雨幕原理是一个设计原理汇编.docx

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雨幕原理是一个设计原理汇编

雨幕原理是一个设计原理，它指出雨水对这一层“幕”的渗透将如何被阻止的原理，在这一原理应用中其主要因素为在接缝部位内部设有空腔，其外表面的内侧的压力在所有部位上一直要保持和室外气压相等，以使外表面两侧处于等压状态，其中提到的外表面即“雨幕”。

压力平衡的取得是有意使开口处于敞开状态，使空腔与室外空气流通，以达到压力平衡。

这个效应是由外壁后面留有空腔所形成，此空腔必须和室外联通才能达到上述目的，由于风的随机性造成的阵风波动亦需在外壁两侧加以平衡。

　　幕墙发生渗漏要具备三个要素：

　　A．幕墙面上要有缝隙；

　　B．缝隙周围要有水；

　　C．有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用。

　　这三个要素中如果缺少一项渗漏就不会发生（如果将这三个要素的效应减少到最低程度，则渗漏可降低到最小程度）。

在外壁水和缝隙是无法消除的，只有在作用上下功夫，通过消除作用来使水不通过外壁缝隙进入等压腔。

在内壁，缝隙和作用（特别是压差）不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁（雨幕）发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水进不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。

这个设计的核心原理就是外壁（雨幕）内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中水的因素来达到整体单元式幕墙接缝体系不渗漏。

但是，要达到完全等压是困难的，甚至在某些情况下是做不到的，这是由于外壁上的压力是由风引起的，这种由风引起的压力在时间上和空间上都是动态变化的。

由阵风所形成的风压变化，使外壁两侧的压力随之变化。

在阵风波动的瞬间，外壁内外两侧压力是不等的（即等压腔内压力与室外压力不相等），要通过空气流通来平衡，在空气流通时就有可能将水带入等压腔。

风压在幕墙外表的分布也是不平衡的，风压随高度增加，有时幕墙外表面也有局部（边角、顶部）呈负风压状态，当两个开口处风压不等或一处为正风压另一处为负风压时，等压腔内压力约为两个开口处风压（负风压）的平均值，雨水总是沿着压力降方向渗入，外侧压力大于等压腔压力的开口处就会有雨水渗入等压腔，因此应该考虑雨幕层（外壁）必然有少数偶然渗漏的可能，这样就要使已渗入等压腔的水即时排出至室外。

这样单元式幕墙接缝处防水构造要使外壁具有防止大量雨水渗入的能力，对少量渗入等压腔的雨水能即时排出，使水淋不到内壁，在内壁消除渗漏三要素中水的因素，从而达到雨水不渗漏到室内的目的。

还必须指出这仅是理论上阐述的原理，实际工程中要完全消灭渗漏三要素中任何一项是不容易做到的，但不是说我们就无能为力了，虽然不能到达完全消灭渗漏三要素中任何一项的目的，但可采取措施使渗漏三要素每一项减少到最最低程度。

这样在学习国外经验，总结本国经验基础上，对单元式幕墙对插接缝处防水构造设计已有一套较成熟技术方案，即在横（竖）向接缝的外侧设置雨披，仅在两单元组件连接处留一个小开口，使等压腔与室外空气流通，以维持压力平衡，这样形成一个自上而下、自左到右一个连续的外壁（雨幕），雨披沿接缝全长阻止大量雨水渗入幕墙内部，仅开口处有少量雨水渗入，用封口板（集水槽）将沿竖框空腔下落的水分层集水并即时排至室外面板表面下泄，且排水孔远离接缝，减少缝隙周围水的聚集。

封口板又将杆件空腔分隔成较短的分隔单元，减少等压腔与室外压力差，从而减少通过开口渗入等压腔的雨水。

增设外封口板，将沿板材（付框）构造厚度处竖向空腔（这个腔位于披水内侧与杆件组成的空腔外壁之间）分层分隔，使沿这个空腔下落的水分层排至室外，避免水沿全高下落愈往下水层愈厚的情况发生，减少这些水渗入等压腔的可能，同时外封口板将每层竖向接缝的开口遮挡成为向下的开口构造，使水由于重力而下落无法长驱直入等压腔，而且保持空气流通，达到水不会由于重力作用或气流渗入等压腔的目的。

采用这些构造的单元式幕墙经数次检测，其水密性均在2500Pa以上，即在室内外压差超过2500Pa时不发生严重渗漏，气密性达到〈0.05m3/m.h。

　　JGJ102新稿指出：

明框幕墙玻璃与镶嵌槽接缝部位和单元式幕墙组合杆的对插接缝部位宜按雨幕原理进行压力平衡构造设计。

美国建筑铝制品协会出版的《铝幕墙设计指导手册》指出：

“这样室外和建筑物内部空气压力差的产生部位，不是在外壁表面，而是在内侧空气隔墙部位。

因此，这道空气隔墙绝不能象简单的气密薄膜一样，而是要具有结构作用，以能承受风荷载的形成的压力。

”即如果对花岗石幕墙采用开口设计，则内壁要和外壁等强，这样就要花费近似两倍外壁的费用，只有当内壁是剪力墙时可考虑采用，但还必须注意开口构造应采取能防止重力，动能，毛细，表面张力等作用使水进入的构造措施。

这样做对无墙壁部份是不经济的。

建筑幕墙防水概念透析

（一）

摘要：

分析了建筑幕墙水密性能的影响因素，介绍了雨幕原理和等压原理的应用技术，并以单元式幕墙和幕墙开启部分的节点设计为例，阐述幕墙防水设计的概念。

关键字：

水密性单元幕墙雨幕原理等压原理

一、前言

水密性一直是建筑幕墙节点设计的重要问题。

经不完全的统计，在实验室中有90%幕墙样品需经修复才能通过试验。

在实际工程应用中，也存在同样的问题。

为解决幕墙的防水问题，许多专家学者对防水原理进行了研究和实验，总结出完整的防水设计理论。

比较著名的是“雨幕原理”和在实际应用中常用的“等压原理”。

这些概念既有区别又有联系，甚至很难理解，致使在实际应用时造成误解，给幕墙的防水设计带来不便。

同样，在国外的文献中，对幕墙的防水原理也有不同的解释，通过类比、归纳分析，认为本文采用的解释可能更具实际意义，希望批评指正。

二、幕墙防水技术的发展历史

按照建筑幕墙的防水原理可以将幕墙的发展划分为三个阶段：

完全密封（FrontSealed）、收集储存（MassorStorage）和结构化防水（雨幕原理和等压原理）。

1、完全密封阶段

这一阶段的幕墙主要以构件式幕墙（StickBuiltSystem）的结构形式。

原理很简单，有缝的地方就采用防水密封材料进行封堵，是被动防水阶段。

我国的明框、隐框和半隐框幕墙技术均属于这一阶段的幕墙技术。

图1完全密封阶段幕墙防水形式

2、收集储存阶段

这一阶段的幕墙面板接缝形式有所改进，主要以简单插接形式进行防水。

由于认识到幕墙不可能实现完全密封，采用插接的方式具有一定的主动性，能够将收集到少量的雨水或雪水储存，靠自然蒸发阻止水的进一步渗透，事实证明这种技术仍然不能很好的解决防水问题。

这个阶段的幕墙技术在我国几乎没有应用。

图2收集储存阶段幕墙防水形式

3、结构化防水-雨幕等压阶段

结构化防水是幕墙防水技术走向成熟的标志，通过综合运用雨幕原理和等压原理，从幕墙节点结构设计入手，“允许水通过幕墙表面渗入，并能将水合理组织排出”，这是幕墙防水技术的主动阶段。

我国的单元式幕墙（UnitizedSystem）就属于这一阶段的典型幕墙技术。

下面就上述防水技术进行一下综合比较：

三、幕墙的防水设计原理l、漏水三要素⑴幕墙内外有缝隙或孔洞。

⑵缝附近有水。

⑶使水向室内流动的作用。

2、雨幕原理雨幕原理是建筑防水设计的一个原理，它假定墙体外表面为一层“幕”，研究如何阻止雨水或雪融水透过这层幕的机理一门学问。

它的研究范围包括：

缝隙或孔洞影响、重力作用、毛吸作用、表面张力的影响、风运动能的影响、压力差的作用等。

经过多年的研究完善，开发出合理的解决方案，达到成功阻止水渗漏的目的。

表2是应用雨幕原理解决实际问题示意图。

outlinen.要点；大纲；轮廓表2雨幕原理应用示意图。

3、等压原理

等压原理是雨幕原理中进行外墙防水的最有效途径。

其核心思想是“雨幕”两侧的压力达到平衡，消除渗漏三要素中的“作用”，尤其是风压的作用。

实际应用中，真正达到等压并非易事，如自然界中风速是随机的，造成的波动风压很难使“雨幕”两侧时时等压。

四、单元幕墙防水原理分析

△cabinn.小屋；船舱

Eastern.（耶稣）复活节

requestn.&vt.请求；要求图3单元幕墙的防水排水原理

informvt.告知；通知

vi.操心1、单元幕墙的三道密封线

⑴尘密线。

为阻挡灰尘设计的一道密封线，一般由相邻单元的胶条相互搭接实现，起到阻挡灰尘和披水的作用。

在南方地区可以不设计这道密封线。

⑵水密线。

它是单元幕墙的重要防线，通过幕墙表面的少量漏水可以越过这条线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔水将被有组织的排出，没有继续进入室内的能力，达到阻水的目的。

有时为了提高幕墙的水密性能，也可能同时设置多道水密线。

⑶气密线。

它也是单元幕墙的重要防线，由于水密线和气密线之间的等压腔和室外基本上是相通（有时在连通孔上放置防止灰尘的海棉）的，因此水密线不能阻止空气的渗透，阻止空气的渗透任务由最后一道防线-气密线来完成。

2、单元幕墙防水机理分析

在幕墙表面，为了运用雨幕原理进行防水，设计上使等压腔的压力Pc等于或接近室外压力Po，即水密线两侧的风压基本相等，消除或减轻了风压的作用，使水不通过或很少通过尘密线和水密线进入等压腔。

在气密线两侧，缝隙和作用同样不可避免，要达到不渗漏的目的，则要使水淋不到气密线，消除渗漏三要素中水的因素，由于通过尘密线和水密线的水很少或没有，加上合理的组织排水，就没有水淋到气密线，气密线缝隙周围没有水，就不会发生渗漏，从而使单元式幕墙对插部位具有良好的防水能力。

单元式幕墙防水的薄弱环节是四个单元的“+”字缝，这是单元式幕墙能否成功防水的关键，目前比较成功的解决方案有横锁式、横滑式和“+”字交叉密封结构等，这里不再熬述。

3、单元幕墙常见结构

⑴插接式。

这是单元式幕墙的主流结构，通过阴阳型材插接，EPDM胶条进行密封。

⑵对接式。

通过弹性较大的“O”型EPDM胶条进行挤压密封。

⑶扣接式。

在我国比较少用，它是插接式的一种形式，插接方向是垂直于幕墙平面的一种结构。

五、幕墙可开启部分防水原理分析

幕墙可开启部分的防水一直是幕墙的设计的难点，实验室测试和工程实际表明，决大多数幕墙的雨水渗漏都发生在可开启部位。

目前解决开启部分的防水问题有很多措施，其中常见的方法有：

1、挡水胶条和披水板

幕墙可开启部分的上部是阻止雨水渗漏的薄弱环节，因此可以通过结构设计，将幕墙表面形成的水膜分开，不流经开启缝，达到阻水的目的。

2、等压原理的应用

一般情况幕墙开启部分均有两道密封，但很少有设计师知道其中的奥秘，常常以为双道密封更保险，其实不然。

正确的工艺方法是将外侧一道密封的下部适当切开，以便利用等压原理将可能渗入的水排出，达到真正阻止雨水渗漏的目的。

至于气密性，有靠近室内的密封线保证。

这相当于只有水密线和气密线的单元幕墙的防水概念。

adj.相反的；相违的四、单元幕墙防水原理分析

△nosebleedn.鼻出血；流鼻血

图3单元幕墙的防水排水原理

fistn.拳头

△proteinn.蛋白质六国外关于幕墙性能的试验

1、水膜试验

自然界中，风雨交加的状态时有所见，对中、高层建筑物来说，产生的影响是不同的，相比之下，高层建筑的影响更大，由于雨水落到建筑外壁后，会沿着外壁向下流淌，因此同样的风压和降雨量，高层建筑的下部分会比上部分承受更多水量，更容易发生渗漏。

为了模拟自然界的这种条件，在日本开始了水膜试验，具体的淋水的方法是：

1）正常的水平方向的喷淋；

2）叠加线喷淋，在幕墙试件的上部，以10L/m.min的水平管道连续对试件进行喷淋，在幕墙试件的表面形成较厚的水膜，观察幕墙试件的渗漏状况。

水膜试验没有标准可依，一般根据建筑师的要求进行，甚至淋水量也由建筑师指定。

2、现场淋水试验

在国外，由于大量采用单元式幕墙技术，而且，多半自下而上进行安装，为了确保幕墙的安装质量，每安装几个层高即进行喷水试验，发现漏水，及时采取措施进行修补，直到确认无任何渗漏，再继续进行下一步安装，因此，单元式幕墙一旦安装完毕，水密性能基本可以得到保证。

3、局部暴风试验

在欧洲和日本，均有局部暴风试验，用来测试幕墙试件在较高风速（较大风压）条件下的渗漏状况。

4、动态水密性能试验

以美国AAMA501标准为测试依据，利用飞机的螺旋浆、轮船的推进器或较大功率的轴流风机作为供风设备，有时为了满足指定测试挠度的需要，还可以利用普通风机作为辅助设备，采用外喷淋的方法，模拟自然界风雨交加的条件，测试幕墙系统的防水能力。

测试数据统计表明，与静压箱方法实现的波动加压水密性能试验比，动态水密性能试验容易通过，但对于单元式幕墙，动态水密性能试验可能会测试失败，原因是由于风的流动可能会将水逼进等压腔，由于排水系统设计容量的限制，不能及时将水排除，造成幕墙水密失效。

七、结语

幕墙的防水设计并没有达到理想的程度，很多方法仍然需要安装的人员的责任心作为保证，因此还需要进行更多的探索和研究。

结构化防水设计是一个方向，相信未来一定能找到更好的解决方案。

参考文献：

1、PrinciplesofCurtainWalling，KawneerWhitePaper1999.

2、RickQuirouette.GlassAlluminumCurtainwallSystems.

3、张芹.建筑幕墙与采光顶设计施工手册.中国建筑工业出版社.2002.10

单元式幕墙防水构造设计要点

摘要：

单元式幕墙在建筑师和开发商心中是高质量、高档次、高效率幕墙的象征，是否真正实现了“三高”,本文认为还有一定的差距。

其中最突出的问题是单元幕墙水密性系统设计上的缺陷，本文在总结多年设计、施工、检测经验的基础上，阐述单元式幕墙防水构造设计的要点，供幕墙设计师们参考。

一、概述

建筑幕墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑物外围护结构，作为一种高级建筑外墙，它倍受建筑师和开发商的喜爱。

随着建筑市场的快速发展，加剧了幕墙市场对高水平幕墙设计的需求，为此幕墙设计单位就以丰富的幕墙系统结构形式来适应和引导市场的需求。

比较具有代表性的就是单元式幕墙技术的应用和发展。

但是由于企业的开发能力不能满足幕墙市场的需要，存在脱节现象，致使大量的单元式幕墙的水密性能出现问题，影响了单元式幕墙技术应用和推广。

水密性一直是建筑幕墙节点设计的重要问题。

经不完全的统计，在实验室中有９０％幕墙样品需经修复才能通过试验。

在实际工程应用中，也存在同样的问题。

为解决幕墙的防水问题，许多专家学者对防水原理进行了研究和实验，总结出完整的防水设计理论。

比较著名的是“雨幕原理”和在实际应用中常用的“等压原理”。

众所周知，单元式幕墙的质量是由设计水平、材料质量、加工质量、组装质量、安装质量决定的。

本文试图就能够影响单元式幕墙诸多因素进行分析，为建筑幕墙的应用提供参考。

二、单元幕墙防水原理分析

1.单元幕墙的三道密封线

（1）尘密线。

为阻挡灰尘设计的一道密封线，一般由相邻单元的胶条相互搭接实现，起到阻挡灰尘和披水的作用。

在南方地区可以不设计这道密封线。

（2）水密线。

它是单元幕墙的重要防线，通过幕墙表面的少量漏水可以越过这条线，进入单元幕墙的等压腔，通过合理的结构设计，进入等压腔水将被有组织的排出，没有继续进入室内的能力，达到阻水的目的。

有时为了提高幕墙的水密性能，也可能同时设置多道水密线。

（3）气密线。

它也是单元幕墙的重要防线，由于水密线和气密线之间的等压腔和室外基本上是相通（有时在连通孔上放置防止灰尘的海棉）的，因此水密线不能阻止空气的渗透，阻止空气的渗透任务由最后一道防线———气密线来完成。

2.单元幕墙防水机理分析

在幕墙表面，为了运用雨幕原理进行防水，设计上使等压腔的压力Pc等于或接近室外压力Po，即水密线两侧的风压基本相等，消除或减轻了风压的作用，使水不通过或很少通过尘密线和水密线进入等压腔。

在气密线两侧，缝隙和作用同样不可避免，要达到不渗漏的目的，则要使水淋不到气密线，消除渗漏三要素中水的因素，由于通过尘密线和水密线的水很少或没有，加上合理的组织排水，就没有水淋到气密线，气密线缝隙周围没有水，就不会发生渗漏，从而使单元式幕墙对插部位具有良好的防水能力。

单元式幕墙防水的薄弱环节是四个单元的“+”字缝，这是单元式幕墙能否成功防水的关键，目前比较成功的解决方案有横锁式、横滑式和“+”字交叉密封结构等，这里不再赘述。

三、单元式幕墙防水系统设计要点

单元式幕墙系统设计具有较高的技术含量，直接关系到幕墙的经济性、安全性、工艺性、功能性、施工及可维护性。

然而系统设计非常复杂，它涉及到许多专业方面的知识，在此不一一详述。

从大多数幕墙测试的过程来看，单元式幕墙在测试过程中存在不同程度这样或那样的问题。

其中水密性、气密性是比较突出的问题。

说明幕墙在防水系统设计上存在一定缺陷。

单元式幕墙单元板块是在厂房里制作、组装完成的，能在现场直接安装到建筑主体结构上。

无论是插接还是对接，单元板块在上下左右以及单元板块“十字”接口处均需要密封处理。

如何从系统设计中处理好这些自由缝是解决单元式幕墙水密性的关键。

由于缝隙腔内外的气压差是雨水渗漏的主要动力，因此要求缝隙空腔内的气压与室外气压相等，以防止内外空气压力差将雨水压入腔内。

下面从三个方面进行阐述：

1.型材断面构造设计的合理性

在单元式幕墙的系统设计中，型材断面的设计非常重要。

它不仅决定单元式幕墙的安全性，工艺性。

同时还决定了单元式幕墙的其他物理性能。

然而幕墙设计师们大多往往只通过力学计算重点考虑了型材断面的设计安全性，而忽视了型材断面对其他性能的贡献。

因此单元幕墙的雨水渗漏现象非常突出，单元板块间的自由缝现场堵胶就成了幕墙厂家在现场工程排故过程中所用的主要手段。

型材断面虽然不是固定不变的，但是其断面的设计是有规律的。

它必须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑。

由于工程上所用的幕墙节点形式很多，因此本文不可能详细论述，现就如下的典型图例进行分析：

（1）合理设计型材端面及型材咬合位置，尽量将水密线与气密线分离，保证等压腔发挥作用。

（2）断面上尽可能避免在制作过程中开工艺孔，气密线腔壁上禁止开工艺孔。

（图中所示构造无工艺孔）

（3）断面设计时应考虑在竖向（或横向）构件上设置传递荷载与作用的专用装置，尽可能避免气密线胶条参与传力，图中插芯端面3为传递力和板块吊装的专用装置。

（4）插接式单元幕墙在断面设计时应考虑板块安装后插接件之间有不小于15毫米的搭接长度。

以便有能力适应层间变位和吸收现场安装产生的误差。

（5）断面设计时应考虑预留安装软披水胶条的槽口，以便板块安装后在缝隙处形成阻水屏障，图中胶条3和胶条8的槽口就起到这样的作用。

（6）断面设计时应尽可能考虑减少零件数量，降低构件的加工量和加工难度，以便保证板块的组装质量。

（7）幕墙板块的型材断面种类应考虑尽可能的少，同时应考虑到尽可能减少零件的组合量，以便减少板块组装所形成的缝隙。

（8）单元幕墙的气密线应形成闭合。

在结构上必须防止十字接口处存在漏气的通道，图2的构造中幕墙板块在十字接口处可用胶板10实现密封。

2.胶条合理设计

在单元式幕墙的系统设计中，胶条的设计也是非常重要的一个环节。

它决定了单元式幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。

目前工程上所用的胶条大多存在一些问题。

究其原因是对胶条的产品性能缺乏了解，胶条的断面设计存在不合理现象。

事实上胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式都很关键。

单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙（EPDM）胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。

EPDM橡胶有很多种牌号，不同的牌号各有不同的特点，因此可以说三元乙丙橡胶的化学成分及配方决定了胶条的使用环境和工作性能。

幕墙用三元乙丙胶条的基本成分为三元乙丙胶，碳黑，活性剂，增塑剂，硫化促进剂等。

其中胶条的含胶率控制在35％左右，含胶率过低，材料的力学性能特别是拉伸强度、回弹性、耐老化性等变差，使用寿命大为缩短。

但含胶率过高，成本会提高，同时材料的性能也同样变差。

其中补强剂，硫化剂，增塑剂并不仅仅起到降低成本的作用，只要加入适量，比例得当，能够改善材料的性能。

根据不同的气候特点，应选用不同的EPDM牌号。

总结近些年的应用经验，胶条的设计可遵循以下原则：

（1）在北方地区，温差大，冬天温度很低，最好选用部分充油牌号，在配方设计中充分考虑材料的低温脆性，这样硬度对温度的依赖性小，便于安装和使用。

（2）胶条在设计时必须确定合理的断面形式，选择合适的EPDM橡胶牌号，胶条的位置和作用不同，其断面形式也应该不同。

（3）在胶条设计时，必须合理确定压缩比和硬度。

如图所示，胶条1和胶条7的硬度要求高，胶条3和胶条5的硬度要求低。

胶条1、胶条3、胶条8属于水密线胶条，胶条2、胶条4、胶条5、胶条6属于气密线胶条。

（4）对有特殊环境要求的胶条，有必要与胶条供应商进行联合设计，弥补设计人员知识面的不足，充分利用胶条材料的优良性能。

（5）对接型单元幕墙的气密线胶条竖横应相同，确保胶条在板块四角周圈形成闭合。