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单元式幕墙实践应用中需要注意哪些问题_幕墙设计咨询 2020/1/16 10:34:00

 《单元式幕墙实践应用中需要注意哪些问题_幕墙设计咨询》

摘要：上海江边某高层建筑采用地震反应为横锁式变形特征但防水呈现横滑式特征的单元式幕墙，试验站四性试验一次通过，但在08年7月十级暴风和大雨影响下，该单元幕墙在迎风面出现大面积的渗水现象，原因是幕墙所处的环境和试验环境有较大区别。建议对单元幕墙水密性试验适当地改变一些试验方法以最大限度地提高与实际应用环境的相似性。

关键词：横锁式变形特征 风荷载作用 层间变位 重叠因素 试验顺序



        上海江边某高层建筑四面均采用地震反应为横锁式变形特征但防水呈现横滑式特征的单元式幕墙(以下简称锁滑式单元幕墙)，试验站四性试验一次通过，表明试验样品符合设计要求。但在08年7月台风影响下，上海地区出现十级暴风和大雨，该单元幕墙在迎风面东、南立面均出现大面积的渗水现象。而上海地区基本风压W。=0.55kpa处于11级风力范围，该大面积渗水现象表明样品试验环境和工程实际环境还是有较大区别的。



一、水密性试验简介

       水密性设计指标按C类地貌计算，固定部分P。=1.15kpa（按台风地区考虑），采取气密性试验、水密性试验、风压变形性能试验、平面内变形性能试验的试验顺序，以淋水量4L/m2·min的强度，用波动加压法进行水密性测试。

       水密性试验结果如下（按GB/T15228《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》）：




二、工程实际应用时的防水表现简介

       该锁滑式单元幕墙工程在一般暴风雨时没有渗漏现象发生，但在08年7月十级风和大雨的情况下，却出现迎风面东面和南面在十层以上大面积的渗漏水现象。经现场检查，除少量的为玻璃嵌缝渗水以外，其余的大部分均表现为二种形式：一是单元顶横后雨幕的室内侧凹槽全线积水，雨水沿横梁两端流入立柱并往下排，同时部分顶横室内侧正视面有溢水痕迹；二是部分立柱室内侧正面和侧面有流水痕迹，系水从立柱中间或单元十字交缝处溢出所致。



三、渗漏水原因分析

       之所以出现大面积渗漏水现象，应该是因为幕墙所处的工程环境与试验环境相比有较大区别。

       先考虑风荷载直接作用因素。工程北临宽阔的江水，东面和西面均约150米远是只做好三通一平的建筑工地，仅南面高层建筑较密集，当时情况可按B类地貌和十级风速（24.5~28.4m/s）考虑，此时24.52/1600≤W。≤28.42/1600即0.38 kpa≤W。≤0.50kpa，可推算得固定部分0.95≤P。≤1.25kpa，最多比设计要求P。=1.15 kpa大9%。由于GB/T15228《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》按试件出现严重渗漏时的前一级压力差进行定级，可以认为样品在整个3级范围即P<1.5kpa时不会出现严重渗漏，因此可以认为风压大小不是直接的关键因素。

       再考虑降雨强度。水密性试验时淋水量取4L/m2·min，是按上海地区50年一遇10分钟最大降水量来确定的，大于报载当时117.5毫米每小时（折合约2 L/m2·min）的降雨量。

       那么，为什么在试验时风压和淋水量偏大的情况下，样品试验合格，而在风压和降水强度偏小的情况下现场却反而大面积渗漏水呢？

       仔细分析二者的差别，可以发现起作用的关键因素是：现场单元幕墙依附在高层主体结构上，在10级暴风的作用下主体结构将发生层间变位，而试验站做水密性测试时未考虑这一因素。

       由于该工程左右单元立柱交缝处采用碰压式胶条形成雨幕气舱，胶条的压紧程度直接影响到单元防水性能，在未发生层间变位（即在试验站测试箱体上）时，立柱胶条处于压紧状态，可以抵抗水密性设计要求的风荷载。但在强风作用下主体结构(框剪结构)发生层间变位(可达4000/800=5mm)时，上下单元组件因插芯形成横向锁定，上单元组件不能在下单元组件上框中滑动，其平面内变形几乎与主体结构的层间变位相同，表现出元件式幕墙层间变位特性，变形率大于横滑式单元幕墙，需完全依靠单元杆件的弹性变形来适应主体结构的层间变位；同时在风压作用下，单元杆件又出现法向面外位移，位移矢量合成为外斜线方向。由于立柱由开口型材对碰组成，本身在风载作用下甚至在型材生产加工时就会出现一定的挠曲变形特征，这就必然导致立柱胶条沿全层层高松紧程度不一，局部胶条碰压减小甚至脱离接触，致使雨水在动能和气流的双重作用下大量灌入立柱气舱，一方面从立柱第二道胶条处渗入不设防的立柱后腔，再在压差和重力作用下透过立柱后壁干缝进入室内；另一方面,大量的雨水由立柱前腔往下汇集淌满下单元顶横梁，在重力（立柱腔体范围）和压差的双重作用下直接越过顶横梁第二道密封胶条进入开放的第二道腔体，再沿立柱侧面或顶横梁室内正面溢出进入室内。从现场渗漏水迹可明显看到这些特征:




单元式幕墙的实践应用须慎重



       另外，现场立柱室内竖缝宽度表现出一定的上下不一现象，可能是加工、施工误差原因，也可能是变形后未恢复原状，间接表明触碰式立柱在出现横锁式变形特征时其密封性将受到较大影响。



四、对锁滑式单元幕墙水密性试验的几点建议

       我国建筑幕墙水密性能检测标准原为GB/T15228-1994《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》，现为GB/T15227-2007《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检验方法》。这二种标准都是对幕墙在单一气侯因素作用下的单一性能的检测方法，均没有考虑幕墙依附的主体结构产生层间变位对幕墙水密性的影响，也没有考虑风压、风向的循环反复作用干扰胶条压碰紧密程度从而产生对幕墙水密性的影响。建议：①对高层建筑单元幕墙在做水密性试验的过程中加入风致主体结构的层间变位因素，由主体结构设计单位提供层间变位角,将幕墙平面内变形检测的一部分与水密性测试重叠进行，待水密性测试完毕后再进行剩下的平面内变形检测。②该工程四性试验的顺序为空气渗透性能、雨水渗漏性能、风压变形性能、平面内变形性能，建议按气密性、风压变形性能、雨水渗漏性能、平面内变形性能的顺序进行。③在风压变形性能检测阶段，参考国外标准DD ENV 13420：2000(windows-Behavior between different climates-Test method,属建议稿)，增加50次风压-P3到0到+P3的循环检测，然后再做水密性测试，以检验风反复循环对风敏感性样品的水密性的影响。



结语：幕墙作为围护结构承受着包括主体结构在内的各种环境气候因素的作用。这些因素并不是互不影响的，某些重叠因素有时候会对幕墙的功能产生较大影响。在考虑测试效率和效益的同时，适当地改变一些试验方法以最大限度地提高与实际应用环境的相似性，将可以提高对幕墙产品的评价水平、幕墙产品的设计水平和运用能力。


后记：当时检查时幕墙已基本完工，且内装与幕墙之间的装修均已完成，若采取减少幕墙变形的结构性措施和改善幕墙系统内部防水的构造性措施，则代价太大，工期也影响甚大，业主无法承受。不得已，单元板块间均注胶密封。


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