建筑幕墻結(jié)構(gòu)化防水設(shè)計(jì)的了解
建筑幕墻是集建筑技術(shù)、功能和藝術(shù)于一體的建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu),作為一種高級建筑外墻,它倍受建筑師和開發(fā)商的喜愛。隨著建筑市場的快速發(fā)展,加劇了幕墻市場對高水平幕墻設(shè)計(jì)的需求,為此幕墻設(shè)計(jì)單位就以豐富的幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式來適應(yīng)和引導(dǎo)市場的需求。比較具有代表性的就是單元式幕墻技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。但是由于企業(yè)的開發(fā)能力不能滿足幕墻市場的需要,存在脫節(jié)現(xiàn)象,致使大量的單元式幕墻的水密性能出現(xiàn)問題,影響了單元式幕墻技術(shù)應(yīng)用和推廣。
隨著我國建筑幕墻的大規(guī)模發(fā)展,人們不僅要求幕墻能夠采光通風(fēng)和遮風(fēng)擋雨,對建筑幕墻的外觀和視野也提出更高的要求。各種形狀獨(dú)特的幕墻已成為現(xiàn)代建筑的重要組成部分。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。防水結(jié)構(gòu)是進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)的重要的組成部分,它會直接影響幕墻的施工工藝、安全以及功能,甚至?xí)こ添?xiàng)目的質(zhì)量造成直接的影響。
水密性一直是建筑幕墻節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的重要問題。經(jīng)不完全的統(tǒng)計(jì),在實(shí)驗(yàn)室中有80%幕墻樣品需經(jīng)修復(fù)才能通過試驗(yàn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中,也存在同樣的問題。為解決幕墻的防水問題,許多專家學(xué)者對防水原理進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn),總結(jié)出完整的防水設(shè)計(jì)理論。比較著名的是“雨幕原理”和在實(shí)際應(yīng)用中常用的“等壓原理”。
建筑幕墻的結(jié)構(gòu)化防水設(shè)計(jì)
從目前的情況來看,單元幕墻系統(tǒng)是應(yīng)用比較廣泛的幕墻系統(tǒng),它可以將單元板塊全部放在工廠的車間內(nèi)進(jìn)行組裝,由于單元幕墻具有組裝精度高、安裝速度快以及施工周期短等特點(diǎn),可以將其與土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行一起施工,這樣就有效的縮短建筑工程的施工周期。結(jié)構(gòu)化防水遵循的原理是逐級減壓的原理,它具有防水滲漏性能良好和空氣滲透性能好的特征。在板塊接縫的位置都是采用EPDM的膠條進(jìn)行搭接密封,同時幕墻的設(shè)計(jì)主要是通過對插接構(gòu)造和擋水膠條進(jìn)行合理的設(shè)置,構(gòu)建成塵密線、水密線,就可以使板塊的插接部位形成了多個與室外大氣環(huán)境連接相通的等壓腔,從而就很大程度的保證了幕墻的內(nèi)側(cè)沒有水,也從根本上實(shí)現(xiàn)了幕墻良好的水密性能。
擋水膠條是進(jìn)行結(jié)構(gòu)化防水措施的重要部位,也是其主要的組成部分,在正常的情況下,它應(yīng)該具有一定程度的可壓縮量,這樣可以有效的保證單元板塊在溫度效應(yīng)下發(fā)生位置移動和變形的時候,依然可以保證擋水膠條具有密封的能力。同時要對幕墻進(jìn)行合理的密封膠條設(shè)計(jì),這樣就可以保證整個幕墻防水系統(tǒng)中無密封間斷點(diǎn)的存在。特別是在相鄰位置的上下左右四個單元板塊形成加法符號的交點(diǎn)處;在上橫框頂要設(shè)置披水膠條,這是一種比較常見的處理方式,主要是將上下層單元分隔成兩個不同的防水區(qū)域,這樣既可以有效的避免排水壓力的累積,又可以將加法符號的十字節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為丁字型字節(jié)點(diǎn),可以起到簡化水流分流的效果。
單元式幕墻防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
單元式幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較高的技術(shù)含量,直接關(guān)系到幕墻的經(jīng)濟(jì)性、安全性、工藝性、功能性、施工及可維護(hù)性。然而系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜,它涉及到許多專業(yè)方面的知識,在此不一一詳述。
從大多數(shù)幕墻測試的過程來看,單元式幕墻在測試過程中存在不同程度這樣或那樣的問題。其中水密性、氣密性是比較突出的問題。說明幕墻在防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在一定缺陷。
下面從兩個方面進(jìn)行闡述:
1.型材斷面構(gòu)造設(shè)計(jì)的合理性
在單元式幕墻的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,型材斷面的設(shè)計(jì)非常重要。它不僅決定單元式幕墻的安全性,工藝性。同時還決定了單元式幕墻的其他物理性能。然而幕墻設(shè)計(jì)師們大多往往只通過力學(xué)計(jì)算重點(diǎn)考慮了型材斷面的設(shè)計(jì)安全性,而忽視了型材斷面對其他性能的貢獻(xiàn)。因此單元幕墻的雨水滲漏現(xiàn)象非常突出,單元板塊間的自由縫現(xiàn)場堵膠就成了幕墻廠家在現(xiàn)場工程排故過程中所用的主要手段。型材斷面雖然不是固定不變的,但是其斷面的設(shè)計(jì)是有規(guī)律的。它必須將其安全性、工藝性和結(jié)構(gòu)防水同步考慮。由于工程上所用的幕墻節(jié)點(diǎn)形式很多,因此本文不可能詳細(xì)論述,現(xiàn)就如下的典型圖例進(jìn)行分析:
(1)合理設(shè)計(jì)型材端面及型材咬合位置,盡量將水密線與氣密線分離,保證等壓腔發(fā)揮作用;
(2)斷面上盡可能避免制作過程中開工藝孔,氣密線腔壁上禁止開工藝孔;
(3)斷面設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮在豎向(或橫向)構(gòu)件上設(shè)置傳遞荷載與作用的專用裝置,盡可能避免氣密線膠條參與傳力;
(4)插接式單元幕墻在斷面設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮板塊安裝后插接件之間有不小于15毫米的搭接長度。 以便有能力適應(yīng)層間變位和吸收現(xiàn)場安裝產(chǎn)生的誤差;
(5)斷面設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮預(yù)留安裝軟披水膠條的槽口,以便板塊安裝后在縫隙處形成阻水屏障,圖2.2 2.1位置密封膠位置;
(6)斷面設(shè)計(jì)時應(yīng)盡可能考慮減少零件數(shù)量,降低構(gòu)件的加工量和加工難度,以便保證板塊的組裝質(zhì)量;
(7)幕墻板塊的型材斷面種類應(yīng)考慮盡可能的少,同時應(yīng)考慮到盡可能減少零件的組合量,以便減少板塊組裝所形成的縫隙;
(8)單元幕墻的氣密線應(yīng)形成閉合。在結(jié)構(gòu)上必須防止十字接口處存在漏氣的通道。圖1.1 的構(gòu)造中幕墻板塊在十字接口處密封。
2.膠條合理設(shè)計(jì)
在單元式幕墻的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,膠條的設(shè)計(jì)也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。目前工程上所用的膠條大多存在一些問題。究其原因是對膠條的產(chǎn)品性能缺乏了解,膠條的斷面設(shè)計(jì)存在不合理現(xiàn)象。事實(shí)上膠條的材質(zhì)、延伸率、壓縮量以及斷面形式都很關(guān)鍵。單元式幕墻密封性膠條主要是三元乙丙(EPDM)膠條,這種材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐氣候老化性、耐熱老化性、耐水性,還具有較好的耐化學(xué)藥品性,可以長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環(huán)境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號,不同的牌號各有不同的特點(diǎn),因此可以說三元乙丙橡膠的化學(xué)成分及配方?jīng)Q定了膠條的使用環(huán)境和工作性能。
根據(jù)不同的氣候特點(diǎn),應(yīng)選用不同的EPDM牌號??偨Y(jié)近些年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),膠條的設(shè)計(jì)可遵循以下原則:
(1)在北方地區(qū),溫差大,冬天溫度很低,最好選用部分充油牌號,在配方設(shè)計(jì)中充分考慮材料的低溫脆性,這樣硬度對溫度的依賴性小,便于安裝和使用。
(2)膠條在設(shè)計(jì)時必須確定合理的斷面形式,選擇合適的EPDM橡膠牌號,膠條的位置和作用不同,其斷面形式也應(yīng)該不同。
(3)單元與單元對接位置的披水膠皮,應(yīng)采用硅橡膠,硅橡膠能與硅酮密封膠充分融合,形成阻水屏障。且在接縫位置硅橡膠有很好的拉伸能力滿足日后此位置的變形要求。EPDM因與密封膠不相容,時間長后由于變形而有縫隙或者脫膠的情況。
(4)對有特殊環(huán)境要求的膠條,有必要與膠條供應(yīng)商進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì),彌補(bǔ)設(shè)計(jì)人員知識面的不足,充分利用膠條材料的優(yōu)良性能。
現(xiàn)階段,建筑幕墻防水技術(shù)正在向成熟趨勢發(fā)展,其主要的標(biāo)志就是結(jié)構(gòu)化防水措施,它主要是運(yùn)用等壓和雨幕原理,簡單的說就是幕墻水密性的理論知識,與完全密封的防水技術(shù)相比較,結(jié)構(gòu)化防水的措施是比較先進(jìn)和主動的措施。它主要可以從幕墻節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開始,這就可以將水合理的排出來。
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