浅谈单元式幕墙节点设计技术探讨

2015-10-21 17:12李海林
建筑工程技术与设计 2015年27期
关键词:新材料

李海林

【摘 要】单元式幕墙是一种由工厂加工制作完成后可直接安装在建筑的主体框架结构上的单位板块墙体,在进行建筑墙体构造过程中,将各个单元式幕墙通过一定方式的拼接连接形成墙体,各个单元式幕墙的节点直接关系到拼接的平整、严密效果和构造质量,因此在进行幕墙设计制作时,节点设计是单元式幕墙的一个至关重要的技术点,应该根据现存的一些问题入手,不断进行研究并加以改进。

【关键词】单元式幕墙;节点设计;新材料

1 单元式幕墙节点设计的基本问题

早期的单元幕墙设计和运用过程中,由于引入应用的年限短技术经验缺乏等各方面的原因,容易出现气密水密性不佳的问题。解决单元式幕墙的气密水密性是节点设计的基础要求,具体存在以下几方面的问题:

1.1 幕墙排水系统等压腔体设计不完善

等压腔原理是幕墙防水的基础。单元式幕墙在制作时将墙体的立柱、横梁通过交叉对插的方式隔成墙体内外两个空腔,这两腔均通过横梁上的排水孔进行气液排出以达到气压均等的效果,正常情况下两腔之间没有压力差,外部雨雪不会被吸入,这就是单元式幕墙的形成原理,但外部风压较大的情况下会形成内外腔压力差。但是一般的单元式幕墙横梁的排水孔都设在同一标高上且相互流通,在存在压力差的情况下外部雨雪等就会进入幕墙内部,在内部水量较多的情况下就会渗透出来流入室内;改善提高的方法就是设置横梁排水孔相互之间水平错位,使得内腔与外墙的排水孔与外腔与室外的排水孔不布置在同一水平位置,且在横梁上设立横向的排水管把进入内腔的水排泄出去,较之前者排水防水性能得到了一定提高。

1.2 幕墙单元立柱设计不利于排水

分层排水是单元排水路径的要点。即进入单元腔体的水流要在每层插接位置排出腔外。对于有排水管设立的幕墙,进入内腔的水通过排水管排出至单元立柱的外腔。但是在目前单元立柱的设计制作上存在缺乏精确设计性的问题,并没有做到与排水管的排流功能相匹配,因此经常出现内腔的水最终依然排至单元柱内腔的情况,水从幕墙的高处流至低处直到内腔的水积累到一定的量最终渗透到室内。

1.3 幕墙底部单元板未设排水系统

由上文可知,外部的雨雪进入内腔后都要通过内腔下层的横梁来排出,因此下层横梁是有效排水的关键部件,在设计制作时,应该将下层设立一个通长的上横梁来加强排水功能。否则内腔的单元立柱一直延伸到幕墙的最底部结构,也会直接导致排水流入到底部结构内。

1.4 幕墙结构梁下部的中横梁未设置集水及排水构造

通常幕墙在设计制作时都会在结构梁前面增设一层衬板为墙体进行一定的隔热和防水。如果室内外温差超过一定值或者外面面板注胶不够则内腔的水就会滴出来。为了防止这种情况的发生,就应该在结构梁下部的横梁上面设置集水及排水的构造系统,把滴出的水收集排出。一般情况下的横梁集水孔是以弧形的状态设置的,且在集水范围内的单元立柱制作时也应该设立排水孔,以便水从集水坑通过排水孔排出墙外。

1.5 单元立柱与横梁连接处未设防水

幕墙内部的横梁与单元柱都是经常会接触到水汽的部件,但许多幕墙设计时并没有考虑到这一点,导致内外水汽长期浸泡连接部件造成连接受损松动,甚至会渗透进室内。因此在进行横梁与单元柱连接完成以后需要对连接部位加以防水处理,通常采用的方法是涂抹密封胶,以此来进一步提升幕墙的防水性能。

1.6 单元立柱胶条气密性和水密性不高

各单元幕墙通过严密的对插方式形成连接,再使用密封胶条将各单元立柱之间的空隙填实,使之形成一个完全严密的密封体。但在实际操作过程中,经常会出现由于设计或操作的失误,安装填充胶条时并不能完全严密,尤其是在最外层胶条如果安装不好就会直接影响幕墙的整体的密封性。因此,在进行第一层胶条安装时应该使用截面增加的圆形安装,以增强连接的牢固度和密封性。

2 单元式幕墙节点设计中可以改进的问题

在单元幕墙设计中同样有一些要点虽然不影响基本使用功能,但却会给单元幕墙施工便利性、单元幕墙使用中的用户体验带来影响,同样值得在设计过程中注意。比如以下几个问题:

2.1 单元幕墙窗台板连接形式的合理设计

单元式幕墙的窗台板设计重要的考虑是满足单元幕墙位移的需要。单元幕墻工作过程中可以通过插接的接缝吸收上下板块之间的位移。超高层建筑在大风压情况下整个建筑的摆动、室内荷载的变化等均可能造成板块接缝尺寸变化。而窗台板位置一般均设置在横梁插接框位置,由此就可能造成窗台板与单元横框之间的阶差、鼓起、变形。因此在窗台板设计中要保证窗台板不能与单元插接处上下横框同时产生刚性连接,这样会造成单元幕墙接缝无法调节。

2.2 单元幕墙挂件系统的合理设计

单元幕墙挂件系统是吸收土建施工偏差,保证单元幕墙安装便利性的重要系统。其基本要求是实现三维可调节,即平面位置,进出关系及水平标高的可调节。好的挂件系统应该考虑调节的便利性,在单元板块安装过程中保证单元板吊装到位后脱钩后仍可以调节,而不需要保持吊装状态来调节位置。在实际应用中,握手式挂件系统有较好的现场反馈,安装便利性较好。同时挂件系统设计应注意单元板块的防跳,建筑顶部单元板块尤其重要。

2.3 单元幕墙装饰条的设计

由于建筑外立面的需要,大部分单元幕墙均有横向或竖向装饰条的存在。为了保证装饰条的平整度,设计时应考虑在板块之间设置装饰条插销。在相邻板块安装后将插销旋出,连接相邻板块的装饰条。保证装饰条的整体性。如果是带有腔体的装饰条,应尽量在每个单元板块装饰条端部设计封堵板。避免空气在狭长空间高速通过产生的哨音。

3 单元幕墙中新材料应用的设计

随着建筑材料的发展,单元幕墙材料的选用已经不再局限在玻璃,金属板,石材等以往常用的品种。玻璃纤维混凝土(GRC),玻璃钢(FRP)等新材料都已经开始应用到单元幕墙中来。玻璃纤维混凝土一般采用挂接形式固定在单元板块框架上,由预埋在玻璃纤维混凝土中的螺栓与单元龙骨连接。设计中单独设置防水层效果较好,宜把GRC 的连接件设置在防水层外部,避免对防水层的破坏。玻璃钢具有质量轻强度高的特点,同时对无线电信号干扰比金属板要小,适用于建筑顶部无线电发射塔部位的幕墙使用。但由于加工工艺及材质特性关系,在单元幕墙设计中应避免使用结构胶与单元框架连接,采用预埋螺栓形式连接较好。

4 结束语

建筑种类和形式的丰富化促使建筑构材也朝着多元化的方向发展,单元式幕墙作为现今普遍使用的一种墙体构造形式,无论是那种类型,其设计制作和安装使用过程中都会有很多值得注意的要点。做到以幕墙节点的气密性水密性为基础,充分考虑施工及后期使用的便利性。选择正确的设计方向,将对整个建筑的使用周期产生重要的影响。幕墙作为永久性维护构件,一旦没有做好则很难维修、返工,并且严重影响到建筑工程的质量。因此,单元式幕墙在节点设计阶段就应该结合实际充分考虑到这些问题并加以改进完善,为建筑墙体构造提供坚实保障。

【参考文献】

[1]甘勇.单元式幕墙节点设计的若干问题探讨[J]. 建筑工程技术与设计,2014(20).

[2]陈健波.单元式幕墙节点设计的若干问题探讨[J]. 门窗,2013(1).

[3]赵春龙,吴云欣.讨论单元式幕墙节点设计的若干问题[J].城市建设理论研究,2013(34).

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