讨论单元式幕墙节点设计的若干问题

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摘要：随着建筑行业以及科学技术的发展，单元式幕墙技术得到了广泛的应用，并且结构形式越来越多样化。单元式幕墙的前期制作是通过工厂化的方式完成，然后经过拼装而成，操作简便，装饰性强、节能效果好。单元式幕墙结构的节点设计是工程的重点，因此本文将对单元式幕墙节点设计中的问题进行探讨。

关键词：单元式幕墙；排水系统；结构；设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

1前言

单元式幕墙技术含量较高、工期要求紧张，是通过工厂化的方式加工后进行拼装而成，如果节点设计中出现问题就会出现闭合不严密、渗漏等问题，影响到工程施工质量，因此，对于节点的设计是单元式幕墙工程的重点。

2单元式幕墙节点设计中常存在的问题

2.1 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。传统的单元幕墙系统(图1)中单元上横梁的内、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(图2)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。

图1 传统单元式幕墙三维图

图2 有组织排水幕墙三维图

2.2单元立柱的设计未考虑系统的整体排水功能

有组织排水幕墙系统(图2)，在渗漏水进入横向排水管后通过排水孔下泄到单元立柱的外腔。而目前较多设计人员随意设计单元立柱的内外腔。并未考虑好渗漏水的排放功能，渗漏水依然可能排放至单元立柱的内腔(图3)，这样雨水～直从最高层排到最底层。直至单元横梁内腔的水满了之后通过最内层的缝隙渗进室内。因此，在设计单元立柱的时候必须考虑上述因素。如图4所示，进入内腔的水，经过横向排水管及相应的排水孔后排至单元立柱的外腔，实现水向外排出。由于每个单元板块的单元上横梁在上单元板块的下部.进入内腔的水都经过并通过该横梁向外排出(图5)，如该横梁不设置排水坡度，在水进入横梁内腔后则不易向外排出。水长时间滞留在横梁内腔后。不仅对铝合金型材的防腐性能产生影响，而且在风荷载及雨水都很大的情况下，进入内腔的水易于倒灌迸室内(特别是传统的单元式幕墙系统，更应设置排水坡度)。

图3 单元立柱内外腔未考虑排水功能示意图

图4 有组织排水幕墙排水功能示意图

图5 有组织排水幕墙排水示意图

2.4最底部的单元板块未设置排水系统

单元式幕墙系统中，进人内腔的水在经过单元板块下泄后，均通过下部的单元横梁向外排出，最底部单元板块的下部应增设通长的单元上横梁(图6)，以满足排水功能。如未设置下部的排水构造，单元立柱会一直延伸至下部(图7)，则不满足系统的排水功能.雨水直接从单元立柱向下渗漏到结构内部。

图6 单元板块底部通长横梁示意图

图7 单元板块底部非通长横梁示意图

2.5结构梁下部的中横梁未设置集水及排水构造

一般情况下.结构梁前面会增加内衬板作为外观装饰或辅助防水、隔热材料。内衬板与外立面的面板之间在室内外存在温差或外立面面板未注胶的情况下，很容易出现有水滴下或滴入的情况。因此，单元式幕墙系统应在结构梁下部的横梁上部设置集水及排水功能。通常，该单元中横梁是在内衬板前面设置弧形集水孔。而两端的单元立柱在该横梁集水孔范围内也应设置排水孔(图8)，以将集水孔的水排到单元立柱外腔，从而实现水外泄。

图8 中横梁及立柱设置集水及排水构造示意图

2.6单元立柱与各横梁连接后未打胶密封防水

所有的横梁(包括上下单元横梁及中横梁)与单元立柱连接后.连接固定横梁的螺丝头与立柱之间应注耐候密封胶防水(图9)。单元板块之间是通过对插连接的，相互之间存在缝隙。在雨水进入外腔或内腔后，极易通过连接横梁的螺丝孔周边进入横梁内部并渗透到室内，所以连接横梁的螺丝头与单元立柱之间应注胶密封，以满足系统的防水要求。

图9 固定横梁的螺丝打胶防水示意图

2.7单元立柱的胶条未考虑系统的气密性及水密性

单元板块之间通过对插形成密封，其气密性与水密性主要还是通过密封胶条与单元立柱之间的相互连接产生作用。如图10所示，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(如图l0)，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。

图10 胶条密封性能减弱示意图

2.8 未考虑单元板块对插后的防渗漏措施

单元式幕墙，单元间采用对插式组合构件时，纵横缝相交处应采取防渗漏封口构造措施。为了适应单元间的伸缩位移和便于拆卸，目前单元式幕墙的单元间多采用对插式组合杆件，相邻单元板块纵横接缝处的十字形部位(图11)，容易出现内外直通的情况，所以应采用防渗漏封口构造措施。通常，对插构件的截面可设计成多腔形式。单元间的拼接缝隙采用橡胶密封条等封堵措施和必要的导排水措施(如图2、图4、图5）.

图11 单元板块纵横接缝处的十字形部位空洞

2.9对插后未采取措施连接两单元板块

目前，由于建筑上的要求，单元板块的高度并非与结构层处于同一标高(虽然板块的实际高度一般与建筑层高一致，但有的板块会上升突出结构，下部与下单元板块对插固定)，在单元板块对插完成后，板块之间未采用相应内插件(普遍称之为集水槽)连接两个单元板块(即板块对插后虽然有内插件，但内插件不连通两单元板块，板块之间只注密封胶防水。如图12)的做法不利于板块承受风荷载及地震作用。这样设计出的单元系统存在防排水问题及不利于承受风荷载作用。建议在单元板块对插后相互之间采用集水槽(内插件)连接嗣定(如图13)

图 12 单元板块之间打密封胶防水

图13 单元幕墙安装后现场俯视图（中间为集水槽）

2.10 横梁外的金属护边未考虑隔热及玻璃面板与立柱注结构胶等情况

通常，隐框单元式玻璃幕墙的玻璃面板与龙骨之间采用结构胶连接固定。在玻璃面板与各横梁间注结构胶时一般都是在板块的室外部分，且注结构胶时存在一定的操作空间(图14)。如果横梁的金属护边与横梁为一整体构件。则不利于注结构胶，且也未考虑型材的隔热问题(图15)。因此，金属护边(或装饰线条)的设计应该考虑以下问题：①满足加工车间对玻璃结构胶的加工；②满足幕墙系统的隔热性能。

图14 护边与横梁隔热连接及方便打结构胶示意图

图15 护边未考虑隔热及不方便打结构胶示意图

2.11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。为此，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(图16)，具体如下：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。

图16 面板后装示意图

3结束语

随着经济的不断发展，幕墙的使用功能越来越多。不管是单元式幕墙还是构件式幕墙，也不管是双层幕墙还是单层幕墙，幕墙的设计，特别是防水设计是其重中之重。一旦在幕墙施工完成后.由于设计的原因造成质量问题或雨水进入室内等情况，基本难以解决，除非拆卸重新设计并施工，故施工前的幕墙设计是日后幕墙使用非常重要的阶段。本文为经验之谈，由于比照水平及个人经验有限，上述建议可能存在不当之处，希望各位批评指正。

参考文献：

[1]中山盛兴股份有限公司.一种有组织排水幕墙[P]，中国专利：CN 201120030470.4，2011.10.26.

[2]JGJ 102--2003.玻璃幕墙工程技术规范[s].