1、简析开放式幕墙内防水层设计摘要：开放式幕墙因为其能够抗恶劣自然环境的和环保的特性， 在一些发达国家从七十年代开始被越来越广泛的应用， 特别是在欧洲沿海和工业地区、澳洲、日本等海洋性气候地区的写字楼、文化空间、交通建筑和体育场馆等公建项目， 并被延伸到内部装饰装修工程当中，它大力提高了建筑的环保水平。目前， 我国正面临因工业高速发展而造成的城市人口高度集中和严重的工业污染， 环境保护的问题更为突出， 全社会应共同面对并积极改善对环境造成的损害。建筑行业是城市建设和经济建设的基础行业， 对建造环保、优美的城市环境担负直接的责任和义务， 推广开放式幕墙将大力提高建筑行业的环保水平。本文主要针对工程实
2、践中经常出现的开放式幕墙渗漏水的问题，从结构层面讨论了如何对内防水层进行抗风压和耐腐蚀性的设计。 关键词：开放式幕墙 内防水层 抗风压结构设计 耐腐蚀性能 中图分类号： TU352.4 文献标识码： A 前言：开放式幕墙的内防水层因其施工原理简单， 施工操作方便快捷， 对传统的开放式幕墙在外墙上进行防水的工艺进行了变革，改外墙上进行防水为在幕墙上进行防水， 解决了外墙保温层外抹砂浆时施工难度大、工艺复杂和防水效果不理想的缺点， 在外墙防水施工方面取得了突破性进展。 1 幕墙及其分类 幕墙是指建筑物的外墙的围护，它不承担主体结构荷载，只是像幕布一样挂上去，故又称为悬挂墙，是现代大型和高层建筑常用
3、的带有装饰效果的轻质墙体。由结构框架与镶嵌板材组成，不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构。 幕墙有许多分类方法，其中按是否开放可以分为封闭式幕墙和开放式幕墙。 2 开放式幕墙概述 2.1 开放式幕墙的发展 近年来，幕墙技术的不断发展，不断涌现出各种优秀的幕墙设计理念和幕墙结构并广泛应用于各种工程。为了保证良好的水密性能和气密性能，传统的框架幕墙采用打密封胶工艺，但这种工艺有许多缺点，例如：用硅酮胶进行密封的板块之间的接缝容易蓄积灰尘导致污染幕墙表面。为了达到不同的装饰效果，开放式幕墙结构开始出现并逐步发展。 2.2 开放式幕墙的特性 开放式幕墙具有耐久性好、防水性好、保温节能、色彩形式丰富多
4、样、自洁特性、易维护扥多种优质特性。另外开放式幕墙的主要优点是板块的接缝并不是采用打密封胶工艺而是一种不打胶的工艺，这种工艺通过接缝使面板背后的空气层能够流通顺畅从而达到良好的绝热和吸声的效果，并且将冷凝水可以在空气层流通的过程中迅速挥发掉。而且由于接缝处采用不打胶工艺，减少了灰尘的积蓄从而不易造成幕墙的表面污染，使面板表面能够保持长期清洁。 3 内防水层 开放式幕墙的结构一般为铝合金或钢龙骨框架结构，其结构设计与封闭式框架幕墙结构基本相同，设计依据为 JGJ 133-2001金属与石材幕墙工程技术规范 。开放式幕墙在幕墙面材后面增加了内防水层，这是它与传统的封闭式框架幕墙结构的主要不同之处。
5、 开放式幕墙的防水功能是通过两个层面来实现的：一方层面是面板，但因外层面材会有分格和缝隙，会产生披水现象；两一个层面就是内防水层，也是幕墙防水的核心层。 3.1 开放式幕墙渗漏现象 在实际的工程中，许多开放式幕墙内部防水层的设计存在很多问题，例如雨水渗漏、保温层受潮失去保温功效和室内墙面出现霉斑等现象，从而严重影响工程的质量。 3.2 原因分析 通过对一些开放式幕墙的内防水层结构进行研究后发现，出现前述现象主要由以下原因造成。a)内防水层抗风压结构设计不合理； b)材料的耐腐蚀性能较差； c)内防水层透气性能差； d)细部设计不合理； e)特殊部位处理不当。 4 抗风压结构设计 目前工程中对开
6、放式幕墙内防水层的抗风设计通常有两种做法。 a)做法 I：内防水层属于幕墙内部结构，完全不需要考虑风荷载作用；b)做法 II：内防水层完全按幕墙面材要求考虑风荷载。 在实际工程中，上述两种做法都有失稳妥。 做法 I 中无论在施工安装期间还是在竣工使用过程中，开放式幕墙的内部防水层都会直接受到风荷载作用。1 mm 镀锌板在 1.O kN/风荷载左右下产生的挠度变形分析(镀锌板分格 l m x l m，四边用自攻钉固定)，角部金属板最大变形达 9mm。 由此可见，防水层如不考虑风荷载的作用就可能会因变形过大或被撕裂而引发雨水渗漏。 做法 II：内防水层完全按幕墙面材要求考虑风荷载的做法要求太高.会
7、导致工程材料的浪费和成本的大幅度增加。 出现上述两种情况的根本原因是现行规范中没有给出开放式幕墙的内防水层风荷载取值方法。但“理论来源于实践” ，笔者个人建议试用近似工程实验检测的方法，对内防水层的风荷载取值进行修正。 该实验可与幕墙的风压变形实验同时进行。首先在该工程风压变形实验中的开放式幕墙的面材和内防水层增加部分压力感受装置，分别放置在幕墙板块外层表面和内防水层表面的指定设计位置，然后在实验过程中同步记录压力感受发装置的数据。实验结束后分析实验检测数据，根据结果以幕墙风荷载标准值为基础来修正内防水层的风荷载取值。 上述方法如果经实验验证可行，将会为开放式幕墙的防水层提供最基础的数据，其他
8、剩余问题将迎刃而解。 5 耐腐蚀性能 内防水层应在幕墙主体的设计使用寿命期内保持正常的防水功能，而保持该性能最重要的因素之一就是选择适合的耐腐蚀材料。开放式幕墙工程中内层防水的做法主要有金属板防水结构和防水透气膜结构。 常用的金属板(镀锌板和氧化铝板)的耐腐蚀性能根据工程所在地的气候条件和使用状况会有很大差异，所以我们在选 用内防水层材料时应有科学的理论依据或与此相关的实验资料。 例如，镀锌板锌层厚度直接决定其耐腐蚀能力，而在国内资料中暂时没有相关的资料或数据供参考。但可以比照美国材料试验协会(AmericanSocietyforTestingand Materials) 10 年间的大气暴露
9、试验结果：86 微米厚的热镀锌层在重工业、海岸、郊外和城市地带的耐用年限分别为 13，50，104 和 30 年。 防水透气膜是一种新型的高分子防水材料，其主要耐腐蚀性能指标一般由生产厂商提供，主要体现在耐老化寿命、抗紫外线性能、耐臭氧性能和低温柔性等方面应满足设计要求。 6 透气性能 开放式幕墙的内防水层不仅要有可靠的防水性能，还要有适当的透气性。相关的热工研究资料显示：水气运动趋势为从高温侧向低温侧迁移，当室内温度高于室外温度时，水气会从外墙内侧向外测迁移，如完全采用金属板的防水层将导致水气无法排出，在保温层处积聚、凝结，进而引发外墙内侧结露、发霉等潮气问题。故防水层应当既可以防水.又能够
10、保证围护结构内部的水气能有效排出.既防水又透气。 在工程设计过程中应结合材料的特性，充分发挥材料的特长，采用金属板和防水透气膜组合结构。 7 细部结构设计 以往工程的防水层一般不对金属板进行折边加工，防水金属板间采用平板搭接。从前面的金属板挠曲分析中我们可以发现，在风荷载的作用下会在金属板的边角部位产生很大的挠曲变形，所以很容易在金属板的接缝处产生缝隙，而竖向缝隙引发的渗漏更为严重。为了加强金属板竖向边缘的密封效果和导水功能，对此应进行必要的折边处理。 8 特殊部位的处理 开放式幕墙并不是完全开敞、任雨水自由进人面材后部空间的。对于一些向内倾斜部位和水平部位(如女儿墙压顶、窗口下沿等部位)不建
11、议采用开放式幕墙结构设计。应最大限度地利用幕墙面材进行防水，充分发挥幕墙面材的披水、防水和导流的功能。 如果采用了开放式结构，板块间缝隙会成为雨水聚集区，沿着缝隙流人的大量雨水会对内部防水层形成严峻的考验。 显而易见，按一般开放式幕墙结构设计的防水层难以满足防水要求。如果必须采用开放式幕墙结构，则应向业主或设计师建议在主体结构的外面也加设主体防水层，最大限度地降低雨水渗漏的风险。 结语： 开放式幕墙的核心防水功能同幕墙本身一样重要，保证和满足其核心功能需要才是真正的工程设计主导思想。 参考文献： 1 GB/T 210802007.建筑幕墙S. 2 JGJ 102-2003 破璃幕墙工程技术规范S. 3 陈建华.开放式铝板幕墙系统的应用.上海建材， 2002(3). 4 张智宇.等压原理在幕墙防水设计中的实际运用.中国建筑金属结构，2002(10).
