建筑单元式幕墙设计要点分析探讨

梁芬

摘要：建筑单元式墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑围护结构。作为高档建筑的外墙，深受建筑师和开发商的喜爱。随着建筑市场的快速发展，幕墙市场对幕墙设计的需求越来越大。因此，幕墙设计单位运用丰富的幕墙系统结构来满足和引导市场需求。更有代表性的是单元幕墙技术的应用和发展。

关键词：单元式幕墙；设计；要点

1单元幕墙概叙

根据幕墙的制作和安装方法，幕墙一般可分为构件幕墙和单元幕墙。构件幕墙的安装方法：首先将柱、梁、连接器等幕墙构件先在工厂切割再运到现场安装。立柱、梁等龙骨上墙后，安装玻璃、铝、石材等面板材料。最后，进行了橡胶密封件和防火屏障的安装。单元幕墙是在加工厂内把立柱、横梁、各种面板材料、辅件在厂内组装成单元板块。检验合格后，将各单元块运至现场整体吊装安装。现场单元与单元之间多采用插接结构，即左右垂直框架，上下水平框架相对于相邻单元插入安装。

由单元幕墙的工厂化加工，所以可以进行大规模的工业化生产，大大提高劳动生产率和产品质量，这决定了单元幕墙具有以下特点：单元幕墙的最大特点是工期短，把长期的现场施工转为工程加工。其次，单元幕墙为建筑师提供了一个发挥想象力的广阔空间。工厂加工的便捷，更易使用各种组合部件有机组装起来，运至现场以搭积木的方式进行吊装拼接，从而设计出不同类型的异型幕墙，使幕墙建筑发挥作用，达到最好的艺术效果和使用性能。

2单元幕墙设计要点

2.1单元幕墙接口设计

1）横滑型设计

单元幕墙节点采用“横向滑动”单元结构。单元的横向和纵向龙骨采用多腔蜂窝型材，大大提高了幕墙单元主要受力构件的稳定性。幕墙单元的横向和纵向龙骨与玻璃板之间的过渡采用所附铝合金框架进行，从而有效实现了幕墙龙骨与玻璃板之间的“二次分离”。幕墙系统的平面变形和抗震性能得到了很大的提高。玻璃面板与幕墙龙骨的连接框架采用悬挂式设计。在未来，任何损毁的面板都可以自由拆卸和更换，不影响其他个别部件的正常使用。设计好交叉滑移密封板的排水及排水功能，可大大提高幕墙的防水性能。

2）横锁型设计

横向锁紧式为上下相邻单元的竖向框架内具有相应开口的内套。内套管相互插入，以堵塞接头上的孔。由于上下单元通过内套连接，上下单元形成横向锁定，即上下单元不能在上下单元的上框内滑动。当地震发生时，由于单元的垂直框架之间的插入，建筑物变得空间化。为内套管提供定期的横向位移。地震后，它会自动复位，称为侧锁式。其排水是集中排水的构件的垂直框架。特别适用于虚线形式的单元幕墙。

2.2单元幕墙防火系统设计

单元幕墙的安装施工不仅要考虑室外施工所面临的各种环境问题，还要考虑安全防火问题。结构梁前面板和后装系统的设计可有效避免火灾对幕墙的影响，制造单元幕墙的基本组成单元板的安装位置应该保留在整个框架内。

防火封堵安装可根据施工条件与单元组件同步施工，也可以在单元组件安装完成后再单独进行施工。安装时将防火棉填塞于楼板与幕墙之间的空隙中，上、下用镀锌钢板封盖严密并固定牢固。防火棉填塞应连续严密，中间不得有空隙。

2.3单元幕墙防水构造设计

影响幕墙渗漏的主要条件有：①幕墙表面有密封不严的孔隙；②有水积存；③积水穿过孔隙的压力差。所以为了达到内墙不漏水，必须从这几方面入手：①尽量封閉幕墙单元与单元之间、单元与墙体之间、面板与框材之间的缝隙；②利用披水、雨幕原理等设计使水尽量不浸湿接口缝隙；③通过结构设计减少缝隙处的风压力差。

由于外部的压力是由风压引起的，而风是变化的，所以要达到完全等压是有困难的，因此应该考虑外部必然有少数偶然渗漏的可能，这样就要让已渗入等压腔内的水及时排出室外。

2.3.1等压腔防水设计

为了防止室外通过第一道防水进入竖向等压腔的水进入横向封闭腔，造成漏水，竖向等压腔水只能进入横向等压腔，而不能进入横向封闭腔，设计时将竖向第二道防水，盖过横向的第二道防水，即立柱上的密封胶条比横梁上的密封胶条更靠近室外侧。设有的两道胶条形成一个小腔，隔断水进入封闭腔的路径，起到防水的作用。

2.3.2等压腔排水设计

进入等压腔的水不及时排出就可以进入封闭腔导致漏水，所以单元幕墙构造是否会渗水，这也是一个关键。等压腔是指密封胶条的两侧能够有效的连通，以减小二者的压力差，同时保证单元幕墙横向等压腔与竖向等压腔相通，这样进入竖向等压腔的水在重力作用下进入横向等压腔后，再由连通处及时排出室外。

同时根据型材结构设计合理排水孔、设置隐藏的积水槽、排水管等。当然设计选择使用优质合格的密封材料也非常关键。

2.4抗震结构设计

单元幕墙与传统构件幕墙在龙骨体系上存在以下差异。传统构件幕墙的主竖龙骨为单竖龙骨。简支梁体系悬挂在建筑物的主体结构上，即是一个独立的柱，并接受柱两侧可能的荷载组合，上部柱为简支梁。原理安装通常是通过钢结构转换悬挂在建筑结构的外部。在建筑安装过程中，采用长圆孔钢结构垂直于建筑结构墙体。在主体结构中，龙骨全部调整为满足设计要求的所有转换钢结构，转换钢板（预埋板）有效焊接。将柱的下端插入套管中，以保证柱的下端可以使用移动的弹性；在正常情况下，传统的幕墙在垂直主柱弹性界面处没有水平梁结构，上下主柱之间的界面恰好是梁在建筑楼层之间的位置。水平梁通常位于间隙梁的顶部和底部的正确方向。从传统幕墙的安装结构可以看出，如果高层建筑结构采用这种体系结构，由于高层建筑在纵波和横波的作用下产生较大的变形和位移。在地震环境下，这种结构体系难以满足变形和位移的需要。单元幕墙相对建筑物来说是单个的、独立的、柔性连接的分布式构件，安装连接接口构造设计能吸收层间变位及单元变形。

3结语

单元幕墙作为一种独特的幕墙形式，在建筑行业中占有越来越重要的地位，良好的设计不仅可以提高建筑的整体质量，而且有利于建筑业的可持续健康发展。当然光有好的设计是不够的，只有做好提高加工精度和质量、规范安装才能最大限度地实现单元幕墙的各项指标。

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（作者单位：北京安居建研科技有限公司）