雨幕原理是一个设计原理

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。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图3单元幕墙的防水排水原理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。四、单元幕墙防水原理分析图3单元幕墙的防水排水原理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，