（市政工程专业论文）建筑接缝技术设计研究.pdf

摘要 接缝在建筑中无处不在。“接缝这样一个建筑中最小的细节，却担当着 满足建筑基本功能要求的重要角色。 由于建筑接缝设计不良导致的质量通病己被我们所共识，如建筑使用中的 绝热、防水、隔音、防火、污染等问题，常常都是由于接缝设计不良引起的， 然而，我们似乎习以为常，见怪不怪。 针对目前建筑设计与工程质量中存在的问题，本研究较系统性地对接缝设 计进行了理论研究和分析，包括建筑接缝的类型、接缝设计的影响因素、接缝 性能要求、封缝材料的性能等方面的研究，并结合现实工程中不同部位的各类 接缝存在的问题，展开技术研究与探讨。技术研究的框架是以接缝的不同技术 分类为路径，包括接缝的防水技术、接缝的绝热技术、接缝的隔音技术、接缝 的防火技术等展开，发现接缝设计中的问题，分析问题存在的原因，提出较有 创新性的建筑接缝设计与研究的一些新观念新思路，最后在分析和研究的基础 上，总结接缝技术设计总的原则、一般的设计步骤，以期有助于建筑技术设计 水平的提高。 关键词：建筑接缝理论研究防水绝热隔音防火 a b s t r a c t t h e r ea r en u m b e r so ft h ejo i n t si nt h eb u i l d i n g s “j o i n t s a r et h e l i t t l ep h a s e s ，w h i c ha r ew h a tw ea r ef a m i l i a rw i t hb u ta l s os t r a n g ei nt h e b u i l d i n gi n d u s t r y i t p l a y s t h ei m p o r t a n tr o l e st om e e ts o m eb a s i c f u n c t i o n so nt h eb u i l d i n g s a sw eh a v ew e l lk n o w n ，i m p r o p e rd e s i g no nt h ej o i n t sw o u l dc a u s e t h eb u i l d i n gq u a l i t yp r o b l e m s ，e g ：t h ep r o b l e m so nh e a tr e s i s t a n c e ，w a t e r p r o o f , s o u n d si n s u l a t i o n ，f i r ep r o o f , p o l l u t i o n e t c e t c w h i c h a r e q u i t eo f f e rc o m ef r o mt h ep o o r l yj o i n t sd e s i g n h o w e v e r ，w ea r eu s e d t ot h e s e & a c c e p tt h ep r o b l e m s t h i si n v e s t i g a t i o ni sa i ma tt h e “j o t s ”p r o b l e m s w es t u d i e d & a n a l y s i ss y s t e m a t i c a l l yo nt h e “j o i n t sd e s i g n ，w h i c hi n c l u d e ：i o i n t t y p e s ：i n f l u e n c i n gf a c t o r s ；f e a t u r e s & q u a l i t i e sr e q u i r e m e n t s ；m a t e r i a l c h a r a c t e r s ；e t c w eh a dt e c h n i c a le x a m i n a t i o n s & d i s c u s s i o n si nt h e w i d er a n g et y p e so ft h er e a lp r o j e c t si o i n t s f o l l o wt h et r e e s c a t e g o r i z e db yt h e d i f f e r e n tt e c h n i c a lt y p e s ：i n c l u d ej o i n tw a t e r p i 乇0 f f ，j o i n th e a tr e s i s t a n c e ，j o i n ts o i 肘di n s u l a t i o n ， a n dj o i n tf i r ep r o o f t h e nw ef o u n do u tt h ep r o b l e m & t h e r e a s o n sc a u s e dt h ep r o b l e m s t h e r e f o r er a i s e ds o m en e wi d e a si nj o i n t d e s i g n & t e c h n o l o g y w ec o n c l u d e dt h er e s u l t si nt h ej o i n t g e n ara i d e s i g np i u c i p a l ，d e s i g np r o c e d u r e ，i no r d e rt o h a v ef u r t h e rd e v e l o p m e n to nt h eb u il d i n gd e s i g nt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：j o i n t si nt h eb u i l d i n g s ，s t u d y ，j o i n tw a t e rp r o f f , j o i n th e a tr e s i s t a n c e ，j o i n ts o u n di n s u l a t i o n ， j o i n tf i r ep r o o f n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：雄日期：盥年上月型日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：师签 期：掣年上月型日 建筑始于人们遮风避雨、防禽御害的生存需要，建筑的发展过程始终是功 能、技术与艺术的相互作用，相互矛盾、相互推动的过程，建筑是功能、技术 与艺术的发展的产物。 建筑的创造过程是富有灵感的想象与严密的工程技术相互转化、相互融合 起来的过程，n 1 是充满了智慧的过程。风格、造型和色彩等或许是构成建筑的一 些宏观的要素，但建筑的精美和永恒却是由无数细小的节点设计累积而来，而 这些细小的设计最终又形成了建筑风格与造型的最内在的元素。著名的泰姬陵 是2 万工匠用了2 2 年时间建成 - 剃洫挫 经覆浔溪簇缝m豳誓瓣羞避秀；。篡瓣辇礴醚 建造水平的地方。因此，许多国外建筑师 们从不放过哪怕一个小小的细节的设计， 他们会建立由设计企业、施工企业、工厂 组成的研究组，对技术问题、接缝处理问 题进行专门的研究，从材料、到技术方案 到产品制造和生产，从而形成了许多先进 而成熟的做法。现代建筑幕墙设计就是一 个充分结合了先进的材料与技术的很好的 例子。( 图卜2 ) 。 图卜2 点式玻璃幕墙弘驯 步的表现。 实际上，我国现行的建筑标准设计中的许多细部节点设计，都是围绕接缝 设计展开的，例如，屋面泛水节点是屋面和垂直构件间的接缝构造；屋面刚性 防水层设置的分仓缝构造以及玻璃幕墙中的许多细部设计都是接缝构造设计。 但是，尽管工程中都在应用着这样的设计，我国目前系统性地进行接缝设计 的理论专著却几乎没有，接缝技术缺乏理论研究与理论指导，接缝设计的研究 缺乏系统性和深度，建筑技术的开发研究和应用尚处在一个相对落后的状态， 在建筑设计创作中，技术表现缺乏时代特征和科技感，建筑构造节点粗糙、简 陋。剧烈膨胀的建造需求，紧迫的设计任务，使得建筑师们几乎没有时间停留 下来去收集整理实践的反馈，思考建筑中存在的问题，设计也缺乏与施工企业、 与工业生产厂家的协作，更来不及潜心研究 图集，没有深入思考的细部做法，没有充分 的思考和对设计结果的预测，其结果使得建 图卜3 楼盖漏水图片来源：自拍 。蓊 麓f|攀荔，纛鬻瓣滋懑透缀霪 硕十学位论文第一章绪论 入。 ( 图卜3 ，1 4 ) 。 接缝材料的研究和应用也常常受到忽略，例如，我们常常见到设计图纸中 仅标注使用“弹性防水材料”，或“密封胶嵌缝 等字样，并不见具体的材料 名称，然而同是密封胶却有许多性能的不同，具体应用也千差万别，材料使用 不当也是造成接缝破坏和耐久性不良的直接原因之一。 接缝技术设计的这种盲目性和粗糙，以及缺乏与整体的协调，是造成建筑 不能很好地满足基本的使用功能和舒适性要求的主要原因，因此对接缝的设计 理论和技术措施进行深入研究，是建筑技术设计的一个关键，是亟需很好地进 行研究的一个新课题，是促进建筑向新的进步和发展的保证。 1 1 2 接缝研究的现实意义 1 1 2 1 接缝研究是为了解决工程中普遍存在的质量通病问题 建筑的基本功能是遮风避雨，为人类提供一个适用、安全、舒适和美观的 环境，这些功能的满足取决于单一空间的基本使用功能和整体空间的合理组合， 取决于建筑技术的水平。 由于建筑接缝设计不良导致的质量通病己被我们所共识，如前所述的建筑 中因接缝不良导致的绝热、防水、隔音、防火、污染等问题，都将直接影响建 筑的基本功能，造成空间使用质量和耐久性的严重下降，甚至给建筑使用带来 安全隐患。 任何一幢建筑都有许多接缝，如前所述，按照接缝所处位置不同有屋面接 缝、楼面接缝、墙体接缝、洞口接缝、内装修接缝、地下室、变形缝等。 表1 - 1 接缝质量问题分析表( 来源：自制) 墙体洞 口 屋面楼面( 包括( 包括变形缝室内装 地下室 质量问题各种幕竖向管 修底板与 墙)井)墙体 防水问题 隔音问题 热工问题 防火问题 4 硕士学位论文 第一章绪论 不同的接缝存在不同的质量通病，接缝的质量问题和所对应的部位如表卜1 所示。( 打为存在问题) 接缝设计是满足建筑基本功能要求的设计要素之一，因此研究接缝设计具 有解决工程质量问题的现实意义。 1 1 2 2 研究接缝设计是时代进步技术精美的要求 以更高的工艺水平来设计和“制造 建筑，尤其以精致的节点和精细的加 工来体现高超的技艺，是顺应时代需求的高技派建筑的集中体现。 目前国际建筑界，建筑技术科学是最活跃的领域之一，从建筑新型功能材 料的开发研究应用，到结构构造新技术，从智能化建筑到生态化建筑，电子技 术、计算机技术、节能技术等高新技术正在不断地向建筑领域渗透，不断地促 使建筑向新的方向发展。璐1 这迫使我们思考建筑中还有多少技术问题我们视而不 见，作为建筑技术的研究者，有责任为建造更舒适的与自然和谐共生的生存空 间作出自己的努力。 著名学者秦佑国先生在“中国建筑呼唤精致性设计 一文，在分析了中国 建筑的发展历程时说：“我们在建筑上已经丢失了传统的手工技艺，却还停留 在手工操作的技术水平，没有进入工业制造的现代工艺阶段。 “同是铝合金的电视机外壳和阳台门窗，工艺水准却大不一样。 粗糙，没 有细部，不耐看，不能近看，不能细看是许多建筑存在的问题。“这不仅仅是技 术水平和造价高低问题，最重要的是眼光和眼界问题，是否有技艺上的追求和 有精益求精的要求。乜1 建筑精致化设计就要求建筑师应该进行节点构造的造型设计、工艺和材料 设计，对建筑的接缝，应从封缝材料、接缝构造形式、接缝功能、接缝的美观 与精致等方面精心研究，提高建筑品质，缩小中国建筑与先进的国外建筑的差 距。 1 1 2 3 研究是为了促进建立接缝设计的系统性理论体系 没有理论指导的实践是盲目的实践，本研究冀希望有助于接缝设计系统性的 理论的建立与健全，通过研究引发建筑界对建筑接缝设计的重视。理论研究是 为了促使接缝设计向着规范化方向、系统化方向发展，避免设计的盲目性和随 意性，提高建筑建造水平。 硕士学位论文 第一章绪论 1 2 研究的框架体系 建筑技术是一个综合性很强的问题，涉及到建筑材料、结构技术、施工技 术以及美学等领域。 本研究的基本思路是对接缝设计一些基本问题进行较系统性的理论研究和 分析，包括建筑接缝的类型、接缝设计的影响因素、接缝性能要求、封缝材料 性能等方面的研究，并结合现实工程中不同部位的各类接缝存在的问题，展开 技术研究与探讨。 图1 - 5 研究框架示意图片来源：自绘 研究框架包括理论研究和具体技术研究。技术研究是以接缝的不同技术分 类为路径，包括接缝的防水技术、接缝的绝热技术、接缝的隔音技术、接缝的 防火技术等展开，发现接缝设计中的问题，分析问题存在的原因，提出较有创 6 硕士学位论文 第一章绪论 新性的建筑接缝设计与研究的一些新观念新思路，最后在分析和研究的基础上， 总结接缝技术设计总的原则、般的设计步骤，以期有助于建筑技术设计水平 的提高。( 图卜5 ) 。 7 ( 1 ) 连接缝：由自然原因形成。 建筑材料或构件因制作或运输等原因使得 其尺寸有一定限度，安装上自然产生接缝，如玻 璃幕墙中玻璃板块间的连接接缝、木装饰地面的 木板块之间的接缝等都是由自然原因造成的缝。 ( 2 ) 施工缝：由施工需要而设置的缝。 一个建筑不可能一次施工完成，需要分段分 时进行施工，在两次施工间隙设置的缝为施工 缝，也包含后浇缝等。 图2 一l 建筑装饰接缝m 】 ( 3 ) 变形缝：由于考虑力和变形原因而设置的缝。 为避免建筑物或构件由于各种原因而产生内部 有害应力而设置的各种缝，如伸缩缝( 包括膨胀缝、收缩缝也称控制缝或诱发缝 或假缝) 、嘲刚性防水层的分仓缝、沉降缝、防震缝等。这类缝广义上可以统称 硕士学位论文 第二章建筑接缝的基本问题分析 为变形缝。 ( 4 ) 装饰缝：为装饰和美观需要而设置的缝。 为了建筑造型需要有时也常常设置接缝，经过对缝的处理形成立面线条。这 类缝可以称为装饰缝。( 图2 一1 ) 。 有时，一个缝的设置原因并不是单一的，可以综合多种因素而设置。这时， 这个缝就应具有多个功能。 2 1 2 按照缝所处建筑的部位不同分类 ( 1 ) 屋面接缝。主要包括屋面变形缝、高出屋面的构件与屋面的交接缝即泛水、 防水材料接缝与收口、金属屋面及其他板材屋面的接缝、雨水口接缝、刚性防 水层的分格缝的接缝处理、采光顶的接缝等。 ( 2 ) 墙体接缝。主要包括外墙变形缝、玻璃幕墙接缝、定型墙板的接缝、地面 和顶棚饰面材料与墙体的接缝、地下室墙体接缝( 包括施工缝) 等。 ( 3 ) 楼板接缝。主要包括楼面变形缝、各种管道与楼面接缝、幕墙与楼面的接 缝等。 ( 4 ) 内装修接缝。主要包括地面和顶棚饰面材料与墙体的接缝、铺贴地面的材 料间的接缝( 如木地板的接缝、地面卷材的接缝等) 。 ( 5 ) 洞口接缝( 包括门窗洞e l 、玻璃与框材间的接缝、管道与结构连接缝) 等。 2 1 3 按照接缝构造形式不同分类 ( 1 ) 搭接缝：指材料的端头互相搭接的缝，如机平瓦间的搭接缝、卷材的搭接缝 等。图( 2 - 2 ) 。 图2 - 2 搭接缝 9 图2 - 3 透缝【1 4 l 硕士学位论文第二章建筑接缝的基本问题分析 ( 2 ) 透缝：开口对齐的通缝，也称平缝，如在钢筋混凝土结构施工时设置的施工 缝、预制板间的接缝、建筑变形缝等都是一种透缝，这种缝有时也是构造上最 简单最不易处理好的一种缝。图( 2 - 3 ) 。 ( 3 ) 错缝：开口错开的缝。 ( 4 ) 企口缝：一种互相咬合的形式。 ( 5 ) 插入缝：如幕墙竖杆间连接通过套管的 插入连接、横梁与竖杆间通过角材的连接 等。( 图2 - 4 ) 。 2 1 4 按照缝的设计思路不同分类 ， 上下竖框连接 内套连接件_ ( 1 ) 连续性接缝：保持结构的连续性和完 整性的接缝，如大型石材墙面石材间的缝隙 接缝密封胶 要作成紧密连续的处理，使其看起来是连续 竖框伸缩缝 的，这种缝也称为密缝。 密封胶平缝 ( 2 ) 开放式接缝：有时幕墙的外部接缝采取 l j 广横、竖框连 、接支承角材 a 横框、竖 框连接【一) 开放式的接缝处理，为了更好的防止水的渗漏。 图2 - 4 插入缝n 钉 ( 3 ) 完全密闭接缝：用密封材料完全封堵的接缝。 如中空玻璃的封口处理。 ( 4 ) 等压接缝：接缝端口的构造处理后形成一个封闭的等压腔，其腔内气压始终 保持与外部气压相同的接缝。母1 2 2 建筑接缝设计的影响因素 当我们在建筑中设置了接缝后，为保证接缝应具备的特定性能，必须对其 进行处理。接缝的处理牵涉的问题很多，因此，我们首先要研究接缝设计承受 的影响因素，以使得我们能更明确地提出设计思路。 接缝的基本功能的因素、力学的因素、自然环境和人工环境的因素、封缝 材料的因素、社会整体技术力量和经济因素、美观的因素等都对建筑接缝的设 计有重要的影响，在设计中应分析这些因素的作用。 2 2 1 缝的基本功能的因素 l o 硕士学位论文第二章建筑接缝的基本问题分析 接缝设计首先应明确设置缝的目的，即缝的基本功能。如温度缝必须能适 应温度变化引起的伸缩变形需要，避免结构产生过大的内部温度应力；沉降缝 应能保证被断开的结构单元自由沉降；收缩缝的基本功能是避免混凝土构件收 缩时产生不规则的裂缝等等。这些基本功能不应当在缝的设计过程中因某些原 因而被忽略，导致接缝设计失败。如在温度缝内填满刚性材料，选用钢板做沉 降缝的封缝材料，并将两侧结构焊接在一起等，这样都将对缝的基本功能造成 破坏。 2 2 2 力的因素 建筑物所受的各种外力的作用有：大地的引力作用产生的重力、风力、地 震力、温度变化或结构变位给接缝带来的附加内应力等。这些外力通过建筑构 件同样作用于接缝上，表现为对接缝的拉伸或压缩或振动作用，致使接缝发生 变形。例如，重力作用产生的基础不均匀沉降可能使沉降缝的接缝构造处理破 坏；过大的风力作用( 吸力) 可能导致隐框玻璃幕墙的结构胶因受拉破坏；地 震作用对任何部位都会有影响。在接缝设计时应充分考虑各种力的作用，对一 些重要的接缝，还应进行准确地受力的计算，从而确定构造方案。如对结构胶 的受力分析和计算。 2 2 3 自然环境和人工环境的影响因素 自然环境包括各种自然现象和地理环境，如风雨雷电、气温变化、气候条 件、日照等，人工环境主要是指环境噪音、大气污染、空调热效应、火灾的影 响等。 接缝设计中应充分分析和考虑这些因素，并作出抵御这些因素影响的接缝 设计，如接缝的防水、防风、保温节能、隔音、防火等。 2 2 4 封缝材料的因素 接缝的处理离不开封缝材料，选择合适的封缝材料是接缝设计的关键。如封 缝材料有定型类和非定型类之分，有无机和有机类之分，有刚性和柔性之分等， 选用时应针对缝的受力特性，在充分考虑不同的封缝材料的性能的基础上正确 选择封缝材料。 硕士学位论文 第二章建筑接缝的基本问题分析 2 2 5 社会整体技术力量和经济因素 社会整体技术力量是整个社会的总体技术水准的总和。结构技术、材料技术、 施工技术、构件制作工艺的发展和进步，以及实验手段的完善，都在推动着接 缝构造技术的进步。例如，点式玻璃幕墙的接缝做法，是基于结构技术对荷载 作用下幕墙的受力和变形的分析；隐框玻璃幕墙接缝是基于结构胶的发明与生 产，实验手段的完善表现为模拟真实的使用状态的能力，大大缩短了材料实验 时间。另外，整体国力的增强，带动建筑这些相关产业发展，必然影响建筑的 各个部分的设计，这些都构成了接缝设计的强大技术支撑，大大推进了接缝技 术的改进。 2 2 6 美观的因素 建筑美的形式总是通过抽象的几何体形，运用线、面、体各部位的比例、 色彩、质感、韵律等的统一和变化而获得一定的艺术气氛，如庄重、雄伟、明 朗、幽雅、忧郁、神秘等。n 鲫接缝以其特定的符号传递着建筑语言，如传统西 方建筑的建造材料主要是砖，在施工时完全由手工来控制其精细，砖缝间的灰 缝形式与厚度，都体现着美的造型；现代建筑的玻璃幕墙上的压缝条就是为造 型而特别构筑的。( 图2 1 ) 。 接缝的形式在建筑设计中具有重要的造型作用，而巧妙的接缝设计和精致 的施工品质则是许多西方现代建筑中建筑师们所追求的技术美感。贝聿铭先生 曾说过，一个好的设计不仅要有好的构思，而且细部要到位。这就确立了细部 设计在总体设计上的地位。接缝设计的美观问题属于技术美学的范畴，技术美 学是一门新兴的学科，值得我们做深入的研究和思考。 2 3 建筑接缝性能分析 建筑是人类为自身活动或生活而创造的特定场所。这一场所要求应有特定 的功能。接缝由于前述的各种原因而存在于建筑中，但是，接缝不能因此而影 响建筑正常的使用功能。 因此，研究分析建筑接缝应具备的性能和要求，可以由以下几个方面着手进 行。 1 2 硕士学位论文 第二章建筑接缝的基本问题分析 2 3 1 力的传递与控制性能 2 3 1 1 力的传递作用 一些接缝要具备对力的传递作用。因为有时接缝要承受各种的力作用，并 要对力起传递的作用。最简单的例子是砌体结构中的灰缝要承受压力和剪力的 作用，灰缝的饱满程度和密实性、均匀性、灰缝中砂浆抗压和抗剪强度也直接 影响着砌体结构的强度，如果灰缝不饱满，砌体受压后往往首先在竖向灰缝处 发生应力集中，从而导致砌块因处于受弯、受剪等复杂的应力状态而出现竖向 裂缝，最终破坏。 再者，现代建筑中出入口处的雨篷常利用轻型钢构件与玻璃的组合构成悬 挂或悬挑的做法。悬挂做法的雨篷与结构主体间的连接是铰接，不承受弯矩作 用，而悬挑的构造连接做法则是刚节点，可以承受弯矩作用。 因此，有些接缝要承受力并传递力。 2 3 1 2 力的控制能力 除了对力的传递，有时接缝必须对力进行控制。 这表现为两种情况，一是控制力发生的位置。为防止受约束的混凝土构件 收缩时因张拉产生内部应力裂断，而在一定部位设置收缩接缝，这种接缝一般 作成上部有缝，下部连续，即利用上部截面缺损的方法，使干燥收缩所引起的 拉应力集中，将裂缝引发于诱发缝处，减少不规则裂缝造成的危害。这是对力 的发生位置的一种控制，水磨石地面的玻璃条或铜条的设置也是为控制裂缝的 不规则发生，也属于收缩缝 构造。 另一种情况是避免力 的传递的控制情况，我们最 熟悉的变形缝，如伸缩缝、 不锈镪 沉降缝、防震缝，设计时要 求具有足够的缝宽，就是为 了避免因力通过变形缝的 传递使得结构破坏。因此， 变形缝在缝的处理时应留出足够的 变形空间。这就是接缝对力的控制 图2 - 5 球铰螺栓连接的点式幕墙 1 蠓缛 硕士学位论文 第二章建筑接缝的基本问题分析 的一个例子。像这样对力的控制的例子很多，如在骨架式隔墙的安装时，立柱 与顶棚间的连接采取柔性的接缝处理就是为避免形成传力结构。 2 3 2 变形适应能力 变形和力的作用是相对应的。变形适应能力也称变形跟踪性能，是指接缝 能适应连接构件发生的各种变形而不产生破坏，同时，接缝的构造处理能根据 具体情况适应、控制或约束连接构件的变形。 例如，点式玻璃幕墙为适应各种外力作用，在其节点构造上，采用的球铰 螺栓连接固定方式；( 图2 - 5 ) 。球铰螺栓可在一定角度范围内转动，这种结构 体系可大大减少连接处的附加弯矩，减少了因附加弯矩产生局部应力集中造成 的玻璃破裂现象，使整个墙面在风压作用下更趋近一种柔性体型，缓和了风压 对幕墙造成的破坏。口1 这种做法是对连接构件采取的适应、控制和约束措施的综 合体现。 同样，在建筑变形缝构造处理时，我们应使得变形缝的构造处理能适应各 种变形需要。 再者，干挂石板装饰构造做法中，连接件中的长圆形螺栓孔就是考虑在地 震和风力作用时允许接缝有一定的变形适应性和调整能力，另外，这样做也将 使施工时易于进行垂直度的调整，使施工精度更高。 像这样的例子还有吊挂式全玻幕墙，规范规定：高度超过4 米的全玻幕墙 应悬挂在主体结构上。这样，玻璃的全部重力由吊挂结构承担，玻璃就可以自 然伸直，避免了幕墙的玻璃处于不均匀的受力状态( 如受扭、受弯) 而破坏， 同时也保证了在地震作用时，全玻幕墙相对建筑的变形和振动有定的适应性， 从而提高建筑结构抗震能力。 2 3 3 密闭性能 接缝的密闭性主要是指水密性、气密性和防尘性能。气密性是指在一定压 力差下，单位长度接缝透过的空气体积的多少。加强接缝的密闭性对提高建筑 热工性能、隔音性能、防尘洁净，对节能环保至关重要。建筑的屋面、外墙面、 门窗，甚至楼面都要受到风与水的侵袭和影响，接缝的防水和气密性不良可导 致以下几个方面的问题。 ( 1 ) 水的渗漏 建筑的防水问题常常集中反映在接缝处，接缝是漏水的最大隐患处，也是 1 4 硕十学位论文第二章建筑接缝的基本问题分析 关键处。因为大面积的防水容易处理，而许多接缝处由于结构变位的原因或交 接材料的性质不同等原因，使防水处理变得较为复杂和困难，是设计中特别要 引起重视的部位。 ( 2 ) 建筑能耗加大 雨水及随气流如果从接缝侵入围护结构内部，将降低保温层的有效热阻值， 从而导致更多的能耗。侵入的气流将在建筑围护结构内部形成对流循环，也将 降低保温层的有效热阻值，导致更多的能耗。气流如果从不密实的门窗接缝侵 入室内，人们将不得不采用更为庞大的暖通设备来弥补热能量的损失，从而增 加建筑能耗。根据有关资料报道，北京一般居住建筑空气渗透造成的耗能量， 大约占整个建筑采暖热量的3 0 左右，除了一部分是为了通风换气的正常需要以 外，很大一部分是不必要的，是对热能的巨大浪费，而且冷风渗透还会使人体 感到很不舒服。哺1 ( 3 ) 建筑耐久性受到影响 侵入围护结构内部的水汽，将导致墙体空穴形成水汽凝结，加速建筑材料 的老化，如钢材的锈蚀和木材的腐朽，并导致霉菌生成，装修的破坏，对室内 空气质量也会造成很大影响，从而对建筑的耐久性产生严重影响。 ( 4 ) 建筑围护结构隔音受到严重影响 气密性不足还可导致围护结构隔音性能急聚下降。气密性不足往往也是在 接缝处处理不良造成的。如门窗构造中的许多接缝、墙体或楼盖的开设的洞口 等。有数据表明，如果在隔声量为4 0 分贝，面积为l o 平方米的墙体上留出0 1 平方米的孔洞而不作特殊处理，墙体隔声量就将减少到2 0 分贝。口1 可见缝隙对隔 音的影响很大，围护结构的隔音重点应该按照等传声量原则，作好各部位的接 缝处理。 随着社会的发展，人们对建筑的各种条件的要求越来越精细，这被称为绩 效概念或绩效标准。n 3 1 因此，从建筑节能和建筑隔音等方面看，接缝的密闭性 对提高建筑热工性能和隔音能力有重要的意义。 2 3 4 防火性能 建筑接缝是防火的重要部位。建筑防火除了应考虑按照防火规范进行设计 外，防火问题还突出反映在变形缝、楼梯间、玻璃幕墙以及建筑中的各种竖向 管井、管道与建筑接缝等处，这些部位不仅是火势上下蔓延的主要途径，而且 是拨烟火的通道，若防火分隔不当或未作适当防火处理，高温烟火会通过这些 部位迅速传播扩大，造成扑救困难，严重危及人身安全，增大火灾损失。 硕士学位论文 第二章建筑接缝的基本问题分析 这些部位的构造应该充分考虑防火安全问题，如垂直的玻璃幕墙与水平楼 板之间的缝隙的防火处理等。 2 3 5 热工性能 接缝除了应具有密闭性能外，还应具备良好的热工性能，避免接缝形成热 桥作用。如采暖地板与室内墙面间的接缝应进行保温处理，墙面、屋面变形缝 内应填嵌泡沫塑料或岩棉或其他保温材料。另外，玻璃幕墙的内衬墙的保温措 施、幕墙收口处的保温措施等都是提高接缝热工性能的关键。 2 3 6 隔音性能 接缝的隔音问题最突出问题是门窗的接缝构造以及管道与墙体或楼面的接 缝上，接缝处理不良带来隔音的问题可以归结为两个方面，一是缝隙的声透射， 另一个是接缝处由于各种振动带来的噪声。如窗与窗框间在风力作用时产生振 动碰撞引起的噪声，通风管道、上下水管道震动通过接缝传递的噪声、甚至是 门窗开关过程中铰链产生的噪声等。 2 3 7 美观性 接缝具有其特有的美的表现力，这就是接缝所具有的美观性。自古以来的 砌体结构，整齐又有变化的砌筑方式总是通过接缝的变化产生强烈的视觉冲击。 不论是墙面、天棚，或是地面，接缝有各种各样的造型，接缝的凸起或凹入， 宽或窄、形状、色彩、材料或质感都在传递着不同的美学信号，接缝设计技术 的优劣可通过其外观直接地反映出来，精致的建筑之美，也是通过整体与细部 的统一来传达。接缝的形式又受到文化和地域的制约，受到特定的历史时期人 们的审美需求的影响。在本文中暂不做论述。 2 4 封缝常用材料类型与性能特点 接缝的j 下确和良好的设计离不开封缝材料，封缝材料的应用是保证接缝具 备各种性能的必要条件，是接缝研究设计的物质基础。 1 6 硕士学位论文第二章建筑接缝的基本问题分析 2 4 1 按照材料成分不同分类的封缝材料i 2 4 1 1 无机材料类 用于封缝的无机材料主要有：水泥砂浆、防水砂浆等。水泥砂浆主要用于 块材接缝的封堵，如在传统的清水墙建筑砖块问的勾缝常用l ：l 水泥砂浆。 防水砂浆是在水泥砂浆中掺入无机防水剂，无机防水剂主要有两大类，一 是金属盐类，如氯化铁防水剂，可用于局部接缝防水、堵漏，也可用于大面积 防水。 另类是硅类防水剂，如以硅酸钠( 水玻璃) 为基料，掺入二种或三种矾 类( 如硫酸铜、重铬酸钾等) 配制而成的防水剂等，这类防水剂配制的防水砂 浆仅能作为临时局部堵塞缝隙、漏洞等抢修补漏用，因为是快凝防水剂，凝结 时间短，故不能在大面积防水中使用。n 幻 这类材料特点是耐老化、耐穿刺性好，一般不受施工气候影响，基层含水 率要求不高、造价低，但这类防水材料共同的不足是易开裂，延伸性差。 无机防水接缝堵漏的另一种材料是防水粉，是一种水硬性无机型胶凝材料， 与水调和硬化后即具有防水、防渗漏性能。目前常用的产品有堵漏灵、堵漏停 等产品等。 另外，一些接缝当要求有绝热、吸声能力时，可用绝热砂浆或吸声砂浆。 绝热砂浆是采用水泥、石灰、石膏等胶凝材料与膨胀珍珠岩浆、膨胀蛭石 或陶粒砂等轻质多孔骨料，按一定比例配制的砂浆具有质轻和良好的绝热性能， 其导热系数约为0 0 7 - - 0 1 0w m k ，可用于屋面绝热层、绝热墙壁以及供热管 道绝热层等处。绝热砂浆也具有吸声性能。 吸声砂浆是用水泥、石膏、砂、锯末( 其体积比为1 ：l ：3 ：5 ) 等配成吸声 砂浆，或在石灰、石膏砂浆中掺入玻璃纤维、矿物棉等松软纤维材料可用于室 内墙壁和平顶的吸声。 2 4 1 2 有机材料类 如防水沥青嵌缝油膏、玛蹄脂类材料、沥青、橡胶沥青、各类建筑密封条、 各类弹性密封材料类，包括硅酮类、聚硫化物类、丙烯酸类、聚氨脂类等。 这类材料特点是弹性好，可塑性强，跟踪变形能力好，如张拉、压缩、剪 切等变形，气密性、防水性、防冻性好、不易开裂、可以冷施工，因此广泛应 用于接缝构造中。 1 7 硕士学位论文第二章建筑接缝的基本问题分析 2 4 1 3 有机无机混合类 在无机类材料如水泥砂浆中填加有机材料形成的材料，传统的有沥青砂浆、 水泥砂浆掺1 0 8 胶等。现在比较常用的有有机硅防水抗裂砂浆、干粉聚合物水 泥砂浆等。干粉聚合物砂浆是一种商品砂浆，以有机高分子材料替代部份水泥， 并和水泥共同作为胶凝材料的一种砂浆。常用的聚合物有聚醋酸乙烯、乙烯共 聚物乳液、丙烯酸脂共聚乳液，丁苯橡胶乳液等聚合物。掺配一定比例的聚合 物可克服普通砂浆收缩大、脆性大、粘结强度不高的通病，可有效提高砂浆塑 性变形能力和粘结强度，抗裂效果明显提高。工程上常用的益胶泥就是一种聚 合物砂浆。 墙面或地面面砖的铺贴和接缝，以及聚苯乙烯泡沫塑料板保温构造层外的 砂浆常用聚合物砂浆，因为这些接缝和部位要承受温度变化等因素导致的内部 应力，对结构变形还需要起传递力的作用，因此需用抗裂能力好的聚合物砂浆。 2 4 2 按照性状不同分类的封缝材料 2 4 2 1 定型封缝材料类 定型封缝材料可以分为刚性和柔性两大类。 刚性类有各类材料做的压缝条、盖缝板、金属止水带等。 柔性类封缝材料主要有柔性止水带、密封用弹性胶条( 如：装配玻璃用密 封条、保温或隔音门窗的气密密封条、变形缝密封带、以及其他构件接缝密封 条等。) 2 4 2 2 不定型封缝材料类 不定型封缝材料是将其充填于接缝等缝隙中，固化后形成橡胶状呈弹性或 塑性的物体。 呈塑性的材料一般有如前所述的油膏、玛蹄脂、沥青等，但这类材料因温 度适应能力较差，高温时易变形、流淌、老化等，正逐渐被弹性密封材料所代 替。呈弹性的称为弹性密封材料，如前所述的硅酮类、聚硫化物类、氯丁橡 胶类三元乙丙橡胶等。这类弹性密封材料各种性能均较好，故广泛应用于建筑 幕墙接缝密封、中空玻璃密封等。 这类材料在使用时应注意遵循以下原则： 1 8 硕士学位论文第二章建筑接缝的基本问题分析 ( 1 ) 有符合要求的拉伸一压缩循环性能，在反复循环变性后能恢复原有的性能和 形状。 ( 2 ) 与接缝基层表面、防水层材料相容，不发生黏结破坏。 ( 3 ) 与背衬材料不黏结或黏结力弱。 ( 4 ) 有良好的防水性和良好的嵌填施工能力。 ( 5 ) 在受力变性中不发生内聚破坏。 ( 6 ) 耐老化、耐侯性好，在使用条件下具有合理的使用寿命。 2 4 2 3 辅助材料 建筑接缝除了封缝材料外，许多接缝构造时还需在缝内设置辅助材料，主 要有底涂材料、衬垫材料、黏结隔离物等。 底涂剂又称底漆，是在胶粘剂或密封胶施工过程中预先涂在被粘物上的溶 液状物质，它固化后形成一牢固的漆膜。底涂剂固化物是胶与被粘物之间的过 渡层，它与胶粘剂、密封胶及被粘物之间的粘接力优于胶与基材之间的粘接力， 从而增强了胶与基材之间的粘接性能。不同的密封材料对应不同底涂，应根据 厂家要求确定，当出具的粘结性试验注明要施加底涂时，施工方必须使用由密 封胶厂家提供的底涂。 衬垫材料用于控制接缝中密封胶的嵌入深度和形状、并使密封胶完全润湿 基材表面，另外衬垫材料的另一个作用是当条件不适于立即施胶或万一密封胶 失效时，还可作为接缝临时密封。 接缝设计需正确选择和使用衬垫材料以确保可靠密封，工程上要求衬垫材 料在缝内不产生永久变形、不吸水、不吸气、不会因受热而隆起使得密封胶鼓 起，并不限制密封胶的运动。一般应使用柔性泡沫塑料或海绵胶条，如聚酯泡 沫或聚乙烯发泡材料等。为防止衬挚材料在施胶之前淋雨而吸水，密封胶应尽 快施于接缝。 “7 黏结隔 安装时 正确 伸长时 正确 图2 - 6 黏结隔离物的作用9 1 1 9 硕十学位论文 第二章建筑接缝的基本问题分析 粘结隔离物的作用是防止密封胶接触到不希望粘接的表面或材料上，形成有 害的三边粘结。因为这类粘结会破坏密封胶的性能。( 图2 6 ) 。 粘结隔离物主要应用在接缝底部硬质不易变形的衬垫材料上，以阻止密封 胶粘结到这些材料上。软的易变形的开孔衬垫材料不需要粘结隔离物，因为它 不会明显地限制密封胶的自由运动。可以用作粘结隔离物的材料有：聚乙烯或 聚四氟乙烯自粘带等防粘材料。1 一般不采用液体粘结隔离物，因为这些材料在 使用时可能会污染被粘结表面，影响黏结性能。 2 5 本章小结 “接缝”这样一个我们既熟悉又陌生的建筑细节，却担当着满足建筑基本功 能要求的重要角色。接缝成因之复杂， 使得建筑接缝的设计复杂性大大增加， 在图中标注就可以设计好的。 影响因素之广，应具有的性能要求之多 接缝决不是我们可以用简单的几个文字 随着封缝新材料的不断涌现，更多的知识和技术需要我们去学习研究，接 缝设计首先必须充分认识接缝的成因、接缝的功能要求、接缝的变形可能性、 接缝所承受的外界一切因素的影响、以及接缝所用材料特性，在这个基础上提 出最佳的接缝设计方案。 本章对以上问题进行了一定程度的分析；对于接缝这个大家族里各种形式 的接缝以及常用的封缝材料，进行了一次梳理，以便进一步明确它们的性能、 特点、适用范围和使用要求。 建筑作为满足人类生活和活动需要的场所和环境，有特定的功能要求，接 缝是建筑物的一个组成部分，或者说是建筑物的关键部位，其所应该具备的性 能必定是要符合建筑功能需要，本章对接缝的性能要求进行了研究与分析，为 进行接缝设计提供了一定的理论依据。这也是本章的目的。 硕士学位论文第三章建筑接缝的防水技术研究 第三章建筑接缝的防水技术研究 3 1 接缝防水问题现状 建筑许多部位都存在接缝防水问题，而在各个不同部位又有许多不同的接 缝形式。 如屋面的接缝主要有高出屋面的构件与屋面的交接缝即泛水、防水材料接 缝与收口、金属屋面及其他板材屋面的接缝、刚性防水层的分格缝、采光顶的 接缝等。 楼面有各种管道与楼面接缝等。 墙体主要有玻璃幕墙接缝、定型墙板的接缝；洞口的接缝有门窗洞口、玻 璃与框材间的接缝等。 变形缝处有墙体变形缝、楼面变形缝、屋面变形缝、玻璃幕墙变形缝、地 下室底板和墙体设置的施工缝等。 这些接缝处防水处理不当就将成为渗漏的所在，渗漏造成室内抹灰污染脱 落、物品霉变的现象随处可见，严重影响了建筑正常的使用功能和耐久性，而 且一旦渗漏，维修和弥补总是很困难。 工程中这些接缝的防水不良都有一些共同的内在的原因，如防水手段单一， 对防水材料的研究不足，对水的运动机理缺乏研究，施工技术措施不良等。因 此，接缝防水技术必须从防水基本原理上着手，以理论指导实践，只有找到最 本质的防水处理方法才能事半功倍。 3 2 接缝的防水技术研究 接缝的渗水问题常常困扰我们，但是要成功地进行接缝防水并不是不可能。 首先我们要充分研究分析接缝的渗水机理。 不论是哪种接缝，导致接缝渗漏的三个必要且充分条件是：一是有水，二 是有缝，三是有使水向缝内流动的作用。嘲 工程中，我们经常发现接缝一旦渗水。修补起来就很困难，经常屡补屡漏。 接缝的防水问题之所以经常难以处理的原因，可以归结为以下四个方面： 一是因为缝常常是动态的、变形的；二是因为水的作用是很复杂的；三是因为 材料选择与质量的原因；四是施工技术方面的原因。 一般情况下接缝本身是会变形的，( 即使是非变形缝处) 。有时，尽管施 2 1 硕士学位论文 第三章建筑接缝的防水技术研究 工时我们用防水材料已经将缝填实堵严，但如果缝的变形量超过防水材料容许 的变形值，或因施工不当，防水材料就将破坏，即出现裂缝，导致渗水。在变 形缝处，常常因为缺乏对防水机理的深入研究，设计缺乏科学性，导致防水失 效。例如，在楼盖变形缝处的渗水现象常有发生。图( 卜3 ) 。 因此，研究接缝防水处理的思路和步骤又可以归结为三个。 一是要研究这个缝在整个建筑的使用过程中可能产生的各种变位活动，必 要时要研究接缝的变形活动量，即位移量。 二是研究水是如何对缝产生侵蚀，即水如何向缝内流动。 三是给出j 下确的防水对策。这也正是我们进行防水设计的重要的指导思想。 本章将对接缝可能产生的变形进行分析、对水的侵蚀作用展开分析，并针 对当前建筑工程中常见的楼盖变形缝处漏水问题、玻璃幕墙、以及门窗洞口渗 漏展开分析研究，然后提出技术改进措施。 3 2 1 非变形缝处的接缝变形分析与接缝宽度确定 非变形缝处是指除了变形缝处的其他任何接缝。变形缝的伸缩变形、沉降 变形、震动变形在此不作叙述。 对于除变形缝外的其他接缝，当我们对这些接缝采取材料封堵的办法进行 防水时，研究缝的变形量，才能使封缝设计有据可依。 非变形缝处接缝处的变形主要有三个方面的原因。一是结构构件受力产生 的变形，二是温度变化产生的变形，三是材料干缩产生的变形。 3 2 1 1 结构构件受力产生的变形分析及变形量 结构构件主要承受风力作用、地震作用、重力作用，这些力的作用将使结 构产生变位，另外，支座的沉降影响也将加大板的变形。这些因素都应加以考 虑。 ( 1 ) 层间位移量 我国结构规范对高层建筑由风力和地震引起建筑层问位移的控制值如下： 框架结构1 6 0 0 - - - 1 4 0 0 ，则l = 5 7 5 m m ；( 考虑层高3 0 0 0 4 5 0 0 ) u 训 剪力墙结构1 1 0 0 0 1 8 0 0 ，则l = 3 4m m 。 当考虑幕墙板块间位移量时，按照此层问位移量控制量考虑是安全的，因 为实际板块的位移量有一部分是由固定装置吸收和承受的。如长圆孔的固定螺 栓形成的柔性连接，是允许板块与结构主体间产生相对的位移的。 硕士学位论文第三章建筑接缝的防水技术研究 ( 2 ) 竖向荷载引起的板的变形主要是角变位 板在长期荷载作用下产生了向下的挠度，导致板端产生角变位。n 妇( 图3 一1 ) 。 角变位引起的裂缝宽度可按下式计算： a l = 2 s i n p 枣h 式中o 一板端转角； h 板厚( m m ) 。 厶2 舀 图3 1 板端变形1 1 1 ( 3 ) 支座沉降引起的变形量 因为相邻两柱问允许的地基相对沉降差为f 为0 0 0 5 l 。l 为相邻两柱间距 离，即板长。因此，由沉降导致的变形宽度可近似地按以下公式计算： ：而 三 式中h 一板厚( 咖) ； l 为板长。 ( 4 ) 屋架下挠引起的板端裂缝宽度。可按一般的统计值0 2 m m 计。 3 2 1 2 温度差引起的变形量 钢筋混凝土构件在温差作用下，由于热胀冷缩引起的变形量可按下式计算： 4 = 口l 式中 q 一一混凝土线膨胀系数( 取1 1 0 。5 ) ； 。年温差； l 构件长度。 3 2 1 3 混凝土干缩引起的变形量 1 硕士学位论文第三章建筑接缝的防水技术研究 混凝土在一年以后的干缩值为o 1 0 1 5 m m m ，一般取0 1 5 ，由此引起的变 形量可按下式计算：n 妇 。= 0 1 5 l 式中l 构件长度。 3 2 1 4 接缝总的变形量 如果某构件，如屋面板有可能