谈单元式幕墙设计

摘要：在当前的建筑中单元式幕墙作为一种新的幕墙形式被广泛的采用，随着社会经济的快速发展，对单元式幕墙的设计提出了更高的要求，在单元式幕墙设计的过程中，我们要不断解决出现的问题，提高单元式幕墙的设计水平。

关键词：单元式；幕墙；设计

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

随着当前社会经济的不断发展，各种设计模式的幕墙被不断的应用，单元式幕墙设计作为当前比较高档的幕墙设计已经被广泛的使用。单元式幕墙在幕墙的发展过程中起到了举足轻重的作用，但是，在幕墙的设计过程中也存在一些问题，无法满足市场的需求，在一定程度上影响了单元式幕墙在当前建筑工程中的应用和推广。

二、单元幕墙的主要形式特点

单元式幕墙主要是指由各种墙面板与支承框架在工厂车间内制成完整的幕墙结构基本单位，与建筑主体结构上预先设置调整好的挂接件精确连接的建筑幕墙。

其主要可分为“单元式幕墙”和“半单元式幕墙”（坚挺单元式幕墙），单元式幕墙是一种结构合理、使用功能好、实用安全的幕墙系统。它具有许多发展优势，例如：单元式幕墙的单元件宽度一般为 1.2-1.5 米左右，高度为楼层高度，因此，它安装方便（可直接挂在楼层预埋件上）、传力简捷；能促进建筑工业化程度，玻璃、铝板以及其它材料可以在加工厂内组装在一个单元件上，在同一工厂车间内完成，有易于进行检查，利于保证幕墙的工程质量及多元化整体质量；单元式幕墙从楼层下方向上方安装及均可在楼层内完成的特点能缩短和简化工程周期；单元式幕墙的单元件安装联接接口构造设计能很好的预防单元变形和层间变位，因此能承受建筑物较大幅度移动的情况，特别有利于高层建筑和钢结构类型建筑。单元式幕墙墙体预埋件位置及安装精确度较高，幕墙框件接缝紧密排成直行，可以用设计达到及保持双层密封系统；单元式幕墙采用等压原理，能够很好的解决幕墙漏水问题。

单元式幕墙这些自身的优势使其有良好的发展前景。随着城市的建设与发展，建筑造型（凹凸变形，内外倾斜，双曲墙面，三维屋顶等）越来越出新，高层楼宇也越来越多，新材料种类越来越多（玻璃、石材、陶瓷、复合板材）等，因此，单元式幕墙造型和材料也越来越多，从材料上分有单元式玻璃幕、石材幕、金属板材幕、复合材料浮雕幕、铜板幕等等。从墙面造型上分有垂直平面单元式幕墙、向内外凹凸或倾斜单元式幕墙、平面成弧形曲面单元幕、立面成弧形单元幕，目前又出现防辐射、节能、、智能、电动开启单元幕墙等等新形构造。

但另一方面，单元式幕墙建筑大部分属高、超高层，同时建筑造型新颖，材料技术品种繁多等因素决定了单元式幕墙技术成分要求越来越高，施工吊装难度越来越多，安全风险也越来越大。 部分人认为单元式幕墙只要能满足工厂生产要求就可，而现场的安装不存在问题，因此，出现了幕墙公司仅注重工厂加工的组织与管理，轻视现场的安装施工的现象。吊装方案的编制选择及施工现场组织管理，会对工程质量安全和进度工期造成很大的影响，因此，应逐步意识到不可忽视现场安装施工。

三、单元式幕墙节点设计中常存在的问题

1、单元式幕墙系统未设计好排水系统

单元式幕墙利用等压原理，通过幕墙主、横梁的对插，形成内、外两个空腔，内、外腔通过幕墙横梁的泄水孔达到等压，在没有压力差作用下，雨水不会进入内腔，但在室外风压变化瞬时，内、外腔存在压力差。传统的单元幕墙系统中单元上横梁的内、外腔直接通过泄水孔连通且基本在同一标高，雨水在压力差作用下从外腔沿泄水孔进入内腔，当较多雨水进到内腔时， 有可能从内层密封胶条处渗进室内；有组织排水单元幕墙系统中，内、外腔不直接连通，而是在上单元横梁处设置横向排水管，进入内腔的渗漏水通过泄水孔排到横向排水管，再经过排水孔并沿着主梁外竖腔排放到下层单元上横梁外腔处向外排出，通过有组织排水，能提高幕墙系统的防水性能。

2、单元立柱的设计未考虑系统的整体排水功能

有组织排水幕墙系统，在渗漏水进入横向排水管后通过排水孔下泄到单元立柱的外腔。 而目前较多设计人员随意设计单元立柱的内外腔， 并未考虑好渗漏水的排放功能，渗漏水依然可能排放至单元立柱的内腔，这样雨水一直从最高层排到最底层，直至单元横梁内腔的水满了之后通过最内层的缝隙渗进室内。 因此，在设计单元立柱的时候必须考虑上述因素。 进入内腔的水，经过横向排水管及相应的排水孔后排至单元立柱的外腔，实现水向外排出。

3、单元上横梁未设置排水坡度

由于每个单元板块的单元上横梁在上单元板块的下部，进入内腔的水都经过并通过该横梁向外排出，如该横梁不设置排水坡度， 在水进入横梁内腔后则不易向外排出，水长时间滞留在横梁内腔后，不仅对铝合金型材的防腐性能产生影响，而且在风荷载及雨水都很大的情况下，进入内腔的水易于倒灌进室内（特别是传统的单元式幕墙系统，更应设置排水坡度）。

4、最底部的单元板块未设置排水系统

单元式幕墙系统中，进入内腔的水在经过单元板块下泄后，均通过下部的单元横梁向外排出，最底部单元板块的下部应增设通长的单元上横梁，以满足排水功能。如未设置下部的排水构造，单元立柱会一直延伸至下部，则不满足系统的排水功能，雨水直接从单元立柱向下渗漏到结构内部。

四、单元式幕墙设计要点分析

单元式玻璃幕墙系统采用等压原理设计，玻璃板块重力由铝托块承受。幕墙单元板块使用铝合金支座系统，通过预埋件固定于混凝土结构上。单元式幕墙主要优越性在于前期制作工作量是在工厂完成的，这样它可以和建筑主体结构施工同步进行。待建筑物封顶或完成一定高度后即可用最快的速度完成安装，使建筑物完成外维护结构封闭，因而能大大缩短工期。幕墙单元板块以平面分格尺寸为板块宽度尺寸，以一个楼层高度为板块高度尺寸。板块的左右和上下各有一对配合插接型材，与玻璃等面材组成单元板块。单元横梁通过紧固螺丝固定在单元立柱上，玻璃板块采用硅酮结构密封胶粘结或铝合金附框连接固定在由单元立柱和单元横梁组成的铝合金框架上。

1、幕墙立面造型分析

娄元阁项目塔楼分为 1 号和 2 号塔楼，幕墙形式主要为单元式幕墙，标准层高 4.3m。层间梁位置玻璃幕墙分格高 900 mm，层间梁下分格高 600 mm（外悬窗）。大分格高 2800 mm,水平分格为 1250 mm 与550 mm 两种。在每个单元板块设置 300 mm 宽的大装饰线条，从首层至屋顶层直线贯通，使得大楼立面形成强烈的竖向线条感。在 550mm 分格处设置了白色彩釉玻璃，用圆形点状表现出穿孔效果。使得大楼立面效果强烈，形成了独特的建筑风格。

2、单元式幕墙主要材料

（1）铝材：选用国产优质铝合金，根据性能要求，采用6063-T6，6061-T6等材质。

（2）表面处理：根据地区性及外视效果，多采用氟碳喷涂、粉末喷涂、银白氧化等。

（3）玻璃：大部分采用半钢化及钢化中空夹胶玻璃。

（4）密封及结构胶：硅酮结构胶和硅酮密封胶，如白云，道康宁等国内外知名厂家。

（5）胶条：根据用途，采用三元乙丙（EPDM），硅胶等材质的胶条。

3、水密性设计

单元式幕墙的水密性设计原理是将幕墙的水密线和气密线分离处理，即通过单元幕墙的插接构造及挡水胶条的设置，使单元板块的插接部位形成多个与室外环境连通的等压腔。从而使少量进行型腔内的雨水可以顺利地排出室外，保证幕墙靠近室内测的气密线部位没有水的存在，实现幕墙的优良水密性能。

4、节能设计

本项目的幕墙可见光透射率要求为 48%，整幅幕墙遮阳系数为 0.37，玻璃本身遮阳系数为 0.46。为了保证满足节能要求，本项目在外露大装饰线条处局部采用了热阻值较大的聚酰胺尼龙断热条，将铝型材的室外部分与室内部分隔开。该材料与铝材等强，膨胀系数与铝型材相近，耐久性好。

五、结束语

单元式幕墙已经成为幕墙设计中的主体，在不同风格的建筑中都有相应的应用，但是，在单元式幕墙设计的过程中，我们一定要注意对水密性进行充分的考虑，提高单元式幕墙的设计水平，促进单元式幕墙快速的发展。

参考文献

[1]张芹.新编建筑幕墙技术手册[M].山东科学技术出版社，2004．

[2]赵西安.建筑幕墙工程手册[M].中国建筑工业出版社,2002