探讨单元式幕墙节点设计的若干问题及处理措施

姜海峰 李忠生

摘要：单元式幕墙系统设计具有较高的技术含量，直接关系到幕墙的经济性、安全性、工艺性、功能性、施工及可维护性。然而系统设计非常复杂，它涉及到许多专业方面的知识。从大多数幕墙测试的过程来看，单元式幕墙在测试过程中存在不同程度这样或那样的问题。其中水密性、气密性是比较突出的问题。说明幕墙在防水系统设计上存在一定缺陷。本文就单元式幕墙节点设计中存在的问题进行简要分析，同时也探讨了节点设计中存在问题的解决措施。

关键词：单元式幕墙；节点设计；存在问题；解决措施

中图分类号： S611 文献标识码： A

1、单元式幕墙的概述

随我国高层/超高层建筑物的增多而增多，几乎哪里有高层建筑哪里就有各种幕墙。国外发达国家幕墙业经历百余年的历史，而在我国仅用了十多年时间即迎头赶上。而单元式幕墙（见图1），是指由各种墙面板与支承框架在工厂制成完整的幕墙结构基本单位，直接安装在主体结构上的建筑幕墙。

幕墙按其材料可分为铝合金玻璃幕墙，铝板幕墙，钢板幕墙、石板幕墙、陶瓷板幕墙以及用上述材料组合而成的组合式幕墙。按结构形式可分为：有框幕墙、隐框幕墙和半隐框幕墙。而单元式幕墙主要可分为：单元式幕墙和半单元式幕墙又称坚挺单元式幕墙，半单元式幕墙详分又可分为：立挺分片单元组合式幕墙，窗间墙单元式幕墙。近几年尤以隐框铝合金玻璃幕墙发展为最快。由于上述各种幕墙使建筑物路面建筑造型新颖多变，虚实对比强烈，环境色彩鲜艳明快，给人们以喜闻乐见的建筑艺术形象，使城市增加了无穷的魅力。

单元式幕墙的优势及特点

随着社会经济和建筑市场的不断发展，幕墙市场对于高水准、高质量和高等级的幕墙设计提出了更高要求。同时，各种新的幕墙结构形式不断涌现。而国内近几年新建造的幕墙从制作安装上均属于框架式幕墙，这项技术在国际上已有十几年历史。目前，国际上最先进的幕墙为“单元式”幕墙，而这种幕墙的主要特点为：在幕墙加工厂制作好幕墙的单元板块，设计制作要求很严，属于高科技技术，在我国属新技术。单元式幕墙近两年在国内已开始兴起，现在国内有两个厂家能系统完成设计制作安装任务，国外公司两年来已在国内建造单元式幕墙约四十万平米左右，并且要价很高，甚至高出框架式幕墙一倍左右，基本上垄断了国内“单元式”幕墙市场。其设计优势主要是在设计、计算、管理上均较简单容易，能承受较大的安装误差。同时由于构件小、设计计算简单及制作方便的特点，在工地上容易存放，并且安装系统有弹性和安装时不需要很长的准备时间。另外，目前就单元式幕墙的开发设计而言，由于企业工作方式和工作技术水准还存在着一定的差异而无法满足市场需求，与市场发展中存在着严重的脱节现象，以致于在工作的过程中存在着严重的水密性不达标问题，进而影响了单元式幕墙在当前建筑工程项目中的推广与应用。

单元式幕墙节点设计中存在的问题

3.1、单元式幕墙系统未设计好排水系统

单元式幕墙利用等压原理，通过幕墙主、横梁的对插，形成内、外两个空腔，内、外腔通过幕墙横梁的泄水孔达到等压，在没有压力差作用下，雨水不会进入内腔但在室外风压变化瞬时，内、外腔存在压力差。加上单元式幕墙单元板块是在厂房里制作、组装完成的，能在现场直接安装到建筑主体结构上。无论是插接还是对接，单元板块在上下左右以及单元板块“十字”接口处均需要密封处理。如何从系统设计中处理好这些自由缝是解决单元式幕墙水密性的关键。由于缝隙腔内外的气压差是雨水渗漏的主要动力，因此要求缝隙空腔内的气压与室外气压相等，以防止内外空气压力差将雨水压入腔内。

3.2、单元立柱的胶条未考虑系统的气密性及水密性

在单元式幕墙的系统设计中，胶条的设计也是非常重要的一个环节。它决定了单元式幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。目前工程上所用的胶条都存在一些问题。一般情况下，由于胶条的加工、安装及单元板块现场安装过程中出现的误差等原因，最外层的胶条相互之间的密封性能会减弱，同时影响了整个幕墙系统的气密性及水密性能。

3.3、型材断面构造设计的合理性

在设计中，对型材断面的选择与参数的控制是十分重要的，是整个工程领域中的核心。型材断面的设计不仅决定着单元式幕墙施工安全和施工效益，而且更是直接关系着其工艺和功能的发挥。另外，单元式幕墙板块加工、安装隐形力控制很重要，幕墙板块在受荷载、气温、湿度作用下导致玻璃自爆。幕墙板块加工、安装质量差，直接影响到板块的防渗漏效果。因此，在一般情况下，设计过程中还要对于其物理性进行全面总结与深入分析，统计其相关的物理参数，进而为设计工作人员提供科学合理的数据参数。

3.4、单元板块的设计未考虑好幕墙防火系统的现场施工

现场的结构剪力墙、后砌砖墙或内装的施工是在幕墙施工之前进行的。由于单元板块在室外施工的技术很成熟，这种情况是能满足施工要求的，但还是要考虑好防火系统的现场施工。在单元板块、室内装修都完成的情况下，现场无法满足防火系统的安装。

4、单元式幕墙节点设计中存在问题的解决措施

4.1、单元式幕墙防水系统的节点设计要点

目前，单元式幕墙在设计中存在着各种不同程度的难题与隐患。就设计要点来看，其存在的水密性和气密性问题较为突出。同时，这些问题的存在也表明单元式幕墙设计工作还存在着一定的缺陷与不足，需要我们在工作中进行深入总结与分析。传统的单元幕墙系统单元上横梁的内、外腔直接通过泄水孔连通且基本在同一标高，雨水在压力差作用下从外腔沿泄水孔进入内腔，当较多雨水进到内腔时，有可能从内层密封胶条处渗进室内；有组织排水单元幕墙系统中，内、外腔不直接连通，而是在上单元横梁处设置横向排水管，进入内腔的渗漏水通过泄水孔排到横向排水管，再经过排水孔并沿着主梁外竖腔排放，到下层单元上横梁外腔处向外排出，通过有组织排水，能提高幕墙系统的防水性能。

4.2、胶条合理设计

由于胶条的加工、安装及单元板块现场安装过程中出现的误差等原因，最外层的胶条相互之间的密封性能会减弱，同时影响了整个幕墙系统的气密性及水密性能。因此，第一层的披水胶条应采用圆形，且其截面应加大，以能满足连接功能，在单元板块对插后，胶条相互之间挤压形成第一层而且很重要的密封层。另外，胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式都很关键。单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙（EPDM）胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。EPDM橡胶有很多种牌号，不同的牌号各有不同的特点，因此，可以说三元乙丙橡胶的化学成分及配方决定了胶条的使用环境和工作性能。

4.3、型材加工的设计

单元式型材加工，主要是单元式立柱横梁，加工时注意开孔、避位、铣口的位置，与其他型材组合缝隙预留1mm，以免拼装误差导致板块不密合。预留螺丝孔径要满足表1所示条件：

4.4、防火层设计

层间防火隔断应在板块安装到位后施工。首先将镀锌钢板弯折到实际尺寸，将防火棉固定在镀锌钢板上，镀锌钢板一面与混凝土梁采用射钉固定，另一面与幕墙板块中横梁螺钉固定。确保固定边有翻折，在翻折处必须用防火胶填补，防火棉必须密实到位。另外，应在设计单元系统的过程中将结构梁前面的面板设计成后装系统，即是将后装的面板设计成小单元系统，当工厂加工完整个框架并组装其他面板后，连同后装的小单元板块运至现场，然后吊装单元板块固定在结构上，之后安装防火系统，最后将小单元板块固定到单元板块的相应位置并打胶密封，整套工作完成。

5、结束语

对于单元式幕墙，设计、加工和施工都是其关键环节，各环节密不可分，形成有机整体。各环节的失误都将会给后续环节造成巨大损失。所以在项目管理中，对各环节的把控尤为重要。设计、加工和施工管理一定要把握基本原则，对关键部位工程质量要严格控制，以过程精品保证工程精品，不断总结经验，提高幕墙工程的品质。

参考文献

[1]宋欣芳.单元式铝板幕墙的结构分析与优化[D].沈阳建筑大学,2011.

[2]李丹枫.单元式幕墙工程造价的影响因素研究[D].华南理工大学,2012.

[3]逄扬.超高层单元式玻璃幕墙工业化建构方法研究[D].大连理工大学,2013.