探討單元式幕墻節點設計的若干問題及處理措施

姜海峰 李忠生

摘要：單元式幕墻系統設計具有較高的技術含量，直接關系到幕墻的經濟性、安全性、工藝性、功能性、施工及可維護性。然而系統設計非常復雜，它涉及到許多專業方面的知識。從大多數幕墻測試的過程來看，單元式幕墻在測試過程中存在不同程度這樣或那樣的問題。其中水密性、氣密性是比較突出的問題。說明幕墻在防水系統設計上存在一定缺陷。本文就單元式幕墻節點設計中存在的問題進行簡要分析，同時也探討了節點設計中存在問題的解決措施。

關鍵詞：單元式幕墻；節點設計；存在問題；解決措施

中圖分類號： S611 文獻標識碼： A

1、單元式幕墻的概述

隨我國高層/超高層建筑物的增多而增多，幾乎哪里有高層建筑哪里就有各種幕墻。國外發達國家幕墻業經歷百余年的歷史，而在我國僅用了十多年時間即迎頭趕上。而單元式幕墻（見圖1），是指由各種墻面板與支承框架在工廠制成完整的幕墻結構基本單位，直接安裝在主體結構上的建筑幕墻。

幕墻按其材料可分為鋁合金玻璃幕墻，鋁板幕墻，鋼板幕墻、石板幕墻、陶瓷板幕墻以及用上述材料組合而成的組合式幕墻。按結構形式可分為：有框幕墻、隱框幕墻和半隱框幕墻。而單元式幕墻主要可分為：單元式幕墻和半單元式幕墻又稱堅挺單元式幕墻，半單元式幕墻詳分又可分為：立挺分片單元組合式幕墻，窗間墻單元式幕墻。近幾年尤以隱框鋁合金玻璃幕墻發展為最快。由于上述各種幕墻使建筑物路面建筑造型新穎多變，虛實對比強烈，環境色彩鮮艷明快，給人們以喜聞樂見的建筑藝術形象，使城市增加了無窮的魅力。

單元式幕墻的優勢及特點

隨著社會經濟和建筑市場的不斷發展，幕墻市場對于高水準、高質量和高等級的幕墻設計提出了更高要求。同時，各種新的幕墻結構形式不斷涌現。而國內近幾年新建造的幕墻從制作安裝上均屬于框架式幕墻，這項技術在國際上已有十幾年歷史。目前，國際上最先進的幕墻為“單元式”幕墻，而這種幕墻的主要特點為：在幕墻加工廠制作好幕墻的單元板塊，設計制作要求很嚴，屬于高科技技術，在我國屬新技術。單元式幕墻近兩年在國內已開始興起，現在國內有兩個廠家能系統完成設計制作安裝任務，國外公司兩年來已在國內建造單元式幕墻約四十萬平米左右，并且要價很高，甚至高出框架式幕墻一倍左右，基本上壟斷了國內“單元式”幕墻市場。其設計優勢主要是在設計、計算、管理上均較簡單容易，能承受較大的安裝誤差。同時由于構件小、設計計算簡單及制作方便的特點，在工地上容易存放，并且安裝系統有彈性和安裝時不需要很長的準備時間。另外，目前就單元式幕墻的開發設計而言，由于企業工作方式和工作技術水準還存在著一定的差異而無法滿足市場需求，與市場發展中存在著嚴重的脫節現象，以致于在工作的過程中存在著嚴重的水密性不達標問題，進而影響了單元式幕墻在當前建筑工程項目中的推廣與應用。

單元式幕墻節點設計中存在的問題

3.1、單元式幕墻系統未設計好排水系統

單元式幕墻利用等壓原理，通過幕墻主、橫梁的對插，形成內、外兩個空腔，內、外腔通過幕墻橫梁的泄水孔達到等壓，在沒有壓力差作用下，雨水不會進入內腔但在室外風壓變化瞬時，內、外腔存在壓力差。加上單元式幕墻單元板塊是在廠房里制作、組裝完成的，能在現場直接安裝到建筑主體結構上。無論是插接還是對接，單元板塊在上下左右以及單元板塊“十字”接口處均需要密封處理。如何從系統設計中處理好這些自由縫是解決單元式幕墻水密性的關鍵。由于縫隙腔內外的氣壓差是雨水滲漏的主要動力，因此要求縫隙空腔內的氣壓與室外氣壓相等，以防止內外空氣壓力差將雨水壓入腔內。

3.2、單元立柱的膠條未考慮系統的氣密性及水密性

在單元式幕墻的系統設計中，膠條的設計也是非常重要的一個環節。它決定了單元式幕墻的水密性、氣密性以及幕墻防水性能的耐久性。目前工程上所用的膠條都存在一些問題。一般情況下，由于膠條的加工、安裝及單元板塊現場安裝過程中出現的誤差等原因，最外層的膠條相互之間的密封性能會減弱，同時影響了整個幕墻系統的氣密性及水密性能。

3.3、型材斷面構造設計的合理性

在設計中，對型材斷面的選擇與參數的控制是十分重要的，是整個工程領域中的核心。型材斷面的設計不僅決定著單元式幕墻施工安全和施工效益，而且更是直接關系著其工藝和功能的發揮。另外，單元式幕墻板塊加工、安裝隱形力控制很重要，幕墻板塊在受荷載、氣溫、濕度作用下導致玻璃自爆。幕墻板塊加工、安裝質量差，直接影響到板塊的防滲漏效果。因此，在一般情況下，設計過程中還要對于其物理性進行全面總結與深入分析，統計其相關的物理參數，進而為設計工作人員提供科學合理的數據參數。

3.4、單元板塊的設計未考慮好幕墻防火系統的現場施工

現場的結構剪力墻、后砌磚墻或內裝的施工是在幕墻施工之前進行的。由于單元板塊在室外施工的技術很成熟，這種情況是能滿足施工要求的，但還是要考慮好防火系統的現場施工。在單元板塊、室內裝修都完成的情況下，現場無法滿足防火系統的安裝。

4、單元式幕墻節點設計中存在問題的解決措施

4.1、單元式幕墻防水系統的節點設計要點

目前，單元式幕墻在設計中存在著各種不同程度的難題與隱患。就設計要點來看，其存在的水密性和氣密性問題較為突出。同時，這些問題的存在也表明單元式幕墻設計工作還存在著一定的缺陷與不足，需要我們在工作中進行深入總結與分析。傳統的單元幕墻系統單元上橫梁的內、外腔直接通過泄水孔連通且基本在同一標高，雨水在壓力差作用下從外腔沿泄水孔進入內腔，當較多雨水進到內腔時，有可能從內層密封膠條處滲進室內；有組織排水單元幕墻系統中，內、外腔不直接連通，而是在上單元橫梁處設置橫向排水管，進入內腔的滲漏水通過泄水孔排到橫向排水管，再經過排水孔并沿著主梁外豎腔排放，到下層單元上橫梁外腔處向外排出，通過有組織排水，能提高幕墻系統的防水性能。

4.2、膠條合理設計

由于膠條的加工、安裝及單元板塊現場安裝過程中出現的誤差等原因，最外層的膠條相互之間的密封性能會減弱，同時影響了整個幕墻系統的氣密性及水密性能。因此，第一層的披水膠條應采用圓形，且其截面應加大，以能滿足連接功能，在單元板塊對插后，膠條相互之間擠壓形成第一層而且很重要的密封層。另外，膠條的材質、延伸率、壓縮量以及斷面形式都很關鍵。單元式幕墻密封性膠條主要是三元乙丙（EPDM）膠條，這種材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐氣候老化性、耐熱老化性、耐水性，還具有較好的耐化學藥品性，可以長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號，不同的牌號各有不同的特點，因此，可以說三元乙丙橡膠的化學成分及配方決定了膠條的使用環境和工作性能。

4.3、型材加工的設計

單元式型材加工，主要是單元式立柱橫梁，加工時注意開孔、避位、銑口的位置，與其他型材組合縫隙預留1mm，以免拼裝誤差導致板塊不密合。預留螺絲孔徑要滿足表1所示條件：

4.4、防火層設計

層間防火隔斷應在板塊安裝到位后施工。首先將鍍鋅鋼板彎折到實際尺寸，將防火棉固定在鍍鋅鋼板上，鍍鋅鋼板一面與混凝土梁采用射釘固定，另一面與幕墻板塊中橫梁螺釘固定。確保固定邊有翻折，在翻折處必須用防火膠填補，防火棉必須密實到位。另外，應在設計單元系統的過程中將結構梁前面的面板設計成后裝系統，即是將后裝的面板設計成小單元系統，當工廠加工完整個框架并組裝其他面板后，連同后裝的小單元板塊運至現場，然后吊裝單元板塊固定在結構上，之后安裝防火系統，最后將小單元板塊固定到單元板塊的相應位置并打膠密封，整套工作完成。

5、結束語

對于單元式幕墻，設計、加工和施工都是其關鍵環節，各環節密不可分，形成有機整體。各環節的失誤都將會給后續環節造成巨大損失。所以在項目管理中，對各環節的把控尤為重要。設計、加工和施工管理一定要把握基本原則，對關鍵部位工程質量要嚴格控制，以過程精品保證工程精品，不斷總結經驗，提高幕墻工程的品質。

參考文獻

[1]宋欣芳.單元式鋁板幕墻的結構分析與優化[D].沈陽建筑大學,2011.

[2]李丹楓.單元式幕墻工程造價的影響因素研究[D].華南理工大學,2012.

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