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摘要：幕墙作为一种新型建筑外围护，在超高层建筑中被广泛应用，其防水设计及施工的质量直接关系到工程的效益及安全。本文结合工程实例，对超高层建筑单元式幕墙的防水设计与施工展开了研究，详细分析了幕墙的设计以及施工的重点，并对幕墙的施工管理进行了介绍。
关键词：超高层建筑；玻璃幕墙；防水设计
随着我国社会经济的快速发展，我国的城市建设不断发展，城市土地资源也日益紧张，这促进了超高层建筑的广泛应用。在超高层建筑中，幕墙具有良好的节能效果，而且从外观上看，更具现代感以及建筑美感，从而被广泛应用于建筑施工中。而单元式玻璃幕墙在当前超高层的外围护结构中占据了重要的位置，研究其防水设计与施工具有重要的现实意义。基于此，笔者进行了相关介绍。
1 幕墙防水系统设计
1.1 防水设计原则
根据雨幕原理，幕墙发生渗漏要具备3个要素：1）幕墙面上存在缝隙；2）缝隙周围有水；3）有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用力。因此，单元式幕墙设计时，必须在传统“防”、“排”措施基础上，利用等压腔原理，将室内外的压力差保持在均衡的状态。
1.2 防水系统设计考虑重点
本工程整个建筑采用了多种幕墙形式，包括：塔楼隐框单元式幕墙系统（FS1系统）；裙楼框架式幕墙系统（FS2系统）；裙楼框架式幕墙系统（FS3系统）；裙楼首层钢板肋玻璃幕墙系统（FS4系统）；裙楼格栅幕墙系统（FS5系统）；裙楼雨篷幕墙系统（FS6系统）；裙楼室外吊顶（FS7系统）等。其中FS1，FS2和FS3，FS4，FS5为主要幕墙系统，其防水重点措施如下。
1.2.1 塔楼隐框单元幕墙系统（FS1系统）
该系统主要应用于塔楼2层以上位置，标准单元分格宽1500mm，高3900mm，采用硅酮结构胶固定玻璃，在工厂内加工组装，形成一个完整的幕墙单元板块。塔楼系统为本工程标准板块最多的系统，每个板块的组装也成为防水要求最高的关键点。由于本工程大部分圆弧位置曲率较平缓，因此利用折线单元式幕墙板块即可实现其柔和的曲面效果，仅在转角曲率较大的部位采用弧形板块。层间采用连续密封的防火岩棉，满足1h防火和隔烟的要求；还在顶部设有防火隔烟层，岩棉最小厚度100mm，外部用1.5mm厚镀锌钢板进行封堵。
鉴于每个板块均具有独立性，整体防水可通过玻璃面板四周的胶条密封，而相邻板块公母料插接部位是防水隐患最大的地方，其防水设计极为关键。单元公母料采用前端封闭、后端开敞的型材系统，将水密线、气密线、尘密线分别设置在单元型材的前端、终端和末端，形成等压腔体，利用室内向室外的压力差抗衡雨水在风压作用下向内渗透的力，避免雨水通过型材间隙内灌。
在处理单元板块顶部交接问题上，采用集水、防水相对比较成熟的“横滑型”封口技术，巧妙地将集水槽覆盖在两块板块顶部的缝隙中，并在四周打胶，防止雨水往下渗漏，通过集水槽将雨水往预先铣好的排水孔中排出，实现防水目的（图1）。
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图1 单元板块顶部交接处理实样
1.2.2 裙楼框架式幕墙系统（FS2和FS3系统）
该框式玻璃幕墙系统主要位于裙楼5～17.5m之间的部分位置，层间横向采用3mm厚铝合金面板装饰，系统骨架采用铝合金型材，视窗部位采用中空Low-E玻璃、层间采用单层玻璃，玻璃板块通过铝合金压块固定在横竖龙骨上。铝型材及装饰线条室内外可视表面均为氟碳喷涂处理。
本套系统的最大亮点为其外观与单元式隐框系统几乎一致，而内部则是框架式玻璃幕墙，为满足其防水性，其外立面采用3道平行密封胶，将3条间隙全部填死，使其立面上无死角。
1.2.3 裙楼首层钢板肋玻璃幕墙系统（FS4系统）
该系统主要位于裙楼首层部位，采用8mm+12A+6mm中空Low-E玻璃；驳接件采用不锈钢驳接件，钢片采用10mm厚不锈钢片，利用点式幕墙系统的通透性来营造首层视线上无障碍高采光的效果（图2）。
图2 裙楼首层钢板肋玻璃幕墙做法.png)
该系统的防水重点主要有两处，一是玻璃开孔部位的防水处理，二是玻璃交接部位的防水处理。开孔部位在驳接头内外夹具中间均垫有橡胶片，在驳接头压力作用下形成两道密封防水的作用；玻璃交接处在外立面位置采用密封胶，为防止密封胶流淌，同时也为了保障室内的美观，在玻璃室内面采用三元乙丙橡胶条填塞的方式，同样是以两道防水措施确保玻璃肋点式幕墙的防水效果。
1.2.4 裙楼格栅幕墙系统（FS5系统）
该系统为格栅幕墙体系，格栅采用20mm×20mm铝合金方管，表面采用氟碳喷涂，主要位于裙楼4个立面；横向通过25mm×25mm×2mm铝槽加劲肋扣接于50mm×200mm×3mm铝合金立柱。
由于格栅采用敞开式的，因此其防水主要通过内墙的墙体防水措施，与幕墙专业无关，此处不讨论。
2 幕墙施工重点
由于该项目的独特性，施工中存在诸多难点，特别是异形曲面上安装单元式幕墙，因此项目实施过程中有针对性地采取了以下措施。
2.1 高空作业的安全防护
需在13F、25F、37F等避难层上层部位架设3m安全防护挑棚，作为交叉施工防护，确保作业安全。此安全防护隔离层采用在主体结构楼板预埋U形钢环，利用预埋钢环固定12#工字钢，外挑3m，再在工字钢上横向搭设Φ48×3.5镀锌钢管，形成一个环绕建筑四周的封闭隔离层，以免本施工段内落物伤害他人，也避免上部施工段落物伤害到本施工段内操作工人。
此外，高空作业风力较大时工人在吊篮上很难维持平衡，不仅影响安全，也影响施工，导致板块安装出现误差，而误差的产生则是漏水的主要因素，因此在4级以上风力天气严禁高空作业。
2.2 弧形面测量放线、定位
本项目塔楼B3号楼造型为弧形异形建筑，相对于一般建筑来说更复杂，也给测量放线的精度控制带来困难，因此，测量放线、定位必须在建筑主体结构阶段验收合格之后进行。对于本项目，首先要对有关图纸有全面的了解，包括幕墙施工图、土建建筑施工图和结构施工图，以及与幕墙有关联的其他分项图纸，主要了解立面变化的位置、标高以及变化的特点；为保证测量精度，还要选用测量精度满足设计要求的仪器，激光经纬仪、水平仪、铅垂仪、全站仪、钢卷尺等仪器设备还必须经过当地指定法定单位鉴定合格方能使用。
精准的放线定位可使得幕墙误差大幅度降低，避免了部分板块由于间隙过大而出现渗漏。
2.3 单元式板块吊装的措施及质量控制
单元式幕墙主要位于塔楼B3号楼的东、南、西、北4个立面处，施工时单元板的吊装质量、框架幕墙与单元幕墙的施工顺序都需重点控制。
单元式幕墙在工厂内已组装成一个整体，主要依靠放线及转接件的精准来控制安装精度，其施工控制是本项目的难点之一。尤其是曲面位置单元板块的编号与排放，直接影响到工程的防水质量，因此要求所有板块预先建一个整体模型，每个单元板块预先编号，严格控制板块间隙，防止间隙超出可控范围导致渗漏。
2.4 大面框架幕墙外装饰条
幕墙主立面每层层间位置装有横向装饰线条，该线条为变截面非标线条，安装时应考虑其水平方向的平整性，同时不能影响单元幕墙的防水、防渗。
2.5 幕墙防水、防渗措施
单元式幕墙工程渗漏较为常见，一般是设计施工环节防渗漏措施不到位造成的。幕墙面板渗水问题较为普遍，严重影响建筑物的使用功能和寿命，降低建筑物的安全性和耐久性。幕墙工程一旦施工完成进入使用维护阶段，再有渗漏很难排查漏水点，因此在施工完成后必须马上进行淋水试验，排查漏水点，及时进行补救。
2.6 关键节点控制
本工程在幕墙建筑中，属于难度较大的项目，需在施工过程中对以下一些关键节点、工序进行控制。
2.6.1 测量放线精度控制
为保证测量放线精度，确保工程质量，结合实际情况，采用电子全站仪、激光经纬仪结合直角坐标法、CAD三维放样技术等测量方法，针对不同部位进行测量放线，实现快速精准的目标。
2.6.2 幕墙接口、转角处理
幕墙面之间以及与其他部分的接口、收口方案直接影响到幕墙的整体效果和功能性，如处理不当还可能会影响到幕墙的性能，特别是对玻璃幕墙面与其他部位的水密性能将产生较大的影响，阳角部位的漏水隐患与此也有很大关系。
幕墙转角处玻璃的接口方式很重要，要在满足玻璃气密性、水密性等密封要求的同时，考虑美观和夹胶玻璃胶膜外露产生氧化和脱胶的问题。根据经验，要求在玻璃出厂前先将此处的外露胶膜边密封，确保不与空气接触。各类幕墙面板间的搭接节点严格按设计节点图进行施工处理，本工程采用的转角板块是弧面设计，因此不存在特别明显的折线转角，通过幕墙立柱的处理，可使其转角圆弧部位柔和过渡（图3）。
图3 幕墙转角处处理.png)
图4 幕墙伸缩缝处理.png)
2.6.3 幕墙伸缩缝节点处理
由于本工程的玻璃幕墙面上需设置伸缩缝以适应主体结构的变形，在伸缩缝两侧的幕墙玻璃存在相对变形量；为适应其变形一般采用铝型材作伸缩缝收口，其后侧再增设一条上下通长的防水胶带，形成二道防水的效果，满足变形的同时也确保防水要求（图4）。
2.6.4 幕墙收口防水处理
本工程由于其每个立面均采用曲面造型，垂直方向的收口部位较为模糊，不存在明显的交界，因此水平收口位置用一条铝合金装饰板与横向铝合金装饰线条罩在幕墙上端的收口部位。为防止在压顶接口处出现渗水，在压顶板的下面应妥善做好防水处理。铝合金压顶板可以侧向固定在骨架上，也可在水平面上用螺丝固定。螺丝头部位用密封胶密封，防止雨水在此部位渗透。采用内泛水，安装坡度应符合设计要求；利用成熟的横滑式设计，同一楼层的单元板块上横梁通过特殊的构造形式，形成一圈完整、密闭的“水槽”，将雨水集中并排至指定的落水管道；利用3道防水设计形成等压腔体，通过内外压力差的形成，有效阻止水的渗透，保持良好的防水性能。
铝合金装饰板的运用既能在一定程度上防止水的渗透，同时也是极佳的外立面装饰材料，在层间横向收口与屋顶最高点收口处起到画龙点睛的效果。
2.6.5 工艺孔防水处理
单元型材拼装过程中难免会有部分螺接位置，这些位置极易成为漏水点，因此在工厂拼装时便应进行抹胶处理，使其形成一个完整的防水体系（图5）。
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图5 工艺孔作抹胶等防水处理
3 幕墙施工管理
3.1 施工安全措施
本工程建筑物高度较高，且为单元式幕墙，在安装过程中无脚手架与防护网，因此其难度比一般的幕墙工程要大得多，一旦出现人员跌落，后果不堪设想。为此，在以下几个方面采取措施，以保障施工安全。
操作人员需经过培训并考核合格后，方可上岗。人员进入工地前，需进行体检，重点检查有无恐高症、心脏病、高血压等不适合高空作业的疾病。
施工作业前，由施工班组长对全体施工人员进行专项安全教育，进行详细的现场安全技术交底。对于那些节点特殊、危险性较大的地带，应针对性地分工种进行讲解，并以书面形式进行安全技术交底。作业时，操作人员应按规定正确佩戴和使用合格的安全帽、安全带等防护用具，作业前应认真检查设施是否牢固可靠。应将安全带牢系在建筑结构上或固定的金属结构架上，不准系在活动构件上。
3.2 预拼装
由于本工程为单元式幕墙，因此单元板块之间的匹配性不能只停留在图纸上，需要做出实际板块，预先拼装，并进行淋水实验，确保玻璃与框架之间、左右板块之间、上下板块交接之处均无漏水隐患。
4 结语
综上所述，在超高层建筑单元式幕墙施工中，其防水设计与施工十分重要，关系到建筑整体的施工质量以及建筑的使用寿命。因此，在超高层建筑单元式幕墙施工中，要对幕墙的防水系统进行合理的设计，并严格按照相关施工规范进行防水施工；同时还要加强对幕墙防水施工的质量控制与管理，从而保证超高层建筑单元式幕墙的防水性能满足要求，保障超高层建筑的正常使用。
参考文献：
[1]陈中文，张灿灿.浅谈超高层建筑单元式玻璃幕墙施工要点[J].门窗.2016（04）
[2]陈宽炜，左娜，方龙熙，刘阳.横滑式单元幕墙防水系统的设计与施工[J].福建建设科技.2016（01）
论文作者:张敬华
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/12
标签：幕墙论文; 单元论文; 系统论文; 板块论文; 部位论文; 玻璃论文; 工程论文; 《基层建设》2016年12期论文;