1、玻璃幕墙防水密封结构设计与实验广东亚洲国际大酒店建筑幕墙工程设计技术总结防水密封结构设计与实验广东亚洲国际大酒店建筑工程设计技术总结内容摘要：防水（等压腔防水）在理论上是最有效的最有保障的防水方法，在上应用是业内关注的问题。目前成功地采纳防水的工程设计实例不多，本文要紧介绍广东亚洲国际大酒店设计进程中的思路和应用防水的进程，尽管几经曲折，但最后仍是成功的。一、工程概况广东亚洲国际大酒店位于广州市中心的环市中路，建筑物50层（其中地上47层），建筑物地面上高度171m。广东亚洲国际大酒店始建于1993年，是当时广州市最高的建筑物之一（建筑高度仅次于中信广场和广东国际酒店）。工程所选用的均为高档材
2、料：铝合金型材采用深圳华加铝业有限公司的产品，采用法国圣哥本公司的产品（Coollife系列SS408及SS508），及耐候胶采用美国道康龄公司的产品（DC983及DC793），石材采用加拿大的金水晶和金贝利石材（意大利加工）；开启配件采用法国飞高牌单控多点锁和英国的固力牌。建筑物的19层为裙楼，外墙以与干挂石为主，1043层为主楼，外墙以和为主；44层以上为旋转餐厅，外墙以全和为主。建筑物的外墙面积约5万m2，其中占60%，占23%，干挂石占12%。建筑物的立面是变化多样的，她已拼弃了以往全部由构成外墙的盒子的格调，建筑师通过运用多种外墙装饰面板材料的有机组合，使建筑物的立面与建筑物的体型更
3、协调，更有现代的气息。（建筑物的外形如图1），从图片中可以看到外墙中占主导地位，和干挂石将分割成若干个小板块，而在每一块又同时存在着横明竖隐竖明横隐或全隐多种结构形式，形成一个远看是由（或干挂石）构成的大框架，近看又可看出纵横交错的铝合金装饰线。这样，外立面是丰富了，好看了，但对于建筑的设计和施工的难度却增大了，因为在不同形式的中比较难做到建筑的各项性能协调统一。由此可见，业主对工程的要求之高，因此除国内有关的单位进行施工监督外，业主还特别聘请了香港帷技术专业顾问有限公司对工程的工程设计进行监督。二、性能的要求及分析我公司是从1995年下半年开始对广东亚洲国际大酒店的建筑进行设计的，由于当时尚
4、未有建筑国家和行业标准规范（现行的工程技术规范（JGJ10296）和建筑GB303596）是从一九九七年开始执行的）所以设计是根据中国建筑装饰协会铝制品委员会的（产品标准）（LXB-001）而进行的，同时参考了广东亚洲国际大酒店工程在西飞试验中心进行的风洞试验数据进行风计算，选取两种计算方式的较大值，并征得建筑结构设计工程师的同意，建筑的各部分风的取值为：根据建筑物理性能分级（GBT15225）定级的原则，的抗风压性能属于级，其雨水渗漏性能相应取为级（固定部份1000Pa1600Pa）；空气能取为级（mh）。风压变形性能、雨水渗漏性能和空气能是建筑三项基本物理性能。这三项基本物理性能都会直接影
5、响到建筑的整体质量，但各项物理性能对建筑的整体质量影响的程度会受到建筑所在地的地理气候环境影响，而控制和解决的方法和难易程度也各自不同。风压变形性能是对建筑整体质量影响最大的物理性能，也是建筑有关的标准和法规所重点针对解决和使用者最为关注的安全问题，但有比较系统和精确的计算方法，结构设计可以得到保证。空气能对建筑整体质量的影响较小，过量的空气渗透只会造成空调能量的损失，根据以往对设计和施工的经验，空气渗透性能是一个较易得到保证的性能。雨水渗漏性能（简称水密性）是最难控制、最难计算和预计的，过量的雨水渗漏会影响室内的舒适环境和损坏装修材料，严重影响人们的正常生活，如何提高的水密性，是设计和施工过
6、程中最难解决的问题。与雨水渗漏有关的气候因素主要是暴风雨时的风力和降雨强度，在确定水密性指标时，应按照建筑物所在地的风雨气象资料和建筑物本身的重要性，合理地确定雨水设防的漏水危险率及相应的风速，然后根据有关公式计算出水密性的压力差值。我国行业标准建筑气象参数标准(JGJ35-87)和广东省标准建筑气象参数标准(DBJ15-1-90)中所给出的只有年平均、一日最大、一小时最大、十分钟最大降雨量和30年一遇10min平均最大风速，最大风速和最大降雨量同时显现的概率在不同的地域是不同的，广州市属于台风地域，有较高的同时显现的概率。依照水密性概念计算方式，水密性的压力差值（P2）为：从计算结果来看，水
7、密性指标应属于级。能够说广东亚洲国际大酒店的水密性取为级是合理的。三、造成漏水的原因及各种防水方法的工作原理雨水、缝隙和作用力是漏水的三个要素。只要在某一处同时出现这三个要素，就会造成漏水。如何减少漏水，控制漏水和解决漏水这一问题，亦应从这三要素着手：A，雨水：出现雨水是必然的，但可以在可能有缝隙的部位设置挡水板来减少雨水接触缝隙的机会。B，缝隙：应在缝隙位置填充。C，作用力：作用力包括有重力、毛细现象、水的冲击、表面张力、空气流动、压力差等。各种作用力在不同的条件下都可能成为漏水的要素。（如图2）建筑的防水措施可分为堵塞防水和构造防水两种方式：堵塞防水就是利用将缝隙填充密封，这一方式是构件式
8、中最常用的密封方法，是较为有效的密封方法，但它受到多方面的因素影响，如：两侧基材的表面粗糙度、在空气中需承受紫外线的照射而造成的老化、温度变化及建筑的位移而产生的变形，本身的质量和气泡、新旧的交接位置等等。同时由于室外侧与中腔和压力不同，导致进入了中腔的水很难排出，在中腔内越积越多直至溢出至室内。（堵塞防水工作原理如图3）构造防水亦即等压腔防水，就是在构造内形成水密介面和气密介面，并令到两个介面之间的空间与室外侧的压力相等。气密介面一般设于组件与框格室内恻之间，水密介面设于的外侧，一般设有排水通道和压力平衡孔。这种方法一方面在中腔和外侧设有排水通道，可将进入中腔的水安全、快捷地排到室外，另一方
9、面亦将密封材料移至靠室内一侧，大大减缓密封材料的老化图一速度。在结构中形成一个有水的地方没有压差，有压差的地方没有水的局面，可大幅度地提高的水密性。也可以大大减少多种施工不利因素的影响。同时亦可缩小在三性能试验（足尺型式试验）中取得的水密性和工程的实际防水能力的差距，可以说，等压腔防水是比较有效的密封防水方法。等压腔防水在理论上是可靠的，但由于受到的结构形式、系列尺寸、材料配件、加工工艺和施工手段等诸多因素的影响，在实际应用过程中是存在着一定困难的。（等压腔防水工作原理如图4）四、防水密封结构设计与试验广东亚洲国际大酒店外墙的建筑主要有三种形式：、干挂石。和干挂石是全隐框的结构形式，有较好的件
10、和平直的接触面，只要对填充工序稍加注意，并且在其与交接的部位做好隔断，在和干挂石中获取较高的水密性等级不是一件难事。（防水隔如图5）由于是由或明或隐多种组合形式的，所以决定了的外侧面没有一个完整平直的接触面，同时，又由于与室内空间有一个跨越多层的，较大的接触面，很难避免进入内部的水到外流窜而造成检修的困难，所以我们在开始设计的时候，就确定了设计的方向、目标和防水设计的意念，那就是：“分层断流”和“等压排水”在整个设计过程中，我们都是围绕着上述两个设计意念进行的。1分层断流分层断流就是在结构内部设置有效的断流层，将分为纵向的若干个独立的防水区域，其目的就是利用断流层将进入结构内的雨水隔断并排出室
11、外，避免进入结构内部的雨水到处流窜，造成万一出现漏水现象时，不知问题出现在什么地方而增加检修的面积和难度。本设计根据每隔数件就有一道横向明框装饰线这一立面特点，并加以利用。在横明框的水平线上，设置断流层，断流层的主体部分是用横梁中的挡水板构成的，但其在立柱位置（即横梁接头处）出现一道宽约80mm的缺口。考虑到此部位的胶缝不可能设置过厚，而紧贴型粘接胶缝不能满足因温度变化产生的线位移和因建筑产生的的变化，特意选用了基本成份与硅酮相同的硅胶，浇注成型为槽形板，并用硅酮与立柱横梁粘接，封堵了横梁接头处的缺口，形成一道柔软的、有效的、耐用的断水桥，将已进入结构内部，并将向下流淌的雨水截住，通过排水通道
12、快捷地排至室外。（断水桥如图6）2等压腔防水构成等压腔的气密介面设置在组件与框格平面之间。首先将的立柱与横梁与组件接触的部分设计成一个较为完整的平面，在立柱与横梁连接的位置留有35mm宽的缝隙填充并刮平，保证不会因为温度变化引起横梁的热胀冷缩而造成胶缝拉裂。其次是在小框上设置条槽注：本工程所选用的的材质为Santoprene橡胶（热塑性橡胶），是目前最先进的条材料，在外露的状态下，抗老化年限达到20年以上。条通过用电烙铁的焊合成为一个完全闭合的方形的密封环，在安装时条受到压缩并与框格的平面接触，构成等压腔的气密介面。构成等压腔的水密介面设置在外侧的横向明框的装饰板上。在每根横梁外装饰板的下侧开
13、两个7的排水孔（压力平衡孔），同时为了防止万一出现漏气（水时），空气在等压腔内的流速过快而带动水气，特意将横梁不同层次的排水通道缺口开在不同的位置。（的横截面示意说明详见图7）3第一次试验及设计的调整和修改1996年7月4日，广东亚洲国际大酒店工程在福建省厦门市检测中心进行了三项基本物理性能试验。从试验的结果看来，三项基本物理性能的试验是成功的，符合国家标准和设计的要求。其中水密性试验结果为：固定部分为1000Pa级（依照GB/T1522894实验），而业主和香港顾问公司向我公司提出了更高的要求，建议咱们对设计做出修改，使的水密性能有进一步的提高。根据业主和香港顾问公司的要求和建议，我们对原设
14、计和试件进行了详细的分析，并向更高的性能要求挑战。在对试件拆除的过程中，可以看到以下几个现象：（1）明框横梁外装饰板排水孔位置，可以看到明显的水珠（见图8）。（2）小框条压缩量不够。（3）小框条在转角处有多处断开。从分析试件的几种现象可以得到以下几点判断和推测：（1）小框在转角处的断开，是导致气密介面失效的主要原因。（2）小框条的截面尺寸过小，导致条在转角处的焊合面积太小，容易在组件的搬运和安装过程中被扯断。（3）小框条的截面尺寸过小，在组件的安装时，只要铝合金型材有少许弯曲，则胶条压缩密封不足而不能防漏气，也是气密介面失效的原因之一。（4）明框外装饰板排水孔位置，有大量的水珠，可以证明到在试
15、水过程中，此部位有大量的水存在或在流动。（5）明框外装饰板的排水孔尺寸过窄，在空气流动的状态下，在表面形成连续水幕的水（4L/m2min）封闭了排水孔，并通过排水孔源源不断地卷进等压腔内，再通过已经失效的气密介面漏入的室内侧，导致漏水。根据上述的判断和推测，经过仔细的研究，对原设计进行以下的调整和修改。（1）将排水孔从7加大至720mm，保证排水孔能起到其应有的作用。（2）加大小框条的截面尺寸，将条的有效尺寸（净高度）从增加至。在焊合胶条时注要焊合质量，在运输过程中尽量避免扯断胶条的焊合口，安装前再次检查胶条的焊合部位是否满足设计要求。4第二次水密性试验及设计的调整和修改1996年8月上旬，在
16、广东省建筑门检测中心进行了广东亚洲国际大酒店的第二次水密性试验。这一次检测的情况虽然较上次试验的情况要好，但仍然没有达到业主和香港顾问公司的要求，而且又出现了一个新的情况那就是在横框的室内槽中积存着一定数量的水。（见图9）而且在组件的上角有少量的水滴。从试件的情况可以判断为：（1）横框内槽中的水是通过压紧螺钉与螺纹孔的螺纹间隙流入到室内的，尝若试验的时间再长一点，到槽口不能容纳所渗漏的水量时，必须会造成大量的漏水。而水能够通过位置较高的压紧螺钉孔渗入到室内，很显然，证明了等压腔内仍然有雨水存在，但由小框条和框格构成的气密介面基本已达到了设计要求。（2）组件上角渗出的水滴是由于小框接头处所涂的榫
17、口胶开裂而造成的。为此又采取了相应的措施对设计进行了进一步的调整和修改。进一步加大排水孔的尺寸，从720mm增大至1535mm。在固按时，先在螺钉上或螺纹孔上涂防水。以弹性较好，质地较软的耐候胶，代替较硬的榫口胶作小框接头的密封。5固定部分的最后试验此后，我们又在公司内自行进行了多次试验，这些试验包括用静压试验和动压试验，随着试验压力的不断提高，每一次试验都发现新的造成漏水的原因，又针对这些原因对设计进行修改，如：因横梁跨中位置因小框的强度较为薄弱，造成小框扭曲而导致条压不紧，再次加大小框条的截面尺寸（从增大至少）；在较高压力状态下，水从小框胶条槽底与之间渗进室内侧，造成室内有几点小水滴，设计
18、在条转角处增加填充一小段等等，直到完全没有出现漏水为止。最后，在业主、质监部门、监理公司和香港顾问公司的监督下，在公司内进行了一次水密性试验，试水的压力按照检测标准的要求，一直加到2800Pa，仍然没有出现漏水的现象。完全满足了业主和香港顾问公司的要求，达到了水密性的最高等级。（水密性级的压力要求为2500Pa）6开启的设计与试验工程的开启为70系列的镶嵌式隐框上悬，锁选用法国的飞高牌单控多点锁，平均每只扇设有7全锁点，分布均匀的锁点，在关时，将扇均匀，有力地压向框，使到的条有一定程度的均匀的压缩量，可以讲，在这种状态下的开启，本身就具有较好的水密性。尽管如此，我们在设计时，仍然根据等压防水的
19、原理，在顶部位设置了一条压缩型的挡水条。开启的条，进一步有效地提高了开启的水密性。因此，在广东省门检测中心进行的开启物理性能测试中，开启一次就达到了设计要求，试验等级为级。7现场喷水测试在现场施工进行到中后期，由香港顾问公司要求并组织进行了一次现场喷水测试。这一次现场喷水测试的所有事项都是按照美国AAMA501294“FieldcheckofMetalStoronts，CurtainWalls，andSlopedGlazingSystemsforWaterleakage”（工地金属雨水渗漏检测）标准的要求进行的。1997年11月6日，在多方有关人员的监督下，进行了这次现场喷水测试，所有试验的部
20、位均没有出现雨水渗漏情况，试验结果是令人满意的。这个试验结果一方面证实了我公司施工的技术和管理实力，另一方面，亦体现了这项工程的设计的水平，同时又一次证实了构造防水设计的优点。五、结束语广东亚洲国际大酒店工程的设计基本上是按照当时国家有关的标准和法规以及主业、顾问公司、建筑设计单位的要求进行的。尽管有些性能的要求过高（水密性等级的要求在前两次试验后，业主将原来的级提高到级），但在咱们不懈的尽力下，通过量次的实验和设计改良，最终仍是能够通过各方面的认可和达到各项性能品级的要求。为咱们公司在工程上应用构造防水迈出了第一步。广东亚洲国际大酒店工程自1998年初完工以来，一直受到社会的关注并得到良好的反映，经历了多次暴风雨的考验而安然无恙。特别是1999年的9908号台风，是16年来又一个正面袭击广州市的强台风，风力达六级、阵风八级，其中8月23日下了239mm的大暴雨，是广州市35年来的最大日雨量，当日曾测得阵风达s（十级风），风速与广州市30年一遇的十分钟平均风速接近。（广州市30年一遇的十分钟平均风速为s）在如此条件下，工程一样没有发生漏水。实践证明，本工程的防水设计是过硬的。本工程所设计的铝合金型材，被华加日铝业有限公司录入其公司的产品介绍，并命名为160系列全类型，这可以说明本设计是成功的，并得到了市场的认可，为公司树立了一个良好的社会形象，取得了一定的社会效益
