建筑單元式幕墻設計要點分析探討

梁芬

摘要：建筑單元式墻是集建筑技術、功能和藝術于一體的建筑圍護結構。作為高檔建筑的外墻，深受建筑師和開發商的喜愛。隨著建筑市場的快速發展，幕墻市場對幕墻設計的需求越來越大。因此，幕墻設計單位運用豐富的幕墻系統結構來滿足和引導市場需求。更有代表性的是單元幕墻技術的應用和發展。

關鍵詞：單元式幕墻；設計；要點

1單元幕墻概敘

根據幕墻的制作和安裝方法，幕墻一般可分為構件幕墻和單元幕墻。構件幕墻的安裝方法：首先將柱、梁、連接器等幕墻構件先在工廠切割再運到現場安裝。立柱、梁等龍骨上墻后，安裝玻璃、鋁、石材等面板材料。最后，進行了橡膠密封件和防火屏障的安裝。單元幕墻是在加工廠內把立柱、橫梁、各種面板材料、輔件在廠內組裝成單元板塊。檢驗合格后，將各單元塊運至現場整體吊裝安裝。現場單元與單元之間多采用插接結構，即左右垂直框架，上下水平框架相對于相鄰單元插入安裝。

由單元幕墻的工廠化加工，所以可以進行大規模的工業化生產，大大提高勞動生產率和產品質量，這決定了單元幕墻具有以下特點：單元幕墻的最大特點是工期短，把長期的現場施工轉為工程加工。其次，單元幕墻為建筑師提供了一個發揮想象力的廣闊空間。工廠加工的便捷，更易使用各種組合部件有機組裝起來，運至現場以搭積木的方式進行吊裝拼接，從而設計出不同類型的異型幕墻，使幕墻建筑發揮作用，達到最好的藝術效果和使用性能。

2單元幕墻設計要點

2.1單元幕墻接口設計

1）橫滑型設計

單元幕墻節點采用“橫向滑動”單元結構。單元的橫向和縱向龍骨采用多腔蜂窩型材，大大提高了幕墻單元主要受力構件的穩定性。幕墻單元的橫向和縱向龍骨與玻璃板之間的過渡采用所附鋁合金框架進行，從而有效實現了幕墻龍骨與玻璃板之間的“二次分離”。幕墻系統的平面變形和抗震性能得到了很大的提高。玻璃面板與幕墻龍骨的連接框架采用懸掛式設計。在未來，任何損毀的面板都可以自由拆卸和更換，不影響其他個別部件的正常使用。設計好交叉滑移密封板的排水及排水功能，可大大提高幕墻的防水性能。

2）橫鎖型設計

橫向鎖緊式為上下相鄰單元的豎向框架內具有相應開口的內套。內套管相互插入，以堵塞接頭上的孔。由于上下單元通過內套連接，上下單元形成橫向鎖定，即上下單元不能在上下單元的上框內滑動。當地震發生時，由于單元的垂直框架之間的插入，建筑物變得空間化。為內套管提供定期的橫向位移。地震后，它會自動復位，稱為側鎖式。其排水是集中排水的構件的垂直框架。特別適用于虛線形式的單元幕墻。

2.2單元幕墻防火系統設計

單元幕墻的安裝施工不僅要考慮室外施工所面臨的各種環境問題，還要考慮安全防火問題。結構梁前面板和后裝系統的設計可有效避免火災對幕墻的影響，制造單元幕墻的基本組成單元板的安裝位置應該保留在整個框架內。

防火封堵安裝可根據施工條件與單元組件同步施工，也可以在單元組件安裝完成后再單獨進行施工。安裝時將防火棉填塞于樓板與幕墻之間的空隙中，上、下用鍍鋅鋼板封蓋嚴密并固定牢固。防火棉填塞應連續嚴密，中間不得有空隙。

2.3單元幕墻防水構造設計

影響幕墻滲漏的主要條件有：①幕墻表面有密封不嚴的孔隙；②有水積存；③積水穿過孔隙的壓力差。所以為了達到內墻不漏水，必須從這幾方面入手：①盡量封閉幕墻單元與單元之間、單元與墻體之間、面板與框材之間的縫隙；②利用披水、雨幕原理等設計使水盡量不浸濕接口縫隙；③通過結構設計減少縫隙處的風壓力差。

由于外部的壓力是由風壓引起的，而風是變化的，所以要達到完全等壓是有困難的，因此應該考慮外部必然有少數偶然滲漏的可能，這樣就要讓已滲入等壓腔內的水及時排出室外。

2.3.1等壓腔防水設計

為了防止室外通過第一道防水進入豎向等壓腔的水進入橫向封閉腔，造成漏水，豎向等壓腔水只能進入橫向等壓腔，而不能進入橫向封閉腔，設計時將豎向第二道防水，蓋過橫向的第二道防水，即立柱上的密封膠條比橫梁上的密封膠條更靠近室外側。設有的兩道膠條形成一個小腔，隔斷水進入封閉腔的路徑，起到防水的作用。

2.3.2等壓腔排水設計

進入等壓腔的水不及時排出就可以進入封閉腔導致漏水，所以單元幕墻構造是否會滲水，這也是一個關鍵。等壓腔是指密封膠條的兩側能夠有效的連通，以減小二者的壓力差，同時保證單元幕墻橫向等壓腔與豎向等壓腔相通，這樣進入豎向等壓腔的水在重力作用下進入橫向等壓腔后，再由連通處及時排出室外。

同時根據型材結構設計合理排水孔、設置隱藏的積水槽、排水管等。當然設計選擇使用優質合格的密封材料也非常關鍵。

2.4抗震結構設計

單元幕墻與傳統構件幕墻在龍骨體系上存在以下差異。傳統構件幕墻的主豎龍骨為單豎龍骨。簡支梁體系懸掛在建筑物的主體結構上，即是一個獨立的柱，并接受柱兩側可能的荷載組合，上部柱為簡支梁。原理安裝通常是通過鋼結構轉換懸掛在建筑結構的外部。在建筑安裝過程中，采用長圓孔鋼結構垂直于建筑結構墻體。在主體結構中，龍骨全部調整為滿足設計要求的所有轉換鋼結構，轉換鋼板（預埋板）有效焊接。將柱的下端插入套管中，以保證柱的下端可以使用移動的彈性；在正常情況下，傳統的幕墻在垂直主柱彈性界面處沒有水平梁結構，上下主柱之間的界面恰好是梁在建筑樓層之間的位置。水平梁通常位于間隙梁的頂部和底部的正確方向。從傳統幕墻的安裝結構可以看出，如果高層建筑結構采用這種體系結構，由于高層建筑在縱波和橫波的作用下產生較大的變形和位移。在地震環境下，這種結構體系難以滿足變形和位移的需要。單元幕墻相對建筑物來說是單個的、獨立的、柔性連接的分布式構件，安裝連接接口構造設計能吸收層間變位及單元變形。

3結語

單元幕墻作為一種獨特的幕墻形式，在建筑行業中占有越來越重要的地位，良好的設計不僅可以提高建筑的整體質量，而且有利于建筑業的可持續健康發展。當然光有好的設計是不夠的，只有做好提高加工精度和質量、規范安裝才能最大限度地實現單元幕墻的各項指標。

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（作者單位：北京安居建研科技有限公司）