶圈，固定螺丝也要做打胶处理。

3.5 裙楼及女儿墙与单元式幕墙的防水构造做法

一般情况下此处的设计构造做法要考虑单元式幕墙安装的横梁与裙楼与女儿墙收口的处理，此位置要留有一定的缝隙，一般在15mm左右，做打胶处理。女儿墙还应考虑墙顶压顶处理并有一定的坡度，翻边基本都放在立面上。

3.6 加工过程防水质量控制

1）加工中，应着重检查玻璃周圈密封胶是否形成完整封闭一圈，保证压差下水不进入室内。横梁与立柱接缝处需要密封胶稳固，并保证一定的连接厚度，避免因震动而失效。打胶前应该清理干净表面，打胶时应保持结构胶饱满，力度匀称，并连续打胶。刮胶时保持连续光滑，表面干净。如图9所示。

图9 密封胶的质量

2）由于胶条在组装过程后会弹性回缩，所以组装之前胶条应增长20mm,待自然回弹情况下进行组装，开启扇周圈的胶条应当形成完整的一圈，尤其在横竖向胶条交接处应当切45°角，并用低温焊黏接牢固(见图10)。

图10 胶条增长情况

3）排水孔的开设应保证排水畅通，去除排水孔周边毛刺，避免因表面张力对排水的影响。排水孔尽量远离十字接缝处（见图11）。

图11 排水孔

3.7 安装过程防水质量控制

由于单元板块通常大而重，施工中需着重板块的推放及吊装时的保护，避免碰撞造成的材料变形，胶条破损而使防水失效。在堆放中一般采用固定的架子，按照标号放好，尽量避免二次倒运，（见图12）。在准备吊装以前应该安排质检人员进行板块的复查，如果发现预留胶条有脱落或损坏的应及时更换，并清理干净横向和竖向槽。在安装时不准为了纠正吊装的位置而撬横梁，如果变形就会导致漏水。

图12 堆放现场图

3.8 单元式幕墙防水的检查和维修

一般单元式幕墙在竣工交付后，经过一个冬季和雨季就会不同程度暴露出一些缺陷，应分析原因及时维修。建议每5a系统性的检查一遍硅酮结构密封胶。

4 结语

随着单元式幕墙在超高层中的普遍应用，人们越来越关注此防水。单元式幕墙的防水必须要系统性来考虑，首先从设计上来考虑选择的型式、单元的划分、各节点的设计构造做法等等，是比较关键的，单元式幕墙的防水设计还应考虑经济合理。在加工的过程中应该注意防水薄弱环节的控制，特别是对接缝和对接的位置应重点检查。在施工过程中应该注意防水的安装质量和成品保护。安装完成后也应注意定期的检查和维修。

以上就是对单元式幕墙防水的设计及施工的一些简单的探讨，供大家在使用单元式幕墙时参考。

【1】徐雷.探讨单元式幕墙防水构造设计要点[J].中国建筑金属结构, 2013(8):201-201.

【2】王何青,王生.天津泰达广场单元式幕墙的防水密封设计[J].中国建筑防水,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

徐贵献（1972～），男，辽宁大连人，工程师，从事高层建筑工程技术管理研究，（电子信箱）guixian2000@163.com。