一种凹槽单元式幕墙系统及其防排水设计浅析

一种凹槽单元式幕墙系统及其防排水设计浅析

许惠煌

深圳市特区建发投资发展有限公司     广东.深圳518100

摘要：单元式建筑幕墙已在高层建筑上广泛应用，建筑立面造型创意涌现，给单元式幕墙的防水性能提出了更高的要求，本文就一种凹槽单元式幕墙系统设计及其防排水设计进行探讨，为类似建筑幕墙设计提供参考和解决思路。

关键词：凹槽；单元式幕墙；防排水

1项目概况

特区建发乐府广场项目位于深圳市光明区，总用地面积约5.5万平米，包含两栋超高层办公楼、两栋超高层公寓、一座购物中心及商业街。办公楼地上36层，标准层高4.2米，最高幕墙标高为171.3米，塔楼采用单元式玻璃幕墙，大面玻璃采用8+1.52pvb+8+12A+8mm钢化夹胶中空玻璃，标准计算分格为1500mm×2350mm。本项目办公楼外立面最大特色是在塔楼每两层错位设置一道内凹300mm的凹槽单元式幕墙，使得塔楼形体更加丰富，昭示性更强。

2凹槽单元式幕墙系统设计

竖向凹槽玻璃幕墙系统位于A栋西面和B栋南面，此系统玻璃面相对于标准幕墙玻璃面内凹300mm，每道凹槽跨2层高，凹槽尺寸为800mm宽×300mm深×8400mm高，采用6+12A+6+1.52pvb+6mm钢化夹胶中空玻璃，大样图及现场安装效果如图所示。

图1 凹槽大样图                            图2 现场安装实景

2.1竖向插接设计

综合考虑结构计算、材料特性、构件加工、现场安装及成本管控等多方面因素，在满足规范要求的前提下，本项目凹槽位采用双层通高设计，形成一个贯通两层的单元板块，板块立柱跨度为8400mm，板块安装两个连接支座，在层高位置各设一个支座，按拉弯杆件考虑，标准水平分格为B1=1233mm，B2=800mm，对立柱的强度及刚度进行结构验算校核，满足设计要求。

凹槽单元式幕墙系统采用经典的“雨幕原理”和“等压原理”进行设计，公母立柱保留标准板块相对应的尘密线、水密线和气密线。因凹槽位置与标准板块的玻璃完成面相对土建结构边缘不同，土建施工过程需在结构边缘预留满足幕墙安装的凹槽尺寸，避免大尺寸凹槽幕墙立柱与土建干涉，在深化设计时需强化与结构专业的交叉配合。

图3 标准板块立柱插接设计                图4 凹槽位置板块立柱插接设计

2.2横向插接设计

凹槽体单元式横向分格与上下层单元板块的横向分格不一致，上下左右4个单元连接点上有三个或四个单元板块，此处存在的内外贯穿的缺口封堵宜采用横滑型构造，横滑型构造封口技术既有集水槽和分隔板的功能，又不限制上单元下横梁在两相邻下单元组件上横梁内的有限位移滑动，满足单元板块的三维可调要求。

同样，凹槽体上下横梁也保留了与标准板块相对应的尘密线、水密线和气密线设计，保证了单元幕墙密封线的连续性，确保密封密封性能。单元体伸缩缝的设计也综合考虑结构偏差、安装误差、主体结构水平层间位移及材料热胀冷缩等多种影响因素。

图5 标准板块横梁插接设计     图6 凹槽上部插接设计             图7凹槽下部插接设计

2.3单元挂件设计

本项目幕墙系统支座埋件采用侧埋，立柱两侧各通过3颗M12不锈钢螺栓（A2-70）连接于8mm厚铝合金挂码（6061-T6），挂码挂接于20mm厚铝合金挂板(6061-T6)，挂板两侧各通过两个M16不锈钢螺栓（A2-70）连接于铝合金支座（6061-T6），支座通过两个M16的T型螺栓连接于槽式埋件，有效传递垂直于幕墙的水平荷载及平行于幕墙的竖向荷载，保证幕墙系统安全。

本单元幕墙挂件的设计具备以下优点：1）具有上下、水平、进出三维六向位移可调能力；2）实现防脱落设计，限位角码安装简便；3）与幕墙立柱腔体连接，充分利用立柱构造，节省材料且更便于安装。

图8 单元挂件设计                             图9 挂件三维示意图

3凹槽单元式幕墙防排水设计分析

单元式幕墙主要靠单元幕墙板块自身系统进行防水，而不是靠施打密封胶防水，因此单元式幕墙的防水系统设计尤其关键，在设计过程中要秉持“疏堵”结合的设计理念，充分利用等压原理，结合项目具体实际提升设计的合理性和实用性，达到防渗漏目的。

3.1. 凹槽单元体自身防排水设计

单元立柱和横梁拼接缝设计是单元式幕墙防水设计的重要组成部分，本项目凹槽体横梁与立柱连接部位完全暴露，凹槽单元表面所接触的水直排到室外。因加工误差、运输倒运及安装等因素导致横梁与立柱之间可能出现无法完全封闭的情况，不可避免地出现一些缝隙，形成漏水隐患，主要解决措施是在拼接缝处打上胶进行密封形成第一道防水密封。

为彻底杜绝漏水隐患，在凹槽体底板横梁表面安装一片3mm厚防水铝板，安装坡度3%，大部分水沿铝板直接排出，铝板与立柱之间形成10~15mm的宽胶缝，通过胶缝有效防水，是为第二道防水密封。

图10 单元体排水线路平面图

3.2. 凹槽单元体与交接板块防排水设计

本项目凹槽体及标准单元板块均采用隐藏式内排水线路设计。

第一步，在负风压的作用下，部分雨水通过第一道胶条防水设计进入立柱前腔及横梁前腔（等压腔），立柱前腔的水分沿腔壁向下流至下单元板块上横梁前腔，与上横梁前腔的水一起经批水板直接排到室外。此设计思路未在横梁插接部位开设排水孔，减少了雨水通过负风压作用穿过排水孔进入等压腔的可能。

第二步，根据等压原理，大部分雨水在第一步过程中已排出，但仍有少量的水突破第二道密封设计进入立柱后腔及横梁后腔（封闭腔），立柱后腔的水分在重力下向下流至下单元板块上横梁后腔，横梁后腔的水分随型材设计的坡度导入横梁隐藏式内排水腔，由横梁排水腔流至与立柱交接位置预留的前腔出水口，最终由立柱前腔排入下一层上横梁前腔，再次与上横梁前腔的水一起经批水板直排室外。

图11 单元体排水系统横剖

此类排水设计属于目前应用较多的的错层排水方式，主要原理是采用科学的设计手法，利用水的重力作用，把渗透至横梁后腔的雨水组织起来，通过隐藏的方式排出，其排水过程受风压的影响较小，且排水孔隐藏后既不会主动进水，又不会被灰尘堵塞，排水通畅，有效发挥了单元式疏导排水作用。

4结束语

单元式建筑幕墙已在高层建筑上广泛应用，建筑立面造型创意涌现，加上超高层建筑的不断建设给单元式幕墙的防水性能提出了更高的要求，本文介绍了一种跨层凹槽单元式幕墙设计在超高层建筑上的落地应用，而可靠的防水设计是幕墙系统的重要和关键内容，幕墙防水性能对幕墙的安全、安装及施工工艺、运营维护都将产生直接影响，因此本文还对凹槽单元式幕墙基于幕墙防水原理进行科学合理的水密性及其防排水设计进行了探讨，为类似建筑幕墙设计提供参考和解决思路。

参考文献

[1] JGJ 102—2003.玻璃幕墙工程技术规范[S].

[2] GB/T 21086—2007.建筑幕墙[S].

[3] 方征，姜仁，单元式幕墙防水构造设计要点[J]，建筑施工要点，2010(9).