单元式幕墙设计原理判断优劣.docx

doors & windows图 1 该 设 计 单 元 竖 框 节 点图 2 该 设 计 单 元 横 框 节 点图 3 单 元 板 块 右 上 角幕墙专栏单元式幕墙设计原理判断优劣杜东新董俊德浙江亚厦幕墙有限公司摘 要 ： 随 着 行 业 交 流 地 扩 大 及 设 计 师 地 流 动 ，幕 墙 设 计 的 相 似 度 越 来 越 高 ，既 相 互 影 响 又 相 互 借 鉴 。 尽 管 所 用 之 体 系 均归 类 于 横 滑 式 单 元 系 统 ，但 因 不 同 厂 家 对 单 元 式 幕 墙 的 理 解 不 同 ，因 此 所 设 计 出 的 产 品 也 迴 异 。 本 文 对 市 场 上 比 较 流 行 的 两 类 作 法 进 行 剖 析 比 对 ，从 单 元 式 幕 墙 的 设 计 原 理 、加 工 特 性 着 手 ，比 较 两 种 作 法 的 优 劣 ，使 设 计 师 能 够 有 选 择 性 地 使 用 水 密 、气 密 性 能 更 高 的 产 品 。关 键 词 ： 单 元 式 幕 墙 ； 水 密 ； 气 密 ； 设 计 原 理abstract： facade design of different company is moreand more similar with technique exchanging and job of designer changing. both influence each other and learn from each other. although all kinds of system are own to unitized system with transverse sliding , the character of design products are widely different. the article research two main domestic design product of facade based on the principle of unitised facade system and fabrication，to judge which one is more well so as designer can use actively product with higher oerformance of watertightneess and air permeability.key words： unitised facade, water permeability, air infiltration resistance, design principle前言单 元 式 幕 墙 的 设 计 较 之 框 架 幕 墙 复 杂 ， 要 考 虑 的 因 素 多 ，快 速 发 展 的 中 国 市 场 给 此 类 系 统 的 应 用 带 来 了 很 好 的 发 展 机 会 。 伴 随 着 国 内 劳 动 力 成 本 的 上 涨 ，单 元 式 幕 墙 的 应 用 越 来 越 多 ，从 世 界 第 一 高 楼 到 国 内 省 会 城 市 的 地 标 项 目 几 乎 都 采 用 了 单 元 式 幕 墙 。 各 种 设 计 方 法 、流 派 也 粉 墨 登 场 ，从 图 纸 表 面 上 看 似 乎 相 近 ，但 仔 细 剖 析 后 却 有 不 同 ，与 常 规 单 元 作 法 有 异 。 如 某 知 名 幕 墙 公 司 设 计 的 浙 江 某 商 厦 、某 些 省 会 城 市 的 绿 地 中 心 项 目 ；甚 至 某 世 界 知 名 幕 墙 顾 问 公 司 设 计 的 项 目 迪 拜 哈 里 法 塔 等 也 都 采 用 了 类 似 的 设 计 方 法 ，此 类 设 计 有 流 行 越 来 越 广 的 趋 势 。 那 么 此 类 作 法 的 特 点 在 哪 ，性 能 如 何 ？ 本 文 以 某 公 司 设 计 为 例 ，对 这 一 类 设 计 进 行 剖 析 比 对 （图 1、图 2），判 断 优 劣 。1.1类型一1此 类 单 元 作 法 的 主 要 特 征 是 将 水 密 胶 条 置 于 横 竖 料 加工 完 成 面 之 后 ，如 图 1 中 虚 线 所 示 ，且 水 密 胶 条 在 同 一 平 面 内 ，与 框 架 式 幕 墙 胶 条 交 圈 作 法 相 同 。 插 接 位 置 的 铝 型 材 被 铣 去 一 部 分,高 度 为 单 元 下 横 料 的 高 度 约 40mm 左 右 ，在 安 装022013.01tmdoors & windows图 4 单 元 板 块 右 下 角图 5 单 元 竖 框 节 点图 6 单 元 横 框 节 点图 7 单 元 插 接 原 理幕墙专栏完 成 后 ，此 部 分 与 横 框 的 插 接 翅 有 一 个 高 度 差 ，在 此 形 成 一个 空 洞 ，参 见 图 1、图 3 及 图 4 的 虚 线 区 域 。 虚 线 处 为 横 竖 向 龙 骨 、胶 条 组 装 完 成 后 效 果 ，图 3 为 单 元 板 块 右 上 角 ，图 4 为 单 元 板 块 右 下 角 。多 设 计 师 也 搞 不 清 楚 二 者 有 无 差 别 ，性 能 如 何 ，更 不 要 提 对优 劣 的 判 断 了 。 对 以 上 两 种 类 型 的 幕 墙 进 行 对 比 之 前 ，我 们 要 先 来 理 解 单 元 式 幕 墙 的 水 密 性 及 插 接 设 计 基 本 原 理 。 单 元 式 幕 墙 的 原 理 有 一 整 套 完 备 的 体 系 ， 因 本 文 仅 对 类 型 一 、类 型 二 的 局 部 性 能 进 行 比 对 ，故 仅 对 水 密 性 、插 接 原 理 进 行 阐 述 ，其 它 的 原 理 不 作 过 多 涉 及 。2 单元式幕墙 水密性、插接 设计原理2.1 单元式幕墙插接设计原理2.1.1 设计原理单 元 幕 墙 插 接 设 计 原 理 是 ：板 块 间 的 插 接 部 位 同 时 也 是 幕 墙 的 密 封 部 位 ， 要 保 证 插 接 部 位 在 整 个 幕 墙 上 的 连 续 性 ， 即 在 单 元 横 竖 框 交 接 的 部 位 不 得 存 在 密 封 间 断 点 。2.1.2 实现方式如 图 7 节 点 图 所 示 ，单 元 下 横 框面 与 竖 框 面 在 同 一 平 面 内 ，面 与 面 在 同 一 平 面 内 ，单 元 左 竖 框 的 前 道 插 接 翅 在 、 平 面 的 室 外 侧 ， 后 道 插 接 翅 在 、 平 面 的 室 外 侧 ， 单 元 板 块 安 装 时 避 免 了 与 上 横 框 的 插 接 翅 发 生 干 涉 ，保 证 了 竖 向 插 接 的 完 整 性 ；同 时 ，上 横 框 插 接 翅 上 的 胶 条 可 直 接 压 在、面 和、面 上 ，保 证 了 单 元 内 横 向 插 接 密 封 的 完 整 性 ；在 竖 向 变 位 缝 位 置 ，单 元 左 竖 框 的 前 道 插 接 翅 与 上 横 框 插 接 翅 上 的 胶 条 之 间 存 在 一 定 的 空 隙 ，单 元 左 竖 框 的 前 道 插 接 翅 的 内 壁 上 粘 接 防 水 闭 合 海 绵 进 行 填 充 （如 图 7、图 9 中 虚 线 所 示 处 ）， 从 而 保 证 了 横 向 插 接 密 封 在 整 个 幕 墙 范 围 内 的 完 整 性 。 并 且 ，在 横 竖 框 交 接 的 部 位 ，竖 框 的 前 道 插 接 翅 在 上 横 框 插 接 翅 的 室 外 侧 ，起 到 了 一 定 的 披 水 作 用 ，更 有 效 地 提 高 了 该 处 的 防 水 能 力 。1.2类型二：常规单元设计此 类 常 规 单 元 作 法 的 主 要 特 征 是 将 水 密 胶 条 置 于 横 竖料 加 工 完 成 面 之 前 ，如 图 5、图 6 中 虚 线 位 置 所 示 ，水 密 胶 条 不 在 同 一 平 面 内 ，竖 向 胶 条 在 前 、横 向 胶 条 在 后 ，幕 墙 胶 条 不 交 圈 ，前 道 插 接 翅 没 有 被 铣 掉 （后 道 插 接 翅 虽 被 铣 但 对 性 能 无 影 响 ）。以 上 两 种 作 法 ，由 于 差 别 细 微 ，往 往 不 易 察 觉 ，甚 至 于 很032013.01tmdoors & windows图 8 单 元 插 接 小 样图 9 海 绵 设 置 位 置 图图 11 等 压 腔 的 形 成 （一 ）图 12 等 压 腔 的 形 成 （二 ）幕墙专栏单 元 幕 墙 的 第 一 道 插 接 密 封 是 幕 墙 的 水 密 线 ，应 按 单 元插 接 原 理 合 理 设 置 单 元 插 接 翅 ，并 合 理 设 计 密 封 胶 条 ，以 保 证 在 整 个 幕 墙 系 统 中 无 密 封 间 断 点 的 存 在 。2.2.4排水设计a) 等 压 腔 的 设 置一 般 情 况 下 ， 幕 墙 的 插 接 型 腔 内 至 少 存 在 两 个 等 压 腔 。 根 据 插 接 结 构 及 挡 水 胶 条 的 不 同 ， 还 可 以 形 成 更 多 的 等 压 腔 ，如 图 11、图 12 中 的 等 压 腔、等 压 腔和 等 压 腔。 在 挡 水 胶 条 的 室 外 侧 挡 翅 开 排 水 孔 ，使 等 压 腔 与室 外 环 境 形 成 等 压 ； 在 挡 水 胶 条 的 室 内 侧 挡 翅 开 排 水 孔 ，使 等 压 腔 与 等 压 腔形 成 等 压 ； 在 上 横 框 的 第 一 道 插 接 翅 上 开 设 排 水 孔 ，使 等 压 腔与 等 压 腔形 成 等 压 ；b) 单 元 幕 墙 排 水 路 线室 外 的 雨 水 可 以 通 过 两 种 途 径 进 入 型 材 的 等 压 腔 内 ，即 横 框 的 挡 水 胶 条 搭 接 处 和 竖 框 的 挡 水 胶 条 搭 接 处 。2.2水密性设计设计原理2.2.1单 元 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 入 型 腔 内 的 雨 水 可 以 顺 利 地 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 的 优 良 水 密 性 能 。横 滑 式 单 元 幕 墙 的 水 密 性 设 计 包 括 阻 挡 大 量 水 进 入 的 防 水 设 计 和 将 进 入 型 腔 的 少 量 水 排 出 的 排 水 设 计 。2.2.2 水密性设计关键点a) 挡 水 胶 条 的 阻 挡 作 用 ；b) 各 密 封 面 的 密 封 可 靠 性 ；c) 各 等 压 腔 的 等 压 可 实 现 性 ；d) 排 水 通 道 的 畅 通 性 。2.2.3 防水设计a) 挡 水 设 计单 元 式 幕 墙 通 常 采 用 胶 条 挡 水 。 挡 水 胶 条 是 幕 墙 的 第 一 道 密 封 结 构 ，通 常 称 尘 密 线 ，它 的 作 用 是 阻 挡 灰 尘 及 大 部 分 的 雨 水 进 入 型 腔 。 挡 水 胶 条 在 正 常 使 用 状 态 下 应 具 有 一 定 的 压 缩 量 ，从 而 可 以 保 证 幕 墙 板 块 在 温 度 等 外 力 作 用 下 发 生 变 位 时 ，挡 水 胶 条 仍 具 有 一 定 的 密 封 能 力 。b) 插 接 部 位 的 密 封 处 理通 过 横 框 的 挡 水 胶 条 搭 接 处 进 入 等 压 腔的 水 ，一 部 分可 以 通 过 挡 水 胶 条 室 外 侧 挡 翅 上 的 排 水 孔 排 出 ，另 一 部 分 会 进 入 等 压 腔，进 入 等 压 腔的 雨 水 会 在 重 力 作 用 下 通 过 挡 水 胶 条 上 的 排 水 孔 直 接 排 出 ，但 还 是 会 有 极 少 量 雨 水 进 入 等 压 腔，然 后 通 过 上 横 框 的 第 一 道 插 接 翅 上 开 设 排 水 孔 排 到042013.01tmdoors & windows图 10 单 元 排 水 原 理图 13 单 元 组 框 左 上 角图 14 单 元 组 框 右 上 角图 15 单 元 组 框 左 下 角图 16 单 元 组 框 右 下 角图 17 单 元 右 下 角 实 物 （一 ）图 18 单 元 右 下 角 实 物 （二 ）幕墙专栏下 层 单 元 的 等 压 腔中 ，直 至 最 后 排 出 室 外 。 通 过 竖 框 的 挡水 胶 条 搭 接 处 进 入 等 压 腔的 水 ，一 部 分 可 以 直 接 落 到 上 横 框 的 披 水 胶 条 或 披 水 板 上 ，随 横 框 等 压 腔中 的 雨 水 一 起 排 出 ，另 一 部 分 进 入 等 压 腔的 大 部 分 雨 水 也 会 在 重 力 作 用 下 下 到 上 横 框 的 披 水 胶 条 或 披 水 板 上, 随 横 框 等 压 腔中 的 雨 水 一 起 排 出 ，还 有 少 量 雨 水 会 在 风 压 及 毛 细 作 用 下 进 入 等 压 腔，然 后 通 过 上 横 框 的 第 一 道 插 接 翅 上 开 设 的 排 水 孔 排 到 下 层 单 元 的 等 压 腔中 ，直 至 最 后 排 出 室 外 。图 17、图 18 为 安 装 实 例 ，如 图 中 虚 线 所 示 处 ,与 图 16 的三 维 图 纸 吻 合 。 从 图 中 可 以 看 出 被 铣 掉 的 部 分 是 形 成 交 圈 密 封 的 关 键 环 节 ，原 则 上 如 图 1 中 看 似 形 成 的 前 后 两 个 等 压 腔 也 被 破 坏 ，仅 仅 形 成 了 一 个 ，前 后 腔 贯 通 ，水 可 以 轻 易 到 达 气 密 线 位 置 （图 7 中 的、面 ），由 此 可 断 定 ，类 型 一 的 水 密 性 能 不 会 很 高 。性能对比分 析弄 懂 了上述 的 设 计 原 理 ， 就 可 对 两 种 单 元 式 幕 墙 作 一 比 对。 为了更直观地表达问题，对类型一的加工及组框图放样，如 图 13图 16 为组框后的单元四个角部，单元 板 块 组 合 后 ，如 果 要实现顺利安装，在竖框与横框插接的部位要作铣加工，类型一 的单元恰好在竖框插接的部位被铣掉（图 16）。33.1类型一052013.01tmdoors & windows图 19 单 元 组 框 左 上 角图 20 单 元 组 框 右 上 角图 21 单 元 组 框 左 下 角图 22 单 元 组 框 右 下 角幕墙专栏3.2类型二图 19图 22 为 类 型 二 单 元 组 框 后 的 四 个 角 部 。类 型 二 的单 元 竖 框 插 接 的 前 道 插 接 翅 没 有 被 铣 掉 （如 图 22 中 虚 线 所 示 ），在 左 右 竖 框 间 形 成 的 间 隙 被 泡 沫 棉 封 堵 （图 7 中 的 泡 沫 棉 不 可 省 ， 且 在 底 端 要 剪 切 使 之 变 薄 以 便 与 横 向 密 封 线 对 齐 ），在 整 个 平 面 内 形 成 了 环 形 密 封 ，无 密 封 间 断 点 存 在 ，竖 向 胶 条 在 外 侧 形 成 密 封 ，横 向 胶 条 在 内 侧 形 成 密 封 ，存 在 三 个 等 压 腔 。 所 以 从 这 一 点 上 来 说 ，类 型 二 的 单 元 水 密 性 更 高 。3.3 影响单元幕墙性能的因素3.3.1 现 场 条 件 与 试 验 室 条 件 的 差 异 对 单 元 幕 墙 性能的影响也 许 有 人 会 说 ，类 型 一 的 单 元 已 有 工 程 案 例 ，也 通 过 了 试 验 ，没 有 发 现 使 用 问 题 。 但 要 注 意 现 场 条 件 与 试 验 室 条 件 不 同 对 幕 墙 性 能 的 影 响 。 试 验 室 条 件 在 各 个 环 节 都 比 较 精 心 ，或 不 该 打 胶 密 封 的 地 方 也 打 胶 ，如 同 类 型 一 单 元 空 洞 的 封 堵 可 以 照 此 执 行 ，以 确 保 试 验 通 过 ；现 场 条 件 则 完 全 不 同 ， 以 钱 江 新 城 某 项 目 即 图 17、图 18 所 示 之 项 目 为 例 ，现 场 安 装 工 人 根 本 不 会 对 这 个 空 洞 作 任 何 处 理 ， 而 且 按 设 计 师 的 本 意 ，此 部 位 也 不 需 处 理 ，就 会 导 致 现 场 施 工 工 法 与 试 验 室 施 工 工 法 不 一 的 问 题 ，实 际 竣 工 的 项 目 ，未 必 能 达 到 试 验 要 求 的 性 能 。3.3.2 外立面效果对单元幕墙性能的影响要 考 虑 明 框 、半 隐 框 、隐 框 等 不 同 类 型 对 系 统 的 水 密 、气 密 性 能 的 影 响 。 众 所 周 知 ，框 架 式 幕 墙 采 用 的 是 湿 法 打 胶 工 艺 进 行 密 封 ，效 果 最 为 可 靠 ，其 性 能 不 受 外 立 面 装 饰 扣 盖 的 影 响 ；但 单 元 式 幕 墙 采 用 胶 条 密 封 ，也 就 是 常 说 的 干 法 密 封 ， 明 框 幕 墙 因 横 竖 向 有 装 饰 扣 盖 ，密 封 及 刚 性 较 好 ，因 此 无 论 在 自 然 使 用 条 件 下 或 试 验 室 条 件 下 都 能 形 成 一 道 较 好 的 挡 水 屏 障 ，降 低 了 对 系 统 设 计 的 要 求 。 而 隐 框 幕 墙 则 与 之 不 同 ， 密 封 胶 条 在 整 个 横 、竖 向 分 格 长 度 内 成 为 受 风 、受 雨 面 ，因 此 一 套 好 的 导 排 水 设 计 的 单 元 体 系 ， 才 能 实 现 更 高 的 性 能 要 求 ， 如 图 2 所 示 的 横 向 披 水 胶 条 如 果 在 无 外 扣 盖 的 情 况 下 ， 水 会 大 量 进 入 等 压 腔 内 ，究 其 原 因 ，一 是 单 线 条 胶 条 设 计 不 合 理 ；二 是 竖 向 插 接 翅 在 底 部 被 铣 掉 。 半 隐 框 幕 墙 则 介 于 二 者 之 间 。 所 以 在 明 框 单 元 系 统 上 能 通 过 的 产 品 ，在 半 隐 框 或 隐 框 上 有 可 能 出 现 问 题 。如 何 规 避 人 为 因 素 对 产 品 质 量 的 影 响 (如 水 平 、能 力 、责 任 心 等)，就 是 设 计 水 平 高 低 的 体 现 。 如 果 能 从 结 构 设 计 上 消 除 人 为 因 素 的 影 响 ，那 就 从 设 计 上 着 手 ，万 不 得 已 的 情 况 下 ， 才 考 虑 人 为 因 素 作 补 充 。 类 型 二 的 单 元 体 系 ，设 计 本 身 无 问 题 ，也 不 需 要 工 人 进 行 额 外 的 打 胶 作 业 ，仅 完 成 现 场 的 挂 接 即 可 。 所 以 从 这 点 上 说 是 一 个 好 的 设 计 系 统 ，此 外 也 要 按 系 统 的 观 念 考 虑 问 题 ，例 如 明 框 、半 隐 框 、隐 框 等 尽 量 采 用 共 用 模 具 ，如 型 材 、槽 口 、胶 条 、开 启 等 。062013.01tmdoors & windows图 23 类 型 一 修 改 后 设 计图 24 类 型 二 演 化 设 计幕墙专栏3.4设计优化及演变对 设 计 进 行 优 化 及 改 进 ，稍 加 变 化 就 可 以 实 现 较 高 的 性 能 ，且 不 增 加 成 本 ，但 这 种 变 化 都 是 以 单 元 幕 墙 的 水 密 、气 密 原 理 为 主 线 的 。 万 变 不 离 其 宗 ，无 论 想 达 到 怎 样 的 建 筑 设 计 差 异 性 都 可 以 ，但 要 保 证 性 能 不 随 明 框 、半 隐 框 、隐 框 而 产 生 任 何 变 化 的 ，图 23 和 图 24 是 优 化 后 的 设 计 。3.5小结按 常 理 ，胶 条 一 定 是 交 圈 的 ，这 种 密 封 形 式 最 好 ，在 整 个 密 封 面 上 无 间 断 点 ，可 以 实 现 较 高 的 水 密 性 要 求 ，该 作 法 在 框 架 幕 墙 的 应 用 上 无 疑 是 有 效 的 ，但 这 种 思 路 用 到 单 元 幕 墙 的 设 计 上 却 不 见 得 有 效 。 因 为 要 实 现 单 元 式 幕 墙 的 插 接 设 计 ，竖 框 与 横 框 插 接 的 部 位 就 要 作 铣 加 工 ，所 设 计 的 系 统 能 否 对 这 个 空 洞 作 有 效 的 封 堵 ， 水 密 线 在 整 个 平 面 内 是 否 连 续 ，便 成 为 决 定 幕 墙 性 能 的 关 键 环 节 所 在 ，中 国 有 句 古 语 ：” 皮 之 不 存 ，毛 将 焉 附 ”， 比 喻 事 物 失 去 了 借 以 生 存 的 基 础 ， 就 不 能 存 在 ，类 型 一 的 胶 条 在 铣 加 工 之 后 是 悬 空 的 ，根 本 无 法 形 成 交 圈 密 封 , 且 在 此 处 又 人 为 地 制 造 了 一 个 空 洞 ， 由 此 可 以 看 出 ，类 型 二 的 水 密 系 统 性 能 更 成 熟 。 类 型 一 的 系 统 作 法 不 建 议 采 用 ， 尽 管 它 曾 经 在 世 界 第 一 高 楼 上 得 到 了 大 面 积 的 应 用 。4结束语百 花 齐 放 是 我 们 推 崇 的 目 标 ，但 这 是 建 立 在 对 事 物 的 原 理 充 分 把 握 之 后 的 发 挥 。 回 归 事 物 的 本 来 面 目 ，不 是 要 我 们 因 循 守 旧 ，而 是 在 现 有 的 认 知 水 平 上 ，形 成 一 个 相 对 完 善 的 理 论 。 可 能 以 后 会 有 更 高 、更 好 的 理 论 出 现 ，推 翻 现 有 的 幕 墙 设 计 理 论 ，这 也 符 合 事 物 的 发 展 规 律 。读 懂 单 元 式 幕 墙 设 计 原 理 ，理 性 判 断 系 统 优 劣 ， 既 不 要 迷 信 权 威 ， 也 不 要 一 叶 障 目 。 虽 然 设 计 师 的 流 动 ， 有 效 地 促 进 了 技 术 的 融 合 ， 但 同 时 也 导 致 了 谬 误 的 流 传 ， 希 望 广 大 的 从 业 者 能 够 客 观 分 析 、 冷 静 识 图 ， 避 免 以 讹 传 讹 ， 贻 笑 于 大 方 之 家 。（ 注 ： 文 中 左 ， 右