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【摘 要】 建筑是一门艺术，单元幕墙作为这件艺术品的外衣，设计时不仅应具有一定的艺术性，还应考虑幕墙的内外视效果，不能把幕墙看作是一个简单的工业产品。在单元式幕墙的设计中，结构设计和防水处理显得尤为重要，关系到整个建筑的质量，因此只有了解单元幕墙的结构设计和防水原理，才能从设计角度出发把单元式幕墙做的更节能，更环保，更可靠。
【关键词】 单元式幕墙;结构设计;防水
一、概述
建筑幕墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑物外围护结构，作为一种高级建筑外墙，它倍受建筑师和开发商的喜爱。随着建筑市场的快速发展，现代建筑的奇异造型使得幕墙结构变得越来越复杂，结构设计在幕墙设计中的地位显得越来越重要。单元式幕墙的结构与防水设计，均依据雨幕原理进行构造设计，在型材上设置等压空腔和压力引入口，使空腔与室外空气流通，等压空腔内部压力通过压力引入口与外部压力平衡，将压力差移至接触不到雨水的室内一侧，于是有水处无风压力差，而有风压力差的部位又没有水，达到防止外部水利用压力差渗入幕墙内部的目的。通过有组织排水，提高幕墙系统的防水性能。笔者根据几年来的幕墙工程实践，浅谈单元幕墙的结构设计原理及防水设计原理。
二、单元幕墙结构设计原理分析
1.单元幕墙插接设计原理是：板块间的插接部位同时也是幕墙的密封部位，保证插接部位在整个幕墙上的连续性，即在单元横竖框交接的部位不得存在密封间断点。
单元式幕墙单元板块是在厂房里制作、组装完成的，能在现场直接安装到建筑主体结构上。无论是插接还是对接，单元板块在上下左右以及单元板块“十字”接口处均需要密封处理，而实现密封不间断的方法是设置密封线。如下图横竖框节点图所示，单元下横框1面与竖框2面在同一平面内，3面与4面在同一平面内，公竖框的前道插接翅在前1、2平面的室外侧，后道插接翅在3、4平面的室外侧，在单元板块安装时避免了与上横框的插接翅发生干涉，保证了竖向插接的完整性;同时上横框插接翅上的胶条可直接压在1、2面和3、4面上，保證了单元内横向插接密封的完整性，在竖向变位缝位置，如剖面B-B所示，公竖框的前道插接翅与上横框插接翅上的胶条之间存在一定的空隙，在公竖框的前道插接翅的内壁粘接防水闭合海绵进行填充，从而保证了横向插接密封在整个幕墙范围内的完整性。并且在横竖框交接的部位，竖框的前道插接翅在上横框的室外侧，起到了一定的披水作用，更有效的提供了该处的防水能力。
2.单元板块连接的多功能插芯也是排水系统的重要部件，单元幕墙的排水过程为：a.幕墙内部非正常情况下产生的冷凝水经横框及竖框上的预留孔流入竖框前腔内，b.水由竖框流入板块横向中缝中，为使水顺利排出室外，此处设计披水胶板;c.室外少量渗入的雨水主要有两条排出路径，一条直接由中横处披水胶板排出，另一部分渗入插接腔的雨水先由多功能插芯流到横框中腔，再由预留孔流入横框前腔内及竖框前腔，再经挡水胶板排出室外。
3.单元板块三维抗变位能力。单元幕墙通过板块之间插接为整体，其与土建连接采用整体挂接形式，可以有效的保证幕墙高度方向和平面方向的变位可控性，满足建筑抗震要求，提高幕墙抗震性能。
4.幕墙板块可更换。玻璃板块如需更换板块，在工厂内根据所需尺寸组合板块，运至现场，卸下玻璃勾边及定位块，即可实现更换，安全可靠，方便易行。以上更换均需专业人员、专业工具操作，故幕墙同时具备防盗功能。
5.幕墙具有防噪隔声功能。所有型材接合部位均设有弹性胶垫，单元铝合金框体插接处用多道三元乙丙胶条封闭，避免了铝合金型材之间硬性接触，消除热伸缩和风荷载作用变形产生噪音。
6.单元构件是采用电脑控制加工中心在工厂内完成加工，保证了加工质量。减少了施工安装误差。
三、单元幕墙防水原理分析
单元幕墙的水密性设计原理是将幕墙的水密线和气密线分离处理。即通过单元幕墙的插接构造及挡水胶条的设置使单元板块的接插部位形成多个与室外环境连通的等压腔从而使少量进入型材腔内的雨水可以顺利的排到室外，保证幕墙靠近室内侧的气密线部位没有水的存在，实现幕墙的优良水密性。
横滑式单元幕墙的水密性设计包括阻挡大量水进入的防水设计和将进入型材腔内的少量水排出的排水设计。
1.挡水设计。横滑式单元幕墙通常采用胶条挡水，挡水胶条是幕墙的第一道密封结构，通常称为尘密线（为阻挡灰尘设计的一道密封线，一般由相邻单元的胶条相互搭接实现，起到阻挡灰尘和披水的作用）。挡水胶条在正常使用状态下应具有一定的压缩量，从而可以保证幕墙板块在温度等外力作用下发生变位时，挡水胶条仍具有一定的密封能力。事实上胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式也很关键。单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙（EPDM）胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。
2.插接部位的密封处理。单元幕墙的第一道插接密封是幕墙的水密线，应按单元插接原理合理设置单元的插接翅，并合理设计密封胶条，保证在整个幕墙系统中不存在密封间断点。详见本文“单元幕墙结构设计原理分析”。
3.排水设计
1）设置压腔。一般情况下，幕墙的插接型材腔内存在至少两个等压腔，根据插接结构及挡水胶条的不同，还可以形成更多的等压腔。
2）设计单元幕墙的排水路线。室外的水可以通过两种途径进入型材的等压腔，即横框的挡水胶条搭接处和竖框的挡水胶条搭接处。通过横框的挡水胶条搭接处进入第一个（挡水胶条前后翅形成的）等压腔的水，一部分可以通过挡水胶条室外侧挡翅上的排水孔排出，另一份进入第二个（挡水胶条后翅与上横框前翅之间形成的）等压腔的雨水也会在重力作用下通过挡水胶条上的排水孔直接排出，还有极少量的水进入第三个（上横框前后翅形成的）等压腔，然后通过上横框的前道插接翅上开设的排水孔排到下层单元的第二个等压腔中，直接排出室外。
4.气密性设计，由密封胶条的设置和在横竖框插接处的十字接缝室内侧打密封胶密封来保证气密线的连续完整。
参考文献：
[1]玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003，中国建筑科学研究院编
[2]张芹.玻璃幕墙工程技术规范理解与应用
[3]刘宪文.幕墙工程技术要点精解
【关键词】 单元式幕墙;结构设计;防水
一、概述
建筑幕墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑物外围护结构，作为一种高级建筑外墙，它倍受建筑师和开发商的喜爱。随着建筑市场的快速发展，现代建筑的奇异造型使得幕墙结构变得越来越复杂，结构设计在幕墙设计中的地位显得越来越重要。单元式幕墙的结构与防水设计，均依据雨幕原理进行构造设计，在型材上设置等压空腔和压力引入口，使空腔与室外空气流通，等压空腔内部压力通过压力引入口与外部压力平衡，将压力差移至接触不到雨水的室内一侧，于是有水处无风压力差，而有风压力差的部位又没有水，达到防止外部水利用压力差渗入幕墙内部的目的。通过有组织排水，提高幕墙系统的防水性能。笔者根据几年来的幕墙工程实践，浅谈单元幕墙的结构设计原理及防水设计原理。
二、单元幕墙结构设计原理分析
1.单元幕墙插接设计原理是：板块间的插接部位同时也是幕墙的密封部位，保证插接部位在整个幕墙上的连续性，即在单元横竖框交接的部位不得存在密封间断点。
单元式幕墙单元板块是在厂房里制作、组装完成的，能在现场直接安装到建筑主体结构上。无论是插接还是对接，单元板块在上下左右以及单元板块“十字”接口处均需要密封处理，而实现密封不间断的方法是设置密封线。如下图横竖框节点图所示，单元下横框1面与竖框2面在同一平面内，3面与4面在同一平面内，公竖框的前道插接翅在前1、2平面的室外侧，后道插接翅在3、4平面的室外侧，在单元板块安装时避免了与上横框的插接翅发生干涉，保证了竖向插接的完整性;同时上横框插接翅上的胶条可直接压在1、2面和3、4面上，保證了单元内横向插接密封的完整性，在竖向变位缝位置，如剖面B-B所示，公竖框的前道插接翅与上横框插接翅上的胶条之间存在一定的空隙，在公竖框的前道插接翅的内壁粘接防水闭合海绵进行填充，从而保证了横向插接密封在整个幕墙范围内的完整性。并且在横竖框交接的部位，竖框的前道插接翅在上横框的室外侧，起到了一定的披水作用，更有效的提供了该处的防水能力。
2.单元板块连接的多功能插芯也是排水系统的重要部件，单元幕墙的排水过程为：a.幕墙内部非正常情况下产生的冷凝水经横框及竖框上的预留孔流入竖框前腔内，b.水由竖框流入板块横向中缝中，为使水顺利排出室外，此处设计披水胶板;c.室外少量渗入的雨水主要有两条排出路径，一条直接由中横处披水胶板排出，另一部分渗入插接腔的雨水先由多功能插芯流到横框中腔，再由预留孔流入横框前腔内及竖框前腔，再经挡水胶板排出室外。
3.单元板块三维抗变位能力。单元幕墙通过板块之间插接为整体，其与土建连接采用整体挂接形式，可以有效的保证幕墙高度方向和平面方向的变位可控性，满足建筑抗震要求，提高幕墙抗震性能。
4.幕墙板块可更换。玻璃板块如需更换板块，在工厂内根据所需尺寸组合板块，运至现场，卸下玻璃勾边及定位块，即可实现更换，安全可靠，方便易行。以上更换均需专业人员、专业工具操作，故幕墙同时具备防盗功能。
5.幕墙具有防噪隔声功能。所有型材接合部位均设有弹性胶垫，单元铝合金框体插接处用多道三元乙丙胶条封闭，避免了铝合金型材之间硬性接触，消除热伸缩和风荷载作用变形产生噪音。
6.单元构件是采用电脑控制加工中心在工厂内完成加工，保证了加工质量。减少了施工安装误差。
三、单元幕墙防水原理分析
单元幕墙的水密性设计原理是将幕墙的水密线和气密线分离处理。即通过单元幕墙的插接构造及挡水胶条的设置使单元板块的接插部位形成多个与室外环境连通的等压腔从而使少量进入型材腔内的雨水可以顺利的排到室外，保证幕墙靠近室内侧的气密线部位没有水的存在，实现幕墙的优良水密性。
横滑式单元幕墙的水密性设计包括阻挡大量水进入的防水设计和将进入型材腔内的少量水排出的排水设计。
1.挡水设计。横滑式单元幕墙通常采用胶条挡水，挡水胶条是幕墙的第一道密封结构，通常称为尘密线（为阻挡灰尘设计的一道密封线，一般由相邻单元的胶条相互搭接实现，起到阻挡灰尘和披水的作用）。挡水胶条在正常使用状态下应具有一定的压缩量，从而可以保证幕墙板块在温度等外力作用下发生变位时，挡水胶条仍具有一定的密封能力。事实上胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式也很关键。单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙（EPDM）胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。
2.插接部位的密封处理。单元幕墙的第一道插接密封是幕墙的水密线，应按单元插接原理合理设置单元的插接翅，并合理设计密封胶条，保证在整个幕墙系统中不存在密封间断点。详见本文“单元幕墙结构设计原理分析”。
3.排水设计
1）设置压腔。一般情况下，幕墙的插接型材腔内存在至少两个等压腔，根据插接结构及挡水胶条的不同，还可以形成更多的等压腔。
2）设计单元幕墙的排水路线。室外的水可以通过两种途径进入型材的等压腔，即横框的挡水胶条搭接处和竖框的挡水胶条搭接处。通过横框的挡水胶条搭接处进入第一个（挡水胶条前后翅形成的）等压腔的水，一部分可以通过挡水胶条室外侧挡翅上的排水孔排出，另一份进入第二个（挡水胶条后翅与上横框前翅之间形成的）等压腔的雨水也会在重力作用下通过挡水胶条上的排水孔直接排出，还有极少量的水进入第三个（上横框前后翅形成的）等压腔，然后通过上横框的前道插接翅上开设的排水孔排到下层单元的第二个等压腔中，直接排出室外。
4.气密性设计，由密封胶条的设置和在横竖框插接处的十字接缝室内侧打密封胶密封来保证气密线的连续完整。
参考文献：
[1]玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003，中国建筑科学研究院编
[2]张芹.玻璃幕墙工程技术规范理解与应用
[3]刘宪文.幕墙工程技术要点精解