开放式幕墙防水节点设计
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摘要：开放式幕墙因为其能够抗恶劣自然环境的和环保的特性，在一些发达国家从七十年代开始被越来越广泛的应用，特别是在欧洲沿海和工业地区、澳洲、日本等海洋性气候地区的写字楼、文化空间、交通建筑和体育场馆等公建项目，并被延伸到内部装饰装修工程当中，它大力提高了建筑的环保水平。目前，我国正面临因工业高速发展而造成的城市人口高度集中和严重的工业污染，环境保护的问题更为突出，全社会应共同面对并积极改善对环境造成的损害。建筑行业是城市建设和经济建设的基础行业，对建造环保、优美的城市环境担负直接的责任和义务，推广开放式幕墙将大力提高建筑行业的环保水平。本文主要针对工程实践中经常出现的开放式幕墙防水节点设计进行探讨。
关键词:开放式幕墙；防水节点；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
开放式幕墙就是面板与面板之间不打胶，这样的幕墙通常是只要求装饰作用，或者在面板后做防水的结构。这种幕墙具有自洁的功能。
一、开放式幕墙发生渗水的原因
1.1防水材料出现问题
最为主要的缝隙产生位置就是幕墙接缝的地方。从当前我国的幕墙设计来看，在玻璃幕墙的各种接缝结构节点当中，除了开启扇这个地方，在其他接缝的地方，都是用密封胶进行严密处理。假如密封胶出现了损坏现象，即使是密封胶出现一个几乎肉眼都看不清楚的缝隙，都可能会有水渗漏进来。导致渗水现象发生的比较常见的原因是胶缝开裂、起泡，而造成胶缝发生这种现象的原因就是没有使用合格的耐候硅酮胶，甚至是在施工中以结构胶来代替耐候胶。
1.2构造设计存在偏差
铝型材最终承受着玻璃幕墙承受的外力量，假如在设计中横梁或者立柱的强度不够，在受力之后，很可能会出现幕墙的变形现象，进一步导致密封胶超乎预估的变形，甚至是导致缝隙加大，影响密封胶的密封效果，比如说，致使渗水的原因可能是开启扇位置不能严密关闭等。同时，致使幕墙有缝隙比较常见的原因还有构造设计不合理，比如，开启窗防水密封层数不达标或者是密封处理失去了效果，这样会导致下雨天雨水通过幕墙流入开启窗。
1.3幕墙施工存在隐患
在装修工程当中，玻璃幕墙的安装要求较高的精确度，在进行密封胶挤注和安装铝框架的施工过程中，如果不按照规范的章程来进行操作或者是在密封胶的宽度厚度方面把握不恰当都有可能造成渗漏现象的发生。在密封胶的接触面处理的不合理，尤其是建筑物和幕墙接合的地方，通常会出现土建单位和幕墙施工单位各管一面的现象，二者各自进行施工，没有配合和共同研究，最终简陋的施工和粗糙的构造致使渗水现象的发生。比如说开启窗和幕墙之间的连接，一般都会有封闭不严和配合不合理的现象，从而导致渗水漏水。
二、开放式幕墙内防水层
开放式幕墙的结构一般为铝合金或钢龙骨框架结构，其结构设计与封闭式框架幕墙结构基本相同，设计依据为JGJ 133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》。开放式幕墙在幕墙面材后面增加了内防水层，这是它与传统的封闭式框架幕墙结构的主要不同之处。
开放式幕墙的防水功能是通过两个层面来实现的：一个层面是面板，但因外层面材会有分格和缝隙，会产生披水现象；另一个层面就是内防水层，也是幕墙防水的核心层。
2.1抗风压结构设计
目前工程中对开放式幕墙内防水层的抗风设计通常有两种做法。
a)做法I：内防水层属于幕墙内部结构，完全不需要考虑风荷载作用；
b)做法II：内防水层完全按幕墙面材要求考虑风荷载。
在实际工程中，上述两种做法都有失稳妥。
做法I中无论在施工安装期间还是在竣工使用过程中，开放式幕墙的内部防水层都会直接受到风荷载作用。1 mm镀锌板在1.O kN/风荷载左右下产生的挠度变形分析(镀锌板分格l m x l m，四边用自攻钉固定)，角部金属板最大变形达9mm。
由此可见，防水层如不考虑风荷载的作用就可能会因变形过大或被撕裂而引发雨水渗漏。
做法II中内防水层完全按幕墙面材要求考虑风荷载的做法要求太高，会导致工程材料的浪费和成本的大幅度增加。
出现上述两种情况的根本原因是现行规范中没有给出开放式幕墙的内防水层风荷载取值方法。但“理论来源于实践”，笔者个人建议试用近似工程实验检测的方法，对内防水层的风荷载取值进行修正。
该实验可与幕墙的风压变形实验同时进行。首先在该工程风压变形实验中的开放式幕墙的面材和内防水层增加部分压力感受装置，分别放置在幕墙板块外层表面和内防水层表面的指定设计位置，然后在实验过程中同步记录压力感受发装置的数据。实验结束后分析实验检测数据，根据结果以幕墙风荷载标准值为基础来修正内防水层的风荷载取值。
上述方法如果经实验验证可行，将会为开放式幕墙的防水层提供最基础的数据，其他剩余问题将迎刃而解。
2.2耐腐蚀性能
内防水层应在幕墙主体的设计使用寿命期内保持正常的防水功能，而保持该性能最重要的因素之一就是选择适合的耐腐蚀材料。开放式幕墙工程中内层防水的做法主要有金属板防水结构和防水透气膜结构。
常用的金属板(镀锌板和氧化铝板)的耐腐蚀性能根据工程所在地的气候条件和使用状况会有很大差异，所以我们在选用内防水层材料时应有科学的理论依据或与此相关的实验资料。
例如，镀锌板锌层厚度直接决定其耐腐蚀能力，而在国内资料中暂时没有相关的资料或数据供参考。但可以比照美国材料试验协会(AmericanSocietyforTestingand Materials) 10年间的大气暴露试验结果：86微米厚的热镀锌层在重工业、海岸、郊外和城市地带的耐用年限分别为13，50，104和30年。
防水透气膜是一种新型的高分子防水材料，其主要耐腐蚀性能指标一般由生产厂商提供，主要体现在耐老化寿命、抗紫外线性能、耐臭氧性能和低温柔性等方面应满足设计要求。
2.3透气性能
开放式幕墙的内防水层不仅要有可靠的防水性能，还要有适当的透气性。相关的热工研究资料显示：水气运动趋势为从高温侧向低温侧迁移，当室内温度高于室外温度时，水气会从外墙内侧向外测迁移，如完全采用金属板的防水层将导致水气无法排出，在保温层处积聚、凝结，进而引发外墙内侧结露、发霉等潮气问题。故防水层应当既可以防水.又能够保证围护结构内部的水气能有效排出.既防水又透气。
在工程设计过程中应结合材料的特性，充分发挥材料的特长，采用金属板和防水透气膜组合结构。
2.4 细部结构设计
以往工程的防水层一般不对金属板进行折边加工，防水金属板间采用平板搭接。从前面的金属板挠曲分析中我们可以发现，在风荷载的作用下会在金属板的边角部位产生很大的挠曲变形，所以很容易在金属板的接缝处产生缝隙，而竖向缝隙引发的渗漏更为严重。为了加强金属板竖向边缘的密封效果和导水功能，对此应进行必要的折边处理。
2.5特殊部位的处理
开放式幕墙并不是完全开敞、任雨水自由进人面材后部空间的。对于一些向内倾斜部位和水平部位(如女儿墙压顶、窗口下沿等部位)不建议采用开放式幕墙结构设计。应最大限度地利用幕墙面材进行防水，充分发挥幕墙面材的披水、防水和导流的功能。
如果采用了开放式结构，板块间缝隙会成为雨水聚集区，沿着缝隙流人的大量雨水会对内部防水层形成严峻的考验。
显而易见，按一般开放式幕墙结构设计的防水层难以满足防水要求。如果必须采用开放式幕墙结构，则应向业主或设计师建议在主体结构的外面也加设主体防水层，最大限度地降低雨水渗漏的风险。
结束语
开放式幕墙的核心防水功能同幕墙本身一样重要，保证和满足其核心功能需要才是真正的工程设计主导思想。
参考文献
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[4] 张智宇.等压原理在幕墙防水设计中的实际运用.中国建筑金属结构，2002(10).