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幕墻防水技術(shù)在蘇州金融港項目運用

來源:山東華建集團幕墻研發(fā)顧問  作者:李德生  日期:2016-3-28
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  摘要:建筑幕墻的水密性能至關(guān)重要,特別是暴風雨氣候下幕墻的防水一直技術(shù)的難點。本文通過蘇州金融港項目的幕墻系統(tǒng)設(shè)計過程,動態(tài)水密試驗,幕墻質(zhì)量控制等方面表達幕墻工程防水的設(shè)計思路與實踐方式。
  【關(guān)鍵詞】 :幕墻系統(tǒng)、動態(tài)水密、幕墻防水、質(zhì)量

  幕墻作為建筑的外圍護結(jié)構(gòu),還必須具備幕墻節(jié)能及變形承受的功能。在幕墻系統(tǒng)設(shè)計考慮過程中,節(jié)能與防水是一起進行綜合考慮的。本項目的設(shè)計是采用了注膠節(jié)能設(shè)計,并且在插接縫隙位置使用了專設(shè)計的密封條隔熱型材節(jié)能玻璃共同形成完善的節(jié)能體系。同時,在設(shè)計時還需要考慮幕墻變形的承受,對于插接深度均需進行研究,考慮幕墻的變形位移,確保在發(fā)生幕墻變形時也能夠滿足幕墻的水密氣密功能。

在幕墻系統(tǒng)設(shè)計時,需考慮以下的位移對幕墻性能產(chǎn)生的影響,包括:設(shè)計荷載造成的翹曲,設(shè)計風荷載重復(fù)周期作用下造成的翹曲,建筑位移造成的尺寸和形狀改變:包括沉降、收縮彈性壓縮、樓板撓度裂縫、風造成的搖擺、地震活動、扭曲、傾斜、溫差和潮濕引起的位移。

圖四

圖四表達的是單元體幕墻板塊之間的伸縮縫的設(shè)置與變形情況。根據(jù)伸縮縫的分析結(jié)果,確定標準位的插接伸縮縫尺寸為A。在變形時單元體板塊相對位移時,拉伸狀態(tài)下最大縫隙尺寸為B。在壓縮狀態(tài)下最小縫隙尺寸為C。幕墻系統(tǒng)設(shè)計的要求需保證在無論是在拉伸狀態(tài)還是在壓縮狀態(tài)下,均需保證幕墻的基本性能,并依舊能夠?qū)崿F(xiàn)幕墻性能的保證。

圖五

  圖五表達的是此幕墻系統(tǒng)節(jié)能計算的溫度云圖,圖中能夠看到,經(jīng)過節(jié)能玻璃、注膠隔熱、密封膠條的合理設(shè)計,實現(xiàn)了較好的節(jié)能保溫性能,本項目的幕墻整體U值經(jīng)過分析計算為2.29 W/(m2˙K),滿足了本項目節(jié)能的要求。

圖六

  在本項目中,因為建筑特征的特殊性,外幕墻不是一個連續(xù)完整的平面,而是具有很多各種角度的幕墻體系,對此,幕墻系統(tǒng)設(shè)計進行專門的分析考慮,使幕墻系統(tǒng)的密封性能保證連續(xù)完整。圖六即為各種角度變化的單元體幕墻系統(tǒng)做法。但無論幕墻外觀是如何變化,均是按照等壓結(jié)構(gòu)導(dǎo)排水及密封連續(xù)性的原則來進行復(fù)雜的系統(tǒng)考慮及細節(jié)設(shè)計,并在設(shè)計中同時考慮生產(chǎn)制造的可行性。

  四、幕墻模型性能試驗

  在設(shè)計過程中,所有的幕墻系統(tǒng)設(shè)計與細節(jié)的考慮均是基于理論情況與過去的項目經(jīng)驗而進行,但自然界復(fù)雜的氣候條件及建筑的不同特征與特點決定了每個項目的幕墻系統(tǒng)獨特性。所以,在進行幕墻大批量生產(chǎn)制造前需進行幕墻模型性能試驗的檢驗,并且根據(jù)試驗情況進行可能的設(shè)計與制造工藝的調(diào)整。

  為了在試驗過程中準確模擬自然界的惡劣天氣,本模型的試驗采用了中國標準與美標動態(tài)水密性試驗相結(jié)合的試驗。按照美標AAMA 501.1-05,用飛機頭螺旋槳產(chǎn)生的最大風速對幕墻形成風壓,結(jié)合外雨水噴淋的做法,準確模擬狂風暴雨的狀態(tài)來測試幕墻系統(tǒng)的水密性能。

  本項目試驗在江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司蘇州檢測基地進行,按照以下試驗流程進行:

  (1)打開、關(guān)閉開啟50次。

  (2)預(yù)加壓測試。

  (3)國標氣密性測試(GB/T 15227)。

  (4)美標氣密性測試(ASTM E283)。

  (5)靜態(tài)水密性測試(ASTM E331)。

  (6)動態(tài)水密性測試(AAMA 501.1)。

  (7)靜態(tài)水密性測試(GB/T 15227)。

  (8)抗風壓性能試驗(GB/T15227)。

  (9)抗風壓性能試驗(ASTM E330)。

  (10)重復(fù)水密性試驗 (ASTM E331)。

  (11)平面內(nèi)變形性能-豎直方向。AAMA501.4

  (12)重復(fù)水密性試驗 (ASTM E331)。

  (13)平面內(nèi)變形性能-水平方向。AAMA501.4

  (14)平面內(nèi)變形性能-水平方向。GB/T 18250

  (15)重復(fù)水密性試驗 (ASTM E331)。

  (16)垂直于幕墻平面方向變形性能 AAMA501.4

  (17)重復(fù)水密性試驗 (ASTM E331)。

  (18)擦窗機銷座荷載試驗。

  (19)重復(fù)美標氣密性測試(ASTM E283)。

  (20)重復(fù)水密性試驗 (ASTM E331)。

  (21) 1.5倍設(shè)計風壓測試(ASTM E330)。

  試驗將國標規(guī)范與美國規(guī)范進行了整合,對水密性試驗進行了強化,進行了動態(tài)水密性試驗與多次的重復(fù)水密性試驗,確保在試驗中能夠發(fā)現(xiàn)幕墻系統(tǒng)設(shè)計與生產(chǎn)制造上的不足。

圖七 實體幕墻模型試驗過程中

圖八 模型試驗的出現(xiàn)的部分漏水

圖九 模型試驗的開啟窗部位漏水

  在動態(tài)水密性測試(AAMA 501.1)過程中,由飛機頭螺旋槳產(chǎn)生的最大風速對幕墻形成風壓,在15S 內(nèi)施加至1000Pa的壓力,在該壓力下以3.4 L/(m2·min)的淋水速度,持續(xù)淋水15 分鐘,淋水裝置為外噴淋,在此條件下檢查幕墻固定部分接縫是否有滲漏。在解除壓力情況下,關(guān)閉淋水裝置,待模型狀態(tài)穩(wěn)定,進行檢查試驗過程出現(xiàn)的部分漏水,根據(jù)滲漏情況,進行檢查分析滲漏的原因,改進幕墻系統(tǒng)生產(chǎn)制造工藝。

  在本項目試驗過程中,有多次重復(fù)性的水密性試驗。在進行抗風壓試驗與變形位移試驗后面再進行多次重復(fù)水密性試驗,這樣能夠檢測幕墻在經(jīng)過狂風暴雨及位移變形后需繼續(xù)保持幕墻水密性的功能。

  在檢測過程中,幕墻模型發(fā)生了開啟窗漏水及多點固定玻璃漏水的情況。在對照生產(chǎn)裝配圖紙與現(xiàn)場樣板情況,發(fā)現(xiàn)漏水的原因如下:

  1,部分單元體板塊裝配工藝不過關(guān),應(yīng)密封處理的地方?jīng)]有進行有效密封。

  2,部分單元體排水孔沒按圖生產(chǎn),導(dǎo)致雨水導(dǎo)排不暢。

  3,模型單元體樣板封邊料沒完全按圖施工,導(dǎo)致模型封邊處漏水。

  4,開啟窗膠條設(shè)置有誤,導(dǎo)致密封性差。

  針對模型檢測中發(fā)生的問題,查找原因,分析問題,進行改進幕墻工藝制造,并提出更高的質(zhì)量標準,這些修訂工藝文件同時作為批量生產(chǎn)幕墻的工藝依據(jù)與檢查文件。

  五 、現(xiàn)場質(zhì)量檢查

  在幕墻進行生產(chǎn)施工過程中,作為本項目的幕墻設(shè)計方與幕墻顧問工程師,對幕墻生產(chǎn)制造過程中每一個工藝環(huán)節(jié)進行質(zhì)量的檢查工作。對照項目施工圖生產(chǎn)圖技術(shù)要求及規(guī)范,在幕墻承包商生產(chǎn)工廠進行全面的質(zhì)量檢查工作,對于影響防水方面的工藝是檢查中的重點。在檢查中,也發(fā)現(xiàn)了若干的質(zhì)量問題,包括:打膠不合格、鋁材銑切錯誤、膠條密封情況、型材裝配拼接等各種各樣的問題。通過檢查結(jié)果,要求幕墻承包商進行改進生產(chǎn)工藝施工工藝,并制定有效的質(zhì)量管理方式。

圖十

圖十一

  圖十與圖十一,是在幕墻承包商生產(chǎn)工廠進行質(zhì)量檢查時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題的照片。這些問題反映了工廠對技術(shù)質(zhì)量要求的不足,細節(jié)裝配拼縫密封不能夠滿足技術(shù)要求,在工藝孔加工時破壞單元體幕墻插接翅,這樣的單元體幕墻將不可避免的會帶來漏水的出現(xiàn)。對于這些工藝水平不滿足技術(shù)要求與規(guī)范的,需立即停止生產(chǎn)作業(yè),進行工藝整改,重新制定可行的工藝文件與質(zhì)量檢查文件,經(jīng)過建筑師、顧問、監(jiān)理、業(yè)主代表聯(lián)合審批認為可以達到質(zhì)量要求方可繼續(xù)進行生產(chǎn)工作。

  在現(xiàn)場安裝過程中,為驗證現(xiàn)場幕墻安裝完成后的水密情況,根據(jù)AAMA501.2-03及其描述的設(shè)備,進行現(xiàn)場的幕墻淋水試驗。選取現(xiàn)場的已完工的幕墻單元,分別按照確定的測試階段與板塊分別進行測試。按照AAMA501.2-3,選擇滿足要求的噴嘴,確定試水水壓,在距離玻璃表面305mm左右,對著幕墻垂直接縫與橫向接縫及開啟接縫進行現(xiàn)場噴淋,并進行緩慢的來回移動,以觀察幕墻的密封情況。如果在試驗中發(fā)生漏水情況的,必須及時檢查分析原因,改進問題所在,降低以后產(chǎn)生幕墻漏水的機會。并在現(xiàn)場幕墻問題修改完成后再次進行現(xiàn)場淋水試驗,確保最終幕墻的水密性能。

  六 、幕墻防水的總結(jié)

  建筑幕墻的防水是一個系統(tǒng)工程,本文也僅僅介紹了典型的設(shè)計思路與水密性試驗方式。但是,針對具體某一個幕墻項目而言,防水的考慮必須針對項目的每一個外墻技術(shù)環(huán)節(jié),每一個工藝過程,分析考慮外幕墻的各種標準系統(tǒng)的導(dǎo)排水設(shè)計,各類轉(zhuǎn)角的設(shè)計,及不同幕墻之間的防水考慮,女兒墻收口位置,景觀地面收口位置,都是幕墻防水的重點考慮環(huán)節(jié)。

  幾乎所有的圖紙的設(shè)計都僅僅是表達理想狀態(tài),性能試驗的檢測也僅僅是對來樣負責,在具體幕墻項目的實施過程中,工程師必須針對每一個工藝環(huán)節(jié)進行質(zhì)量的檢查工作。事實上,國內(nèi)的幕墻承包商技術(shù)能力參差不齊,幕墻專業(yè)的技術(shù)工人也非常的缺乏,在很多時候,能夠?qū)D紙表達的幕墻系統(tǒng)變成理想狀態(tài)的幕墻產(chǎn)品,其道路非常的漫長。

  只有對幕墻系統(tǒng)設(shè)計、幕墻制造工藝、幕墻質(zhì)量品質(zhì)、現(xiàn)場質(zhì)量檢查等各工作階段的全面的控制,在生產(chǎn)施工中遇到問題能夠及時落實,研究問題的原因并有效解決問題,最終才能夠?qū)崿F(xiàn)比較完美的幕墻產(chǎn)品與可靠的幕墻水密性保證。

  參考文獻:

  《建筑幕墻》GB/T 21086-2007

  《建筑幕墻氣密、水密、抗風壓性能檢測方法》 GB/T 15227-2007

  AAMA 501.1-05 Standard Test Method For Water Penetration Of Windows, Curtain Walls And Doors Using Dynamic Pressure

  AAMA 501.2-03 Quality assurance and diagnostic water leakage field check of installed storefronts, curtain walls, and sloped glazing systems

  作者:李德生

  蘇州設(shè)計研究院幕墻中心主任、幕墻總監(jiān)

  山東華建集團幕墻研發(fā)顧問

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