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摘要：单元式幕墙防水性能的好坏直接关系着幕墙的整体质量，本文仅以横滑式单元幕墙为例，从单元式幕墙的防水原理、防水构造、防排结合等几方面进行了分析和探讨，以期能为单元式幕墙的设计提供参考
关键词：水密性能；等压原理；构造防水；梯次减压；防排结合
一、概述
单元式幕墙，是指在工厂内将加工好的各种构件和饰面材料组装成一层或多层楼高的单元板块，运至工地进行整体吊装，现场直接挂接的幕墙。它具有高度单元化、模块化，同时也有加工精度高，安装便捷，工期短等优点，所以现在大多数超高层建筑广泛采用这种幕墙形式。不同于以往的构件式幕墙接缝打胶密封防漏处理，单元式幕墙均通过插接连接，插接位置胶条密封处理，所以它的水密性问题就是一大焦点。实际上在现实工程中也是这样，由于种种原因，很多单元式幕墙都存在漏水渗水现象。本文试图就够影响单元式幕墙防水性能的诸多因素进行分析，为实际的设计施工提供参考。
二、防水原理分析
说到防水原理，就不能不说“等压原理”。众所周知幕墙要产生渗漏现象，必须有三个条件：
（1）幕墙表面上有缝隙；
（2）缝隙周围有水；
（3）要有使水通过缝隙进入幕墙内部的动力。
这三个必要条件中如果缺少一项渗漏将不会发生。同样，如果将这三个条件的效应减少到最低程度，则渗漏也可降低到最小程度。在构件式幕墙的设计中，一般采用封堵法防水，即采用密封胶和胶条等密封材料对所有幕墙面上的缝隙进行封堵以达到防水作用，其目的就是消除渗漏必要条件中的缝隙。但这种防水方式并不可靠，它依赖于密封材料的质量寿命、变形能力和相容性、施工条件和施工工艺等等。需要控制的因素非常多，一旦一个环节出了问题，幕墙面没有缝隙这一点就无法保证，必然也就会导致幕墙渗漏。而单元式幕墙是通过插接连接，缝隙是客观存在的，雨水也不可避免，只是通过第三点即使水通过缝隙的动力，也就是压力差来达到防水目的。这就是所谓的等压原理。
由此可见消除压力差是单元式幕墙防水设计的关键。如果室内的压力与室外压力相等，甚至大于室外压力，即使有裂缝存在，水分也不会进入幕墙内部。为了达到等压，我们将部分或所有接缝维持开放，但是等压腔并不是一个通气的空间，它必须限制一定范围的通气空间，才能有效地产生等压效应。为了达到完全等压效应，“等压腔”内的压力必须随时维持大于或等于室外的压力。我们知道建筑物表面压力，因风速随时的变化，不会永久不变，建筑物愈高愈大，压力差程度也就愈明显。接近地面的风压比高处风压小，立面中央风压比角落风压大，再加上其它因素影响使得等压效应的设计更加复杂困难。实际上形成等压腔的条件是比较困难的。因此为最大限度是实现等压的效果，就就引入了多腔体，多层次的梯次减压设计方法。
三、构造防水设计
以上为常见的单元式幕墙标准节点。从图中可以看到单元幕墙由三道胶条密封线构成的多腔体设计。胶条从室外到室内分别为：
（1）尘密线。为阻挡灰尘设计的一道密封线，一般由相邻单元的胶条相互搭接实现，起到阻挡灰尘的作用，当然大部分的雨水也被阻止。
（2）水密线。它是单元幕墙的重要防线，通过沉密线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，进入等压腔的水被有组织的排出，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（有时在连通孔上放置防止灰尘的虑水海棉）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——气密线来完成。
在单元式幕墙中，正是运用了这种多道密封，多腔体分层梯次减压的构造措施以尽可能的实现雨幕原理，在设计上使等压腔的压力等于或接近室外压力，即水密线两侧的风压基本相等，消除或减轻了风压的作用，使水不通过或很少通过尘密线和水密线进入等压腔。再加上合理的组织排水，使进入等压腔的水有组织的排出到室外幕墙表面，就不会发生渗漏，从而使单元式幕墙对插部位具有良好的防水能力。
四、有组织的排水设计
在压力差的作用下，等压腔不可避免会有水渗进来。这时候如何排水就显的尤为重要。仍以图一、图二的单元幕墙为例，在等压腔内采用集水槽连接左右幕墙单元，在横（竖）向接缝的外侧设置披水胶条并粘接在上横梁，避免雨水流入立柱竖腔。同时在上横梁的水密线插接翅底部位置铣泄水孔并封堵海绵，起到透气排水的作用。由于等压腔的外倾形式，渗透水在自重作用下会经由泄水孔流出等压腔，然后排出到幕墙表面。具体形式如下图所示。
这是一种最常见的同层排水形式。这种形式构造简洁，但个人认为缺陷也很明显。从图上可以看到水密线上的泄水孔是直通等压腔。在大风条件下如果尘密线被掀开，必然有大量的水进入湿腔，此时泄水孔虽有海绵封堵，但在大量雨水及压力差下，难保不逆流而上进入等压腔，长此作用下必然恶化水密性能。所以经过实践人们发现可以对上述排水方式的改进，形成更好的排水效果。这就是错层排水形式。改进后如下图所示：
错层排水的方式如图五中虚线圆圈中显示，改进主要在上横梁增加一个横向排水通道，并在如图六中横梁两端铣排水口，使横向排水通道与立柱竖向湿腔相通，形成一个独立的、不受影响的排水通道。这样的改进后即便在持续的大风条件下，因有横向排水通道的阻隔作用，雨水进入上横梁前腔也不会对水密线的泄水孔产生影响，上横梁等压腔的水经过横向排水管道，然后通过立柱前腔排到下一层横梁，经由批水胶条排出至幕墙外表面，而进入上横梁前腔的雨水则依旧通过在同层自行排出。
错层排水的优点还在于改良了水密线泄水孔的工作环境。如图三所示，同层排水中泄水孔直接与前腔相通而暴露在空气中，日积月累下进入的灰尘很有可能堵塞泄水孔的虑水海绵，从而造成排水不畅甚至堵塞。而错层排水因为有横向排水管的阻隔，灰尘不易直接进入，极大的提高了泄水孔海绵的耐久性。从很多工程应用上看，其效果也在值得肯定和推广的。
五、总结
单元式幕墙向来都是一个看似简单，实则复杂的系统工程。从构造的设计到材料的选择、从工厂的加工制造到现场的吊装安装、从加工设备的优劣到工人的细致水平，任何一个环节都可能影响到幕墙的性能。在各类问题之中，如何防水又是一个核心的话题。所谓的“兵马未动，粮草先行”，一个优秀的系统设计才是确保工程质量的先导条件。作为技术人员必须对理论有深入的理解，对实践有充分的认知，才能确保设计作品的合理可行，才能指导加工制作和施工，使其走在正确的道路上。
参考文献：
[1]杜东兴 单元式幕墙构造解析
[2]JGJ102-2003 玻璃幕墙工程技术规范
[3]DGJ08-56-2012 上海市建筑幕墙工程技术规程
论文作者:吴世海
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/18
标签：幕墙论文; 单元论文; 压力论文; 横梁论文; 风压论文; 缝隙论文; 室外论文; 《基层建设》2016年8期论文;