马操
深圳市方大建科集团有限公司上海分公司
摘要：为节省国家土地资源，满足人们对生活水平的要求，超高层建筑应运而生，并已经逐渐成为各城市建设中的重要标志之一。随着建筑层数的不断增加，其建筑工艺也在不断的改善，其中单元式幕墙的设计就是为了满足超高层建筑要求的幕墙形式，通过对其设计的不断分析和研究，希望能够逐渐提高我国幕墙技术的发展水平。
关键词：单元式幕墙；构建式幕墙；防排水设计；密封性能；
一、简析单元式幕墙的含义
幕墙是建筑物外墙围护构造，由建筑的构架和镶嵌的板材构成，主要是起到装饰美观的作用，且不承受主体结构压力负荷，是轻质墙体的一种，相较于主体来说，有轻微的微动力。同国外相比，我国幕墙的发展时间还是比较短，国外幕墙的运用已经有百余年的历史，而我国仅仅是三十年的时间，但我国的幕墙技术水平与国外不相上下。
在我国幕墙设计施工中，早期最常见的方式就是构建式幕墙，这种幕墙安装的优点是施工作业比较方便，除了隐框、半隐框幕墙需要现在工厂进行玻璃及副框组装外，其余的均可在工地完成即可，这也是大、中、小、乡镇在建筑过程中都广泛进行使用的原因。但随着技术的不断创新，单元式幕墙应运而生，其又被称为第三代幕墙。单元式幕墙的安装工作相比之下更为的简便高效，所有构件根据工程所需的实际尺寸，由工厂直接完成相应的拼装工序，之后运送到现场安装即可。通常尺寸都是等于或者高于一个楼层的距离，不过在施工过程中，只需要通过对各个单元格、单元组进行相应的组合，直接固定在建筑的主体上即可。但在安装的过程中，一定要注意各单元格之间的组合顺序及接缝的稳固性。
二、单元式幕墙使用过程中的优缺点
1）单元式幕墙因其是在工厂内直接加工完成的，所以，首先利用工业化生产的技术，可以大大的减少人力成本的支出，更容易确保幕墙的质量；单元式幕墙的加工和生产工作在工厂进行，可以节省整个工程幕墙安装的进度，提升工程施工的效率，同时还可以节省资金的消耗，提高投资方的效益。
2）通过各单元之间阴阳镶嵌连接，可以有效的与主体进行连接，即使是在地震、温差、层间移动等现象对主体产生位移影响时，也可以很好的进行稳固，因此单元式幕墙的建设更使用于超高层以及钢结构的高层建筑上。
3）在进行幕墙接缝部位的处理时，单元式幕墙大多采用密封胶条的方式以达到密封的效果，而不是采用耐候胶，这样就避免了天气环境对其质量的影响，从而提高了工程建设的进度。
4）单元式幕墙的现场挂装工序主要是在室内完成的，因此像有剪力墙实体墙部位就不适合使用。
5）在进行单元式幕墙安装工作时，要根据其相应的管理制度以及操作标准严格执行，确保施工顺序的正确。在进行主体安装时，对处置运输设备的位置安放要有明确的设置，避免出现安装的质量问题，影响工程的进展。
三、单元式幕墙设计时的重点注意事项
3.1 初步设计
（1）合理规划型材断面构造设计
在进行单元式幕墙规划设计时，要重点关注型材断面的设计工作，因其不仅是确保单元式幕墙安全和工艺性的重要材料，也是体现单元式幕墙的其他物理性能的重要依据，所以在设计的过程中，要严格按照标准进行。
1）在进行型材断面及型材咬合位置的设计时，要确保其要和的准确性、合理性，且要对尘密线、水密线和气密线之间的距离剂型科学合理的设计，保证等压腔的形成以及其功能性的发挥。
2）不要在咬合位置型材以及气密线腔壁上进行工艺孔的设置。
3）在断面设计规划时，要根据竖向构件上传递荷载的实际情况进行合理的设置。竖向构件插接缝隙时尽量保障室内室外缝隙宽度的一致性，以便减少横梁加工切割工序，提高加工效率。
4）根据现场实际的操作标准和规划方案，对插接件的距离进行合理的设置。通常情况下，其距离应大于15mm左右，以保证不同位置的正常移动为基准进行设置，从而减少在施工过程中误差的出现，影响后期的质量，竖向插接变形总体需考虑主体边缘结构在活荷载作用下的变形、单元体加工误差、安装偏差、主体结构立柱徐变和温度位移。
5）为加强单元幕墙安装过程中阻水的效果，需要在进行断面设计时，对预留安装软披水胶条槽口进行严格的检查和控制，以保证质量的标准可以达到施工的要求。
6）严格控制单元幕墙中等压腔的容积。
7）横料在设计开模时截面进出位尺寸需比竖料小1mm防止组装误差使得横梁断面外露影响室内装饰效果
（2）对胶条的合理设计
胶条的合理使用是促进幕墙水密性、气密性、耐久性可以正常发挥的重要因素，因此在设置的过程中要严格遵守设计的原则。
1)对项目所在区域进行严格的考察，比如说北方天气比较寒冷，所以在施工时，要结合其充油牌号、材料耐寒性等方面进行统筹考量，以便于安装和使用的合理化。
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2)胶条形状的严格筛选：胶条的形状和断面是紧密结合在一起的，根据其功能和位置的不同，断面的形式也要有所改变，玻璃内侧室内胶条开模厚度需比理论尺寸厚1.5-2mm防止单元在运输存储过程中胶条内侧进入沙尘影响室外装饰效果。
3)胶条的硬度：在进行胶条使用前，要对其压缩的能力以及硬度进行科学合理的测试。
4)密封闭合性：在对接型单元幕墙施工时，应确保气密线胶条中竖向和横向时相同的，从而提升胶条整体的闭合作用。
5)胶条的工艺性：对胶条安装过程中的间隙和错位进行合理的控制，提升密封的性能。
3.2 结构性设计
面板龙骨在满足规范最低要求标准下进行应力、挠度校核，明框单元幕墙需充分发挥结构胶作用，在确定龙骨截面轮廓及标准截面后，局部风压及跨度较大部位在型材侧边壁厚不变的前提下适当增加龙骨前后壁厚，可有效提高型材截面惯性矩和抵抗弯矩。
单元体竖料在满足结构受力前提下尽可能采用开腔料，这样会大大提高加工组装效率降低人工成本。
3.3防排水设计
对单元系统防排水设计而言，除要依据设计规划的要求，其还有自身的一套原则，那就是“内腔疏导、分层排水”，一般情况来说，只有少量的水会从第二道等压腔，通过横梁上的小孔流进下横梁前端排水腔内，之后被排除室外的。单元式幕墙的排水方式主要分为自排水与错层排水。
1)自排水也就是本层排水，在现今施工中最为常用的方式就是打底横框。其主要的原理是对渗入到单元幕墙内的水，通过腔体的设置，由后面导入到前面，然后再排到外面，同层的水分渗入将从同层进行相应的排出。
自排水方式：因水流的方向受幕墙外的风压的影响，动能不稳定，会导致一些积水无法排除室外，因此，在施工的过程中，会在打底横框和其对应的下横装饰条上设置相应的排水孔，来提供过个排水的通道，将残余的水分排出。
2)错层排水又称为隐藏式排水也近些年常用的方式之一。其工作的原理是将上层上横后腔渗入的水分积攒起来，并在其中设置压力腔，利用水自身的重力因素，由上横壁后下落至下层单元的上横前腔，通过水流的动能起到排水功效，将渗入水分排出，该种排水方式可有效防止前腔雨水在风压作用下回流后腔俗称倒灌现象，因此该种排水方式比较适合风压较大的超高层项目，不过在使用此技术时单元体收底横框不能使用，以免积水无法排出。
错层排水方式虽然不受到风压的影响，且排水孔不会被外界的灰尘影响而堵塞，排水性能强等特点深受建筑行业的喜爱，但是，因其在加工生产的过程中对技术的要求比较严格，所以在进行施工时一定要进行严格的管控。除此之外，在进行工程建设时，为了达到更好的排水效果，两种方式也可以同时使用。
3.4密封性能设计
单元幕墙的施工可以当做是对整个建筑外墙的施工来看，墙体的密封性将决定着整个墙面的质量，以及后期功能的发挥，是十分重要的材质，因此单元幕墙的密封性也是至关重要的。
单元幕墙的密封性主要是由尘密线、水密线和气密线等组成的。具体来说，水密线是由周边连续的、多道密封胶条（或其他密封设置形式）而构成的，在选择所需的材料时，要根据不同腔体的侧重点、位置选择符合施工条件的胶条，并通过反复的实验确定其使用的质量，确保密封的性能。另外，还需要注意的是，密封线施工时的连续性，其也是确保密封性能最主要的因素。
尘密线：顾名思义，就是将灰尘阻挡在外。其主要是通过胶条之间的搭接或者是通过施工材质之间进行搭接的方式，将灰尘或者披水进行阻隔。在施工的过程中，尘密线的作用主要是阻挡灰尘以及雨水侵蚀，起到一份披水屏障的功能，也就是我们俗称的雨幕。
水密线：单元幕墙最为关键的一道工序。水密线的使用，可以使透过尘密线的雨水，在进行水密线内，利用里面的空腔设置，有效的将渗入的雨水排除去，阻断水的渗入，进一步的起到防水保护的作用。
气密线：隔绝空气的渗入。气密线的设置同水密线比较相似的，都是通过内部空腔的建立，起到隔绝效果。只不过气密线阻隔的是空气的流动，水密线隔绝的是水分的渗入，两者之间相互配合，使其内部生成一个平衡稳定的气压系统，确保其压力可以与外界相等或者是大于外界。
另外为保证单元体整体密封性能，单元体龙骨均需带胶组装，单元体工艺孔、挂件螺栓孔均有进行有效密封。
3.6封口技术
封口技术主要是对单元幕墙上下左右4各方位进行连接时，出现的内外贯穿空洞进行相应的密封的工作，一般来说，其处理的技术类型主要有横滑型和横锁型这两种。
1)横滑型：横滑型主要使用于左右两边相邻的单元格组建，在进行搭接时产生的开口，并利用封口版对其进行相应的密封工作。此技术不仅仅是封住了左右两边4个组件之间的贯通开口，还使其增加了增加了集水槽和分隔板的性能。不过因为此技术只对左右相邻单元格起作用，不能固定上下的单元格，所以才被称作横滑型。
2)横锁型：横锁型主要是通过在接缝处竖框空腔中建立一个多功能插芯的方式，来完成上下开口的密封工作。其中这个插芯主要是由一个对插的封口部分和一个向上开口其他五面封闭的集水壶这两部分组成的。一般情况下，插芯都会被设置在上下两单元交接的位置，将其组合成一个整体，使其形成一个横向锁定的状态，从而固定左右两个方位，才被称为横锁型。
四、结论
结合以上阐述可知，单元幕墙凭借其自身方便、精细、质量高等优点，必将会是未来发展的主流趋势。故而本文主要就单元式幕墙设计要点进行了研究与分析，希望能够为推进我国单元式幕墙的普及与发展提供一些参考。
参考文献:
[1]吴兆权.浅谈单元横滑式幕墙“三防系统”设计及施工控制[J].门窗.2016(08)
[2]李青青.单元式幕墙的在高层建筑中的应用——以无锡地铁控制中心幕墙工程为例[J].铁道勘测与设计.2013(05)
[3]史炯炯.单元式幕墙节点设计探讨[J].门窗.2016(07)
论文作者:马操
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/6
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