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细数国内建筑构造误区之一——幕墙密封胶缝

2017.08.30 | , , ,
建构物语 建构物语

作者:褚老师
原文链接

石板幕墙、铝合金板幕墙是国内建筑外墙中司空见惯的幕墙形式,好像在国内已经非常非常成熟了,构造技术也应该炉火纯青了,可是实际情况如此吗?先看看国内常见的幕墙效果吧。


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国内常见的铝合金板幕墙——胶缝周边的污迹

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参差不齐的石板幕墙手工密缝胶缝


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类似于石板幕墙构造的水泥压力板幕墙胶缝


仅仅从外表看,对于板块交接缝的处理国内更喜欢采用耐候硅酮胶密封的模式,由于是人工现场操作,常显得粗糙不堪——胶缝宽窄不一、横竖不直、凸凹不平、边缘毛糙。对于金属板来说,由于常采用折边的方式,除了胶缝带来的不佳观感外,金属板边缘呈弧角状,常常达不到建筑师所希望的“挺括”。除此之外,由于密封胶的材料特性它还易于吸附灰尘,长久以往,幕墙表面特别是胶缝周边形成显著的污渍。


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密缝胶缝与开缝的对比


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开缝式石板幕墙的锐利边缘

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德国慕尼黑毕马威公司办公楼,四周折边的彩色铝合金板开缝式构造——整洁的面板,除了清洁的空气、雨水以及日常的维护外,应该说无胶的开缝式构造也是功臣之一。

 板块交接缝采用耐候硅酮胶密封看似有它的道理——防止雨水通过缝隙进入幕墙内部、杜绝了幕墙与结构围护墙体间空腔内的空气流通有利于保温,但事实真是如此吗?为什么在发达国家或者国外建筑师的作品里我们反而很少见到这种构造方式呢?

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德国柏林坎特德里克大楼的开缝式石板幕墙,在常规隐藏式挂件的基础上外加了不锈钢明螺栓,也成了墙面的装饰细节


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詹姆斯.斯特林设计的德国斯图加特新美术馆——典型的开缝式石板幕墙。


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奥地利维也纳现代艺术博物馆的黑色浮石幕墙,大部分部位开缝,少量部位密缝。


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保罗.安德鲁设计的上海东方艺术中心,开缝式石板幕墙。


作为幕墙,从防雨水功能可以分为两种:一种为直接面对雨水、室外气候侵蚀,如单层玻璃幕墙。由于只有一道屏蔽,为保证室内空间的使用需求,水密性、气密性是它的重要指标;另一种为屏蔽雨水等对内部墙体的直接侵蚀(但无需保证密闭性的防水要求),同时作为外墙的饰面层,如常见的石板幕墙、金属板幕墙以及双层构造墙体的外层。

作为墙体饰面层的构造,除了饰面层直接依附于主体结构外,大部分时候我们基本的原则都是将中间空腔作为空气流通层,空气流通有利于水汽的排出、保持幕墙及围护墙体的干燥。 


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流通空气腔在不同墙体构造中的典型做法,原理皆同。


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即使作为饰面层的砌筑墙体也在合适位置预留了通气孔


如果将双层墙体的空气腔全部密闭的话,除了胶缝形式上的问题外还会有什么负面影响吗?

由于现场的大面积施工以及材料性能的限制,完全做到如四周密闭的中空玻璃般的防水效果是不可能的,因此雨水通过材料及胶缝漏洞的渗入、温差产生的结露、地面潮气的上升导致空气腔内水汽的聚集是不可避免的。

密闭的空腔内水汽不能迅速排出,长期必然对幕墙的连接件产生腐蚀尤其是不同金属连接件间的电化腐蚀,降低幕墙结构的寿命。

如果保温层外侧的防潮层封闭不严,同样会因为保温材料含水量增加而降低材料的保温效果。如果围护墙体的气密性不好,长期的水汽也会通过向室内渗透,形成霉斑、异味,影响室内空间的环境;反过来冬天室内的水汽也会影响保温层效果。

对于金属板幕墙来说,由于板材刚度有限,空气腔内积聚的湿气在温度升高时的体积变化导致幕墙板块的鼓胀变形,即常说的鼓肚子现象,在侧光时尤其明显,极大地影响建筑形象。


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国内某铝板幕墙侧光下的凸凹不平效果——除了板厚、背肋、加工等因素影响外,密封的空气层的热胀冷缩对金属板的作用力也是引起板面不平的原因之一。


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白色派建筑师理查德.迈耶设计的德国法兰克福工艺美术馆,早期的开缝式金属板(搪瓷钢板)构造。


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德国柏林的北欧五国驻柏林大使馆之丹麦大使馆,开缝式构造的穿孔铝板。


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德国柏林波茨坦广场上的音乐剧场,开缝式构造的凸凹花纹铝板。

同时,不打胶的构造做法也使金属板不折边而直接采用切边成为可能,这让板材边缘更为齐整、锐利。

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奥地利维也纳工商大学教学中心——直接采用切边的开缝式耐候钢板幕墙,边缘更挺括。

 

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英国苏格兰爱丁堡某地产项目的开缝铝板幕墙,精致挺括。

当然,对于复合材料,如铝塑复合板、铝蜂窝复合板,由于面层薄、芯材的耐腐蚀性能以及视觉效果原因是不适宜于切边、开缝构造的。

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复合板材——石材蜂窝铝复合板、铝塑复合板


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直接采用切边的开缝式铝塑板幕墙细节——边缘更挺括,但是也暴露了芯材,用在室内还可以,用于室外是不合适的。


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详图——典型的开缝式与密封式铝板幕墙构造对比


除了大部分的开缝幕墙外,也有一些建筑师习惯于追求石材砌筑缝的效果,如贝聿铭。即使如此,我们仍然推荐在幕墙局部设置一些暗藏的通气孔(如同双层墙体中的砖砌体饰面墙)以保证空气腔的通风。


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贝聿铭设计的德国历史博物馆——板缝嵌同色密封胶


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贝聿铭设计的中国银行——板缝嵌同色密封胶


当然,我们提倡开缝式幕墙构造并不是说简单地将现有幕墙构造中的胶缝直接去掉即可,在构造上应有所改变。由于雨水可以流入面板背部空间,因此幕墙内侧应设置可靠的导水、排水系统,同时依附于主体外墙的保温层外侧应采用防水透气膜、镀锌钢板、铝板等作为防水保护措施。开缝式面板的支承金属结构,应采取更可靠的防护措施如尽可能选择铝合金、耐候钢、或防腐处理可靠的钢骨架,以保证其耐久性。

对于开缝石板幕墙,石板还应进行更好的防水处理。同时,缺少了密封胶的拉结作用,为了防止石板碎裂后的掉落,石板背部还应采取胶粘玻璃丝布等增强措施。

除了构造上的改变,结构也应考虑开缝式构造风荷载的变化。


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详图——典型的开缝式构造与密封式槽板构造石板幕墙

除了常见的石板幕墙、金属板幕墙外,其它材料的幕墙如层压树脂板、水泥板、陶土板等以及双层幕墙的外层玻璃幕墙的构造同样适宜于开缝系统。

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扎哈.哈迪德设计的奥地利维也纳工商大学学习中心——开缝式水泥板外墙


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开缝式干挂陶板


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开缝式层压树脂板(图片由Prodema公司提供)


对于必须密闭的幕墙系统如单层玻璃幕墙,我们也推荐尽可能选择采用防水橡胶条的单元式安装系统;幕墙如果一定选择现场打胶的系统,也应选择视觉效果更好的凹胶缝形式。


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玻璃幕墙现场打胶的胶缝与工厂组装化的橡胶条效果对比


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隐框幕墙凹胶缝与平胶缝的对比(幕墙构造仅为示意)


可见,一些传统的、约定俗成的、看似合理的构造也不一定完全靠谱,建筑师还是需要具有追根求源的精神才能更好地发现问题、解决问题,进而更好地实现设计的效果。

 

本文作者介绍:


褚智勇,东南大学建筑系工学学士,北京建筑工程学院建筑学硕士,教授级高级建筑师,一级注册建筑师。曾著有建筑材料与构造类畅销书《建筑设计的材料语言》,现为北京工业大学建筑与城市规划学院讲师。



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6条评论
果果 2017-09-03 17:35:07 回复 0

值得我们思考

百无书生 2017-09-02 07:55:11 回复 0

学习了

蚂蚁搬家 2017-08-31 16:42:36 回复 0

忍密封胶很久了,图文并茂的技术贴非常有用!

█ 四  年 █
█ 四 年 █ 2017-08-30 14:58:53 回复 0

缝对不齐、宽窄不一致有没有办法解决?

Tom-od
Tom-od 2017-08-30 14:49:04 回复 0

之前一直有关注幕墙设计,这篇文章很有启发性

小羊
小羊 2017-08-30 08:40:22 回复 0

讲的很有道理,确实要秉持探索创新精神

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作者:褚老师
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