岳亮 程鵬

摘 要：介紹了幕墻發(fā)生滲漏的三大主要因素，介紹了雨幕原理和等壓原理，并分別以框架幕墻和單元幕墻為例，介紹了完全密封和結(jié)構(gòu)化防水兩種防水設(shè)計思想，以及結(jié)構(gòu)化防水在具體設(shè)計中的一些要點。

關(guān)鍵詞：水密性；雨幕原理；等壓原理；結(jié)構(gòu)化防水

引言

幕墻在建筑行業(yè)中可謂后起之秀，依靠現(xiàn)代機械加工技術(shù)，幕墻以其高精度、高集成化、高工廠化，在現(xiàn)代建筑特別高端建筑中占據(jù)了越來越重要的地位。幕墻的核心技術(shù)性能包括氣密性、水密性、抗風(fēng)壓變形性。本文就水密性的設(shè)計理論做以整理探討。

幕墻的水密性，即雨水滲漏性能是幕墻的重要性能之一，幕墻雨水滲漏性能是指在風(fēng)雨同時作用下，幕墻阻擋雨水透過的能力。

幕墻發(fā)生滲漏的主要因素有：（1）幕墻面上有縫隙；（2）縫隙周圍有水；（3）有使水通過縫隙進入幕墻內(nèi)部的作用。這三個因素缺一，滲漏就不會發(fā)生。如果將這三個要素的效應(yīng)減少到最低程度，則滲漏就能降低到最小程度。這就是幕墻水密性的理論基礎(chǔ)。比較著名的就是“雨幕原理”和 “等壓原理”。

1 雨幕原理

雨幕原理假定墻體外表面為一層“幕”，研究如何阻止雨水或雪融水透過這層幕的機理。它的研究范圍包括：縫隙或孔洞影響、重力作用、毛細作用、表面張力的影響、風(fēng)運動能的影響、壓力差的作用等。據(jù)此開發(fā)出合理的解決方案，達到成功阻止水滲漏的目的。

2 等壓原理

等壓原理的核心思想是“雨幕”兩側(cè)的壓力達到平衡，消除滲漏三要素中的“作用”，尤其是風(fēng)壓的作用。實際應(yīng)用中，真正達到等壓并非易事，如自然界中風(fēng)速是隨機的，造成的波動風(fēng)壓很難使“雨幕”兩側(cè)時時等壓。

這兩種理論有聯(lián)系又有區(qū)別，實際工程中常結(jié)合使用。依據(jù)三大要素和兩種理論，建筑幕墻的防水設(shè)計先后經(jīng)歷了三個階段：完全密封（Front Sealed）、收集儲存（Mass or Storage）和結(jié)構(gòu)化防水（雨幕原理和等壓原理）。完全密封和結(jié)構(gòu)化防水分別較明顯的對應(yīng)于框架幕墻（又稱構(gòu)件幕墻）和單元幕墻。由于幕墻技術(shù)傳入我國時在國外已發(fā)展了相當(dāng)長時間，收集儲存這種設(shè)計方式其時已被摒棄，故而在我國幕墻工程中幾乎沒有應(yīng)用。

（1）框架幕墻（Stick Built System）+完全密封

框架幕墻由于其成本低廉和技術(shù)門檻低，目前在我國應(yīng)用廣泛。其防水思想也相對簡單直接，幾乎只針對滲漏三要素中的第一點——縫隙。因此許多低端幕墻在施工中只奉行兩個字——“打膠”。通過調(diào)整膠縫寬度和深度、發(fā)泡棒的位置、施膠界面的清潔等手段，來確保密封膠能夠有效的消除所有外露縫隙。

受此思路影響，個別幕墻施工單位甚至忽視了幕墻變形性能和豎框收集排水的設(shè)計，使得完全密封方式原本就存在的耐久性差的缺點更加明顯和嚴重，在一段時間內(nèi)影響了幕墻這一新興舶來品在業(yè)主心中的印象，阻礙了幕墻在我國建筑市場的發(fā)展。正確的框架幕墻節(jié)點，應(yīng)做到有效的集水及排水，在豎框中設(shè)置導(dǎo)排裝置，根據(jù)不同形式的豎框規(guī)格，隨型材截面設(shè)計相應(yīng)的集水槽，使整個系統(tǒng)形成上下等壓腔；選取合理的間隔距離，設(shè)置排水孔，將通過豎框收集的滲水排出室外。

（2）單元幕墻（Unitized System）+結(jié)構(gòu)化防水

單元式幕墻系統(tǒng)是目前國際上應(yīng)用比較廣泛的一種幕墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，單元板塊可以全部在工廠車間內(nèi)進行組裝完成，組裝精度高，安裝速度快，施工周期短；可以與土建主體結(jié)構(gòu)同步施工，縮短建筑施工周期；結(jié)構(gòu)化防水，逐級減壓原理，防雨水滲漏和空氣滲透性能良好；板塊接縫處全部采用EPDM膠條搭接密封；板塊之間為柔性連接，抗震能力強、變形性能好。單元式幕墻的設(shè)計原理是通過單元幕墻的插接構(gòu)造及擋水膠條的設(shè)置，構(gòu)成幕墻的塵密線、水密線和氣密線（依工程要求不同，可能增加或減少密封線），使板塊的插接部位形成多個與室外大氣環(huán)境相通的等壓腔（不少于兩個等壓腔），從而使進入等壓腔內(nèi)的少量雨水可以靠重力順利排出室外，保證幕墻靠近室內(nèi)側(cè)的氣密線部位沒有水的存在，實現(xiàn)幕墻優(yōu)良的水密性能。

擋水膠條是結(jié)構(gòu)化防水的重點，在正常狀態(tài)下應(yīng)具有一定的壓縮量，從而保證單元板塊在溫度等外力作用下發(fā)生位移和變形時，擋水膠條仍具有一定密封能力。單元幕墻應(yīng)合理設(shè)計密封膠條，保證在整個系統(tǒng)中無密封間斷點存在，尤其在上下左右相鄰的四個單元板塊形成的“+”字的交點處。上橫框頂設(shè)置披水膠條是一種常見的技術(shù)處理方式，水平貫通的披水膠條將上下層單元分隔為兩個防水區(qū)域，一方面避免了排水壓力的層層累積和過高豎腔造成的“煙囪效應(yīng)”，另一方面裝“+”字節(jié)點轉(zhuǎn)化為兩個“丁”字節(jié)點，簡化了水流分析。

結(jié)構(gòu)化防水是幕墻防水技術(shù)走向成熟的標志，通過綜合運用雨幕原理和等壓原理，從幕墻節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計入手，“允許水通過幕墻表面滲入，并能將水合理組織排出”，相對于完全密封的被動防水技術(shù)，結(jié)構(gòu)化防水是幕墻防水技術(shù)的主動階段。

就像大禹治水一樣，“堵”不如“疏”。允許少量水滲入，使得幕墻可以使用更加靈活的型材和膠條斷面來實現(xiàn)更多更好的建筑功能。通過塵密線、氣密線、水密線三道防線兩道等壓腔，逐層削弱使水通過縫隙進入幕墻內(nèi)部的作用，達到解決第三要素的效果。

這樣的防水方式不但可以容許個別位置措施不到位引起的局部缺陷，還能使幕墻在發(fā)生溫度或外力引起的一定范圍內(nèi)的變形時，仍能保持有效工作。這種防水方式是目前建筑幕墻的主流設(shè)計方式。

然而結(jié)構(gòu)化防水方式仍然不能稱為完全成熟。這種防水方式需要對型材和膠條斷面進行復(fù)雜的分析，特別是橫豎框的交接非常復(fù)雜，“+”字交叉處常成為防水薄弱點。很多防水節(jié)點仍然需要安裝的人員的責(zé)任心作為保證。防水實驗初試成功率低，需要反復(fù)修整才能通過實驗，大大延長了設(shè)計周期。

盡管幕墻防水設(shè)計仍有很長的路要走，但我們看到，幕墻發(fā)展的前景是光明的，在一代又一代幕墻從業(yè)者的努力下，必然愈加成熟。