摘要：本文着重介绍了常用构件式玻璃幕墙和单元式玻璃幕墙的防水设计要点，分析了幕墙渗漏原因，并提出了幕墙防水设计的注意要点。
关键词：玻璃幕墙，等压原理，防水
前言
玻璃幕墙作为建筑外围护结构，已经成为现代高层、超高层建筑的不二选择。诚然，幕墙结构安全性是玻璃幕墙首要考虑的因素，但在四性试验室以及在使用的玻璃幕墙建筑物中，出现最多问题的还是幕墙漏水问题。玻璃幕墙一旦漏水，将损坏室内精装修，严重影响建筑物的使用功能。如果是设计上的原因导致的漏水，补救将非常困难。因此，玻璃幕墙的防水设计非常重要，幕墙设计师应引起足够的重视。
一、漏水原因分析
众所周知，幕墙发生渗漏要具备三个要素：
a．幕墙面上要有缝隙；
b．缝隙周围要有水；
c．有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用，即内外压力差。
这三个要素中如果缺少一个，渗漏就不会发生（如果将这三个要素的效应减少到最低程度，则渗漏也相应降到最小程度）。在外壁，水是无法消除的，下雨就有水。因此，防水只有在缝隙和压力差上下功夫了。
二、构件式玻璃幕墙防水设计
构件式玻璃幕墙主要采用建筑硅酮密封胶“堵缝”的防水设计，特别是构件式隐框玻璃幕墙，完全靠玻璃接缝（通常16~20mm）之间的密封胶防水，因此，构件式隐框玻璃幕墙防水性能的好坏主要取决于密封胶的质量以及现场工人的注胶水平，当然，设计时也应注意以下三点：
1、密封胶的填充材料宜采用聚乙烯泡沫棒；
2、密封胶避免三面粘结，宽度符合构造及计算要求，厚度不应小于3.5mm；
3、密封胶应选用优质品牌，性能指标按计算要求，须满足胶缝最大位移时的粘接性和拉伸强度；
构件式明框玻璃幕墙的防水设计相比构件式隐框玻璃幕墙要复杂，防水性能也更好，因为构件式明框玻璃幕墙不但采用了硅酮密封胶“堵缝”的防水设计，外装饰条还起到批水的“雨幕”效果，即外装饰条与室外形成一个等压腔。明框玻璃幕墙的防水要点不在于外装饰条的胶条，因为胶条压的再紧总是有缝隙的，而主要在于玻璃与铝合金立柱、横梁之间的密封胶，外胶条只起到压紧玻璃兼批水的作用，外装饰条与玻璃间无需打胶（很多工程在装饰条的胶条外面打密封胶防水，其实硅酮密封胶与EPDM胶条是不相容的，时间久了密封胶会变色开裂）。所以，玻璃与立柱、横梁间的胶缝必须横竖连续贯通且共面，即止水面为玻璃面。因此，铝合金横梁前段要延伸过去与铝合金立柱前段相碰打胶密封，否则，横梁与立柱相交处有个空洞，不易封堵，存漏水隐患，类似防水细节在设计上一定要多加考虑，如图2-1所示。
图2—1 图2—2
然而，实际工程当中有些承建商为了节省材料，简化了明框幕墙的防水设计，导致明框幕墙的防水性能极大降低，主要表现在：
1、取消了装饰条里面玻璃与立柱、横梁之间的密封胶；
2、横梁碰立柱平切，前段没有往立柱前段延伸，横竖相交不连续；
3、玻璃受力外压板分段不连续，防水完全靠外装饰条与玻璃之间的角胶缝，角胶缝极不可靠。
如图2-2所示，这种偷工减料的做法极大降低了明框玻璃幕墙的水密性，存在严重的漏水隐患，应避免采用这种简化设计。
构件式玻璃幕墙立柱从上到下连续贯通，一旦有雨水渗漏，水将沿立柱无序向下流，一个漏水点对下面的楼层都有影响，可导致漏水点之下的每个楼层都可能有水进入室内，因此，构件式玻璃幕墙室外密封胶的设计、施工非常重要，一定要引起足够重视。
三、单元式玻璃幕墙防水设计
单元式玻璃幕墙和构件式玻璃幕墙最大的区别在于，单元板块在加工厂组装完成，工地现场吊装。每个单元板块都有独立的铝合金立柱、横梁，单元板块自身的防水要点同构件式玻璃幕墙，即玻璃与立柱、横梁四周密封胶横竖连续密封且共面。由于单元板块是在工地一块一块对插拼装，因此，单元式玻璃幕墙的防水关键在于板块之间的对插防水。与构件式幕墙采用的硅酮建筑密封胶“堵缝”的防水设计不同，单元式幕墙在构造上主要采用了“雨幕”和“等压”原理来防水，设计理念比构件式幕墙要先进合理，也更耐久。
单元式幕墙构造是个系统工程，立柱与横梁的设计要考虑到相互之间的配合。单元板块左右相邻对插的立柱型材通常设计成前、后两个腔体，三道密封胶条（通常为EPDM胶条），从外往内分别为尘密胶条、防水胶条和气密胶条，如图3-1所示。前腔通过尘密胶条与室外隔开，仅在两单元板块连接处留一个小开口，使前腔与室外空气流通，以维持压力平衡，形成竖向的一个连续的外壁（雨幕），尘密胶条沿接缝全长阻止大量雨水进入立柱前腔，仅有少量雨水进入。而立柱前腔与后腔在上下单元板对插的水槽处是连通的，即前腔与后腔是两个等压腔体，且两个腔体分界处设计有防水胶条，那么进入立柱前腔的少量雨水已基本失去动力，能再越过防水胶条进入后腔的水就更少，进入前腔的大部分雨水将顺着立柱前腔壁在重力的作用下流到下一个单元板块的水槽前腔，排出室外。当然，考虑到极端天气的情况下，如台风天气，风雨特别大，前后腔压力变化太快，等压孔来不及调节前后腔的压力平衡，进入后腔的水会多一点。因此，我们在室内侧设置了最后一道防线——气密胶条，防止进入后腔的雨水在压力差的作用下进入室内，这就是单元式幕墙立柱设计的基本构造。
图3—1
单元板块上下对插的横梁，即我们通常说的水槽料，和单元板块立柱类似，对插完成后也形成前、后两个腔体，三道密封胶条，从外往内分别为尘密胶条、防水胶条和气密胶条。水槽一般有两种排水设计方式：直排水方式和排水小腔错层排水方式。
直排水方式在水槽前腔同样通过尘密胶条与室外隔开，形成横向的一个连续的外壁（雨幕），尘密胶条沿接缝全长阻止大量雨水进入水槽前腔，仅有少量雨水进入。在水槽外壁上直接开排水孔（此孔稍大点，等压效果更好），使得前后腔体等压（由于与立柱腔体连通，因此立柱前后腔体也等压），进入前腔的雨水已无力越过水槽外壁通过防水胶条进入后腔，但可以通过外壁上的排水孔直接进入后腔，即使进入，也会由于重力作用通过外壁上的排水孔流回前腔直接排出。同样，考虑到台风天气，进入后腔的雨水会多一点，所以和立柱一样，在水槽室内侧设置了最后一道防线——气密胶条，防止进入后腔的雨水在压力差的作用下越过内壁进入室内，如图3-2所示。这种直排水方式设计的水槽，由于排水孔直接连通前后腔，进入后腔的水可以通过排水孔排出，而前腔的水也容易通过排水孔进入到后腔，排水路径简单直接，等压原理明了，但在台风地区雨水容易通过排水孔直接进入到后腔，给后腔最后一道防线——气密胶条造成压力。
为了不让雨水直接通过排水孔进入后腔，出现了另一种排水方式，即排水小腔错层排水方式。这种排水方式是在直排水方式上稍加改造，在水槽外壁设计一个排水小腔，排水小腔内侧及端部下侧开排水孔，进入后腔的渗漏水将沿小腔内侧排水孔进入排水小腔，再沿两端下侧排水孔（此孔开在板块两端的立柱前腔位）进入立柱前腔流到下一板块水槽前腔直接排出，如图3-3所示。由于排水孔不是直接连通前后腔体，这种排水方式避免了前腔水直接通过排水孔进入后腔，而进入后腔的水又可以通过排水小腔排到下层板块排出，在台风天气时比较有利，但受限于排水小腔的尺寸，此类水槽排水孔一般较小，特别是排水小腔端部两个下排水孔尺寸，排水不是很流畅，等压效果也不如直排水方式。
图3—2 图3—3
以上主要从构造上阐述了单元式幕墙的防水设计，单元式幕墙要真正做到好的水密性和气密性，还应从设计、加工、施工三方面注意以下细节的处理，如图3-4所示：
1、立柱、横梁对插间隙建议控制在1~1.5mm，型材应选用高精级，胶条应选用优质三元乙丙（EPDM）胶条，为挤出成型，邵氏硬度70±5，并具有20%至30%的压缩度，以保证板块对插的密闭性。
2、各个闭口的型材腔体要保证与室外等压，设计时闭口型材的顶横梁（水槽）、中横梁在腔体对应的立柱侧壁上开直径12mm圆孔作为等压孔，等压孔应设置在靠近横梁腔体下壁上方且靠立柱后腔位置，便于防排水；下横梁等压孔可在横梁型材腔体下壁两端开孔。
3、层间玻璃与背板之间是个密闭空间，在此高度上下位置的立柱上应设置直径12mm圆孔作为等压孔，等压孔位置应设置在立柱后腔；
4、在左右相邻两个单元板块的水槽接缝位置（一般约10~15mm接缝），前腔应设置长度100mm，厚度1mm硅胶片（不能用EPDM胶片，与硅酮密封胶不相容）搭接，胶片四周硅酮密封胶密封；后腔应设置铝合金型材芯套搭接，芯套须承受上部立柱传递的剪应力，因此芯套厚度及长度应通过计算确定，但不应小于200mm，芯套四周、相邻板块水槽接缝内壁接缝处硅酮密封胶密封；
5、板块组装时横梁与立柱碰口处应注硅酮密封胶后收紧螺钉；
6、在左右相邻两个单元板块的水槽后腔接缝处，靠近气密胶条位置应设置150mm长气密海绵，以封堵上板块搭接处的接缝。
图3—4
根据本人从事多年幕墙设计的经验，单元式幕墙的等压腔设计是个重点。众所周知，单元式幕墙是以等压理论为基础设计出来的防水系统，要做到等压效果好，等压腔应尽可能做大。就像汽车门，汽车在大雨中高速行驶车门都不漏水，利用的就是等压原理。打开汽车门可以看到门设置了内外两道胶条，两道胶条中间有个很大的等压腔，通过外道胶条进入等压腔的水已失去动力再进入内道胶条，顺着等压腔往下流出，因此汽车车门基本不漏水。单元式幕墙也是同样的道理，尽量让等压腔尺寸做大，如图3-1所示，立柱前腔宜设计成开口腔体或半开口腔体（公立柱要固定竖向装饰条支座的情况下可设计成闭口前腔），让前腔的空腔尺寸尽量大，等压效果更好；另外，在条件允许的情况下，适当加大等压腔宽度和高度尺寸来提高等压效果，对单元式幕墙的防水也很有帮助。
四、结束语
综上所述，构件式玻璃幕墙主要是靠现场打硅酮建筑密封胶“堵缝”的方式来防水，注胶质量不好控制，幕墙防水性能难有保障。而后出现的单元式玻璃幕墙是运用等压和雨幕原理实现的构造防水，单元板块工厂完成，施工现场影响幕墙性能的不确定因素大大减少，质量可控。因此，单元式幕墙的防水比构件式幕墙的防水更先进，更可靠。如今在建的高层或超高层建筑塔楼大多采用的是单元式幕墙形式，裙楼多数采用的是构件式幕墙形式，两种幕墙形式并存，两者在实际工程中都大量存在，但只要设计和施工严格按规范去做，不论是单元式玻璃幕墙还是构件式玻璃幕墙，都可以做到很好防水性能。
参考文献
[1]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）.
[2]《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001.
论文作者:傅春林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/23
标签：立柱论文; 幕墙论文; 玻璃幕墙论文; 单元论文; 胶条论文; 水槽论文; 横梁论文; 《防护工程》2018年第2期论文;