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【摘要】本文首先分析了单元式幕墙的优点及特点，然后分析了单元式幕墙设计需要注意的几个问题，最后分析了单元式幕墙设计的要点，希望笔者的分析对于该领域的研究具有一定的借鉴意义。
【关键词】单元式，幕墙设计，要点
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
单元式幕墙设计在城市建筑中应用十分广泛，但在单元式幕墙结构设计上我们还存在一些不足，通过对单元式幕墙设计的分析，可以找到解决问题的措施，从而促进单元式幕墙设计的发展。
二、单元式幕墙的优势及特点
随着社会经济和建筑市场的不断发展，幕墙市场对于高水准、高质量和高等级的幕墙设计提出了更高要求。同时，各种新的幕墙结构形式不断涌现。而国内近几年新建造的幕墙从制作安装上均属于框架式幕墙，这项技术在国际上已有十几年历史。目前，国际上最先进的幕墙为“单元式”幕墙，而这种幕墙的主要特点为：在幕墙加工厂制作好幕墙的单元板块，设计制作要求很严，属于高科技技术，在我国属新技术。单元式幕墙近两年在国内已开始兴起，现在国内有两个厂家能系统完成设计制作安装任务，国外公司两年来已在国内建造单元式幕墙约四十万平米左右，并且要价很高，甚至高出框架式幕墙一倍左右，基本上垄断了国内“单元式”幕墙市场。其设计优势主要是在设计、计算、管理上均较简单容易，能承受较大的安装误差。同时由于构件小、设计计算简单及制作方便的特点，在工地上容易存放，并且安装系统有弹性和安装时不需要很长的准备时间。另外，目前就单元式幕墙的开发设计而言，由于企业工作方式和工作技术水准还存在着一定的差异而无法满足市场需求，与市场发展中存在着严重的脱节现象，以致于在工作的过程中存在着严重的水密性不达标问题，进而影响了单元式幕墙在当前建筑工程项目中的推广与应用。
三、单元式幕墙设计需要注意的几个问题分析
1、单元式幕墙系统防水设计问题
在单元式幕墙系统的设计中，型材断面的设计非常重要，它不仅决定单元式幕墙的安全性、工艺性，同时还决定了单元式幕墙的水密性和气密性。幕墙型材断面时，除了考虑结构力学的安全性，还应该考虑型材断面对水密性和气密性的贡献。型材断面虽然形态各异，但是其断面的设计是有规律的，将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑以满足幕墙性能。单元式幕墙通过板块的上下左右对插完成系统的拼接，在四个板块交叉的“十”字路口处将形成一个内外贯穿的孔洞，必须对此孔洞进行严密的封堵以确保系统的水密性和气密性。在铝型材断面设计时，需通过型材断面构造，使孔洞封堵方便可行，同时还要考虑系统的排水路径，最后再通过结构计算来确定断面的形状。
2、单元幕墙的埋件、板块挂接方式
单元幕墙的埋件常见有槽式埋件和板式埋件两种。通常板式埋件比槽式埋件造价成本低， 槽式埋件施工方便，缩短施工周期。采用槽式埋件时安装单元板块的挂件只需把加工好的钢件用T形螺栓与槽式埋件连接，现场不需要焊接，大大减少了现场工作量，受到了幕墙公司和业主的欢迎。T形螺栓与槽式埋件连接时要把T形螺栓旋转90度才能与槽式埋件有效连接。国外的哈芬槽埋件无论是哈芬槽还是T形螺栓都有严格的加工精度，当T形螺栓插入哈芬槽旋转90度变成竖向以后，T形螺栓就再也转不动了，当外侧的螺母拧紧以后T形螺栓始终处于竖直状态保证了可靠连接，而部分品牌的槽式埋件，T形螺栓在槽里是可以随意旋转，并不是只能旋转90度，此类产品没有严格精度和公差的配合控制，这是一个非常危险的现象，如果一个埋件上的两个T形螺栓安装完成后有一个处于横向状态，那这个螺栓将起不到任何连接的作用，将存在重大安全隐患。对此厂家在螺杆的头部铣了一个小槽，现场安装完成后去检查这个小槽是否处于竖直位置，完全依靠检查这个小槽来保证T形螺栓是否处于有效状态，一个工程有成千上万的T形螺栓，检查的工作量巨大，难保证万无一失。所以笔者建议如果选择槽式埋件，应采用哈芬槽同等配合精度的产品。
3、单元板块的设计时幕墙防火系统的现场施工问题
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，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。
四、单元式幕墙结构设计的要点分析
1、单元幕墙集水槽构造设计要点
单元式幕墙防水的薄弱环节是四个单元的“+”字缝，这是单元式幕墙能否成功防水的关键。目前比较成功的解决方案有横锁式、横滑式和“+”字交叉密封结构等，其中横滑式应用最为广泛，本文就横滑式幕墙集水槽设计要点进行阐述。
横滑式集水槽位于四个单元的“+”字缝处，除封口功能外，还是集水槽和分隔板（把竖框分隔成每层一个单元）.横滑型封口板嵌在下单元上框母槽内，因此集水槽的设计对于单元式幕墙的防水性能的优劣有重大的影响。
幕墙节点初看完全满足单元式的设计要求，有等压腔，有尘密线、水密线及气密线，但是在单元板块加工完毕，进行拼装时就会发现集水槽设计不合理。通过下图所示的幕墙“十”字交叉缝可以看出，第一等压腔的后壁在集水槽的内部，第一等压腔内是有水的，而且水会沿型材壁向内向下流淌，在单元式公料的下部将会有一个缺口，导致集水槽内进入大量的水，增加了室内渗水的可能性。
此单元式幕墙的集水槽前壁位于第二等压腔内，第一等压腔内的大部分水沿着型材壁向下流淌未能进入集水槽，因此集水槽内水量较少，提高了单元式幕墙的防水性能。
集水槽前壁置于竖料第二道密封之后，这种结构可有效保证单元幕墙具有良好的防水性。集水槽前端有越多的等压腔体，单元幕墙的防水性能会越好。因为从竖向缝内进入内腔的雨水由于层层阻碍，越向内水越少，从而达到一个理想的水密性能。采用这种构造的单元式幕墙经数次检测，其水密性均在2500Pa以上，即在室内外压差超过2500Pa时不发生严重渗漏，气密性达到＜0.05n3/m•h。
2、防火防烟设计
（1）高大建筑最应该注意防火防烟。防火防烟不仅能保证幕墙的美观性，而且能对人们的生命财产安全提供防护。现代城市中火灾事故频繁发生，每次都会引起人员伤亡和大量的财产损失。因此防火防烟是幕墙设计的一个重点环节，在幕墙设计中起到防火防烟效果的是防火玻璃。幕墙设计采用防火玻璃装置，达到防火防烟的效果。防火玻璃采用单片防火玻璃以及其他材制品，目前技术主要使用的是单片铯钾玻璃。
（2）防火玻璃的其他物质防护。防火玻璃的支撑架一般采用金属材质，为了达到防护的作用，防火玻璃金属支撑架采用川钢结构。经过试验证明川鋼密度大，在高温状况下能保持较长的时间不被融化。经过试验常用的铝制材料在遭遇高温时会迅速的融化，使防火墙和防火带失去防护效果，采用川钢能维护时间更长，并及时作出补救措施。
3、幕墙收边收口设计
单元式幕墙本身的特点决定了单元式幕墙现场安装必须按照左右或是右左的先后顺序及从下往上一一对插,当中不留空位,所以最后一个单元板块无法平推进入空位,因为已安装固定的左右两单元组件之间距离净空比单元组件实际宽度要小，这个组件无法在水平方向平推进入空位，也不能先插一侧再插另一侧,所以最后一个单元板块的设计就成了关键。笔者建议从空位的上方向下插入。
4、转接挂件系统设计
在超高层建筑大风压的基本前提下，单元式幕墙的上墙挂件常常采用Q235B材质钢材，建筑行业钢材的加工精度相对来说较低，误差一般较大，从而会造成单元式板块现场安装时可能由于误差而无法就位，影响了施工效率；另一方面，由于气候环境的影响，钢材的耐候性能也进一步受到挑战，某些工程因为钢材连接件表面防腐处理不当而生锈，从而导致构件变形，严重的情况将出现腐蚀断裂等引起的安全事故。
五、结束语
总之，加强对单元式幕墙结构设计的分析和研究，可以不断的解决其现存的问题，提高单元式幕墙结构设计的水平，这对于单元式幕墙设计来说意义巨大。
参考文献：
[1]宋欣芳 单元式铝板幕墙的结构分析与优化沈阳建筑大学2011-01-01硕士
[2]陈沧 雨幕原理和压力平衡在幕墙设计中的应用——浅谈上海金帆大厦单元式幕墙防渗设计建筑施工2001-09-30期刊
[3]张光炎 单元式幕墙雨屏等压设计与计算中国建筑金属结构2007-11-16期刊
【关键词】单元式，幕墙设计，要点
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
单元式幕墙设计在城市建筑中应用十分广泛，但在单元式幕墙结构设计上我们还存在一些不足，通过对单元式幕墙设计的分析，可以找到解决问题的措施，从而促进单元式幕墙设计的发展。
二、单元式幕墙的优势及特点
随着社会经济和建筑市场的不断发展，幕墙市场对于高水准、高质量和高等级的幕墙设计提出了更高要求。同时，各种新的幕墙结构形式不断涌现。而国内近几年新建造的幕墙从制作安装上均属于框架式幕墙，这项技术在国际上已有十几年历史。目前，国际上最先进的幕墙为“单元式”幕墙，而这种幕墙的主要特点为：在幕墙加工厂制作好幕墙的单元板块，设计制作要求很严，属于高科技技术，在我国属新技术。单元式幕墙近两年在国内已开始兴起，现在国内有两个厂家能系统完成设计制作安装任务，国外公司两年来已在国内建造单元式幕墙约四十万平米左右，并且要价很高，甚至高出框架式幕墙一倍左右，基本上垄断了国内“单元式”幕墙市场。其设计优势主要是在设计、计算、管理上均较简单容易，能承受较大的安装误差。同时由于构件小、设计计算简单及制作方便的特点，在工地上容易存放，并且安装系统有弹性和安装时不需要很长的准备时间。另外，目前就单元式幕墙的开发设计而言，由于企业工作方式和工作技术水准还存在着一定的差异而无法满足市场需求，与市场发展中存在着严重的脱节现象，以致于在工作的过程中存在着严重的水密性不达标问题，进而影响了单元式幕墙在当前建筑工程项目中的推广与应用。
三、单元式幕墙设计需要注意的几个问题分析
1、单元式幕墙系统防水设计问题
在单元式幕墙系统的设计中，型材断面的设计非常重要，它不仅决定单元式幕墙的安全性、工艺性，同时还决定了单元式幕墙的水密性和气密性。幕墙型材断面时，除了考虑结构力学的安全性，还应该考虑型材断面对水密性和气密性的贡献。型材断面虽然形态各异，但是其断面的设计是有规律的，将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑以满足幕墙性能。单元式幕墙通过板块的上下左右对插完成系统的拼接，在四个板块交叉的“十”字路口处将形成一个内外贯穿的孔洞，必须对此孔洞进行严密的封堵以确保系统的水密性和气密性。在铝型材断面设计时，需通过型材断面构造，使孔洞封堵方便可行，同时还要考虑系统的排水路径，最后再通过结构计算来确定断面的形状。
2、单元幕墙的埋件、板块挂接方式
单元幕墙的埋件常见有槽式埋件和板式埋件两种。通常板式埋件比槽式埋件造价成本低， 槽式埋件施工方便，缩短施工周期。采用槽式埋件时安装单元板块的挂件只需把加工好的钢件用T形螺栓与槽式埋件连接，现场不需要焊接，大大减少了现场工作量，受到了幕墙公司和业主的欢迎。T形螺栓与槽式埋件连接时要把T形螺栓旋转90度才能与槽式埋件有效连接。国外的哈芬槽埋件无论是哈芬槽还是T形螺栓都有严格的加工精度，当T形螺栓插入哈芬槽旋转90度变成竖向以后，T形螺栓就再也转不动了，当外侧的螺母拧紧以后T形螺栓始终处于竖直状态保证了可靠连接，而部分品牌的槽式埋件，T形螺栓在槽里是可以随意旋转，并不是只能旋转90度，此类产品没有严格精度和公差的配合控制，这是一个非常危险的现象，如果一个埋件上的两个T形螺栓安装完成后有一个处于横向状态，那这个螺栓将起不到任何连接的作用，将存在重大安全隐患。对此厂家在螺杆的头部铣了一个小槽，现场安装完成后去检查这个小槽是否处于竖直位置，完全依靠检查这个小槽来保证T形螺栓是否处于有效状态，一个工程有成千上万的T形螺栓，检查的工作量巨大，难保证万无一失。所以笔者建议如果选择槽式埋件，应采用哈芬槽同等配合精度的产品。
3、单元板块的设计时幕墙防火系统的现场施工问题
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，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。
四、单元式幕墙结构设计的要点分析
1、单元幕墙集水槽构造设计要点
单元式幕墙防水的薄弱环节是四个单元的“+”字缝，这是单元式幕墙能否成功防水的关键。目前比较成功的解决方案有横锁式、横滑式和“+”字交叉密封结构等，其中横滑式应用最为广泛，本文就横滑式幕墙集水槽设计要点进行阐述。
横滑式集水槽位于四个单元的“+”字缝处，除封口功能外，还是集水槽和分隔板（把竖框分隔成每层一个单元）.横滑型封口板嵌在下单元上框母槽内，因此集水槽的设计对于单元式幕墙的防水性能的优劣有重大的影响。
幕墙节点初看完全满足单元式的设计要求，有等压腔，有尘密线、水密线及气密线，但是在单元板块加工完毕，进行拼装时就会发现集水槽设计不合理。通过下图所示的幕墙“十”字交叉缝可以看出，第一等压腔的后壁在集水槽的内部，第一等压腔内是有水的，而且水会沿型材壁向内向下流淌，在单元式公料的下部将会有一个缺口，导致集水槽内进入大量的水，增加了室内渗水的可能性。
此单元式幕墙的集水槽前壁位于第二等压腔内，第一等压腔内的大部分水沿着型材壁向下流淌未能进入集水槽，因此集水槽内水量较少，提高了单元式幕墙的防水性能。
集水槽前壁置于竖料第二道密封之后，这种结构可有效保证单元幕墙具有良好的防水性。集水槽前端有越多的等压腔体，单元幕墙的防水性能会越好。因为从竖向缝内进入内腔的雨水由于层层阻碍，越向内水越少，从而达到一个理想的水密性能。采用这种构造的单元式幕墙经数次检测，其水密性均在2500Pa以上，即在室内外压差超过2500Pa时不发生严重渗漏，气密性达到＜0.05n3/m•h。
2、防火防烟设计
（1）高大建筑最应该注意防火防烟。防火防烟不仅能保证幕墙的美观性，而且能对人们的生命财产安全提供防护。现代城市中火灾事故频繁发生，每次都会引起人员伤亡和大量的财产损失。因此防火防烟是幕墙设计的一个重点环节，在幕墙设计中起到防火防烟效果的是防火玻璃。幕墙设计采用防火玻璃装置，达到防火防烟的效果。防火玻璃采用单片防火玻璃以及其他材制品，目前技术主要使用的是单片铯钾玻璃。
（2）防火玻璃的其他物质防护。防火玻璃的支撑架一般采用金属材质，为了达到防护的作用，防火玻璃金属支撑架采用川钢结构。经过试验证明川鋼密度大，在高温状况下能保持较长的时间不被融化。经过试验常用的铝制材料在遭遇高温时会迅速的融化，使防火墙和防火带失去防护效果，采用川钢能维护时间更长，并及时作出补救措施。
3、幕墙收边收口设计
单元式幕墙本身的特点决定了单元式幕墙现场安装必须按照左右或是右左的先后顺序及从下往上一一对插,当中不留空位,所以最后一个单元板块无法平推进入空位,因为已安装固定的左右两单元组件之间距离净空比单元组件实际宽度要小，这个组件无法在水平方向平推进入空位，也不能先插一侧再插另一侧,所以最后一个单元板块的设计就成了关键。笔者建议从空位的上方向下插入。
4、转接挂件系统设计
在超高层建筑大风压的基本前提下，单元式幕墙的上墙挂件常常采用Q235B材质钢材，建筑行业钢材的加工精度相对来说较低，误差一般较大，从而会造成单元式板块现场安装时可能由于误差而无法就位，影响了施工效率；另一方面，由于气候环境的影响，钢材的耐候性能也进一步受到挑战，某些工程因为钢材连接件表面防腐处理不当而生锈，从而导致构件变形，严重的情况将出现腐蚀断裂等引起的安全事故。
五、结束语
总之，加强对单元式幕墙结构设计的分析和研究，可以不断的解决其现存的问题，提高单元式幕墙结构设计的水平，这对于单元式幕墙设计来说意义巨大。
参考文献：
[1]宋欣芳 单元式铝板幕墙的结构分析与优化沈阳建筑大学2011-01-01硕士
[2]陈沧 雨幕原理和压力平衡在幕墙设计中的应用——浅谈上海金帆大厦单元式幕墙防渗设计建筑施工2001-09-30期刊
[3]张光炎 单元式幕墙雨屏等压设计与计算中国建筑金属结构2007-11-16期刊