浅谈幕墙防水设计

摘 要：介绍了幕墙发生渗漏的三大主要因素，介绍了雨幕原理和等压原理，并分别以框架幕墙和单元幕墙为例，介绍了完全密封和结构化防水两种防水设计思想，以及结构化防水在具体设计中的一些要点。

关键词：水密性；雨幕原理；等压原理；结构化防水

引言

幕墙在建筑行业中可谓后起之秀，依靠现代机械加工技术，幕墙以其高精度、高集成化、高工厂化，在现代建筑特别高端建筑中占据了越来越重要的地位。幕墙的核心技术性能包括气密性、水密性、抗风压变形性。本文就水密性的设计理论做以整理探讨。

幕墙的水密性，即雨水渗漏性能是幕墙的重要性能之一，幕墙雨水渗漏性能是指在风雨同时作用下，幕墙阻挡雨水透过的能力。

幕墙发生渗漏的主要因素有：（1）幕墙面上有缝隙；（2）缝隙周围有水；（3）有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用。这三个因素缺一，渗漏就不会发生。如果将这三个要素的效应减少到最低程度，则渗漏就能降低到最小程度。这就是幕墙水密性的理论基础。比较著名的就是“雨幕原理”和 “等压原理”。

1 雨幕原理

雨幕原理假定墙体外表面为一层“幕”，研究如何阻止雨水或雪融水透过这层幕的机理。它的研究范围包括：缝隙或孔洞影响、重力作用、毛细作用、表面张力的影响、风运动能的影响、压力差的作用等。据此开发出合理的解决方案，达到成功阻止水渗漏的目的。

2 等压原理

等压原理的核心思想是“雨幕”两侧的压力达到平衡，消除渗漏三要素中的“作用”，尤其是风压的作用。实际应用中，真正达到等压并非易事，如自然界中风速是随机的，造成的波动风压很难使“雨幕”两侧时时等压。

这两种理论有联系又有区别，实际工程中常结合使用。依据三大要素和两种理论，建筑幕墙的防水设计先后经历了三个阶段：完全密封（Front Sealed）、收集储存（Mass or Storage）和结构化防水（雨幕原理和等压原理）。完全密封和结构化防水分别较明显的对应于框架幕墙（又称构件幕墙）和单元幕墙。由于幕墙技术传入我国时在国外已发展了相当长时间，收集储存这种设计方式其时已被摒弃，故而在我国幕墙工程中几乎没有应用。

（1）框架幕墙（Stick Built System）+完全密封

框架幕墙由于其成本低廉和技术门槛低，目前在我国应用广泛。其防水思想也相对简单直接，几乎只针对渗漏三要素中的第一点――缝隙。因此许多低端幕墙在施工中只奉行两个字――“打胶”。通过调整胶缝宽度和深度、发泡棒的位置、施胶界面的清洁等手段，来确保密封胶能够有效的消除所有外露缝隙。

受此思路影响，个别幕墙施工单位甚至忽视了幕墙变形性能和竖框收集排水的设计，使得完全密封方式原本就存在的耐久性差的缺点更加明显和严重，在一段时间内影响了幕墙这一新兴舶来品在业主心中的印象，阻碍了幕墙在我国建筑市场的发展。正确的框架幕墙节点，应做到有效的集水及排水，在竖框中设置导排装置，根据不同形式的竖框规格，随型材截面设计相应的集水槽，使整个系统形成上下等压腔；选取合理的间隔距离，设置排水孔，将通过竖框收集的渗水排出室外。

（2）单元幕墙（Unitized System）+结构化防水

单元式幕墙系统是目前国际上应用比较广泛的一种幕墙结构系统，单元板块可以全部在工厂车间内进行组装完成，组装精度高，安装速度快，施工周期短；可以与土建主体结构同步施工，缩短建筑施工周期；结构化防水，逐级减压原理，防雨水渗漏和空气渗透性能良好；板块接缝处全部采用EPDM胶条搭接密封；板块之间为柔性连接，抗震能力强、变形性能好。单元式幕墙的设计原理是通过单元幕墙的插接构造及挡水胶条的设置，构成幕墙的尘密线、水密线和气密线（依工程要求不同，可能增加或减少密封线），使板块的插接部位形成多个与室外大气环境相通的等压腔（不少于两个等压腔），从而使进入等压腔内的少量雨水可以靠重力顺利排出室外，保证幕墙靠近室内侧的气密线部位没有水的存在，实现幕墙优良的水密性能。

挡水胶条是结构化防水的重点，在正常状态下应具有一定的压缩量，从而保证单元板块在温度等外力作用下发生位移和变形时，挡水胶条仍具有一定密封能力。单元幕墙应合理设计密封胶条，保证在整个系统中无密封间断点存在，尤其在上下左右相邻的四个单元板块形成的“+”字的交点处。上横框顶设置披水胶条是一种常见的技术处理方式，水平贯通的披水胶条将上下层单元分隔为两个防水区域，一方面避免了排水压力的层层累积和过高竖腔造成的“烟囱效应”，另一方面装“+”字节点转化为两个“丁”字节点，简化了水流分析。

结构化防水是幕墙防水技术走向成熟的标志，通过综合运用雨幕原理和等压原理，从幕墙节点结构设计入手，“允许水通过幕墙表面渗入，并能将水合理组织排出”，相对于完全密封的被动防水技术，结构化防水是幕墙防水技术的主动阶段。

就像大禹治水一样，“堵”不如“疏”。允许少量水渗入，使得幕墙可以使用更加灵活的型材和胶条断面来实现更多更好的建筑功能。通过尘密线、气密线、水密线三道防线两道等压腔，逐层削弱使水通过缝隙进入幕墙内部的作用，达到解决第三要素的效果。

这样的防水方式不但可以容许个别位置措施不到位引起的局部缺陷，还能使幕墙在发生温度或外力引起的一定范围内的变形时，仍能保持有效工作。这种防水方式是目前建筑幕墙的主流设计方式。

然而结构化防水方式仍然不能称为完全成熟。这种防水方式需要对型材和胶条断面进行复杂的分析，特别是横竖框的交接非常复杂，“+”字交叉处常成为防水薄弱点。很多防水节点仍然需要安装的人员的责任心作为保证。防水实验初试成功率低，需要反复修整才能通过实验，大大延长了设计周期。

尽管幕墙防水设计仍有很长的路要走，但我们看到，幕墙发展的前景是光明的，在一代又一代幕墙从业者的努力下，必然愈加成熟。