中国对世界幕墙技术发展的新贡献(三)

来源: 　作者:张芹　日期:2005-2-22 　页面功能【字体：大中小】【打印】【投稿】【评论】

四、ＪＧＪ０２－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》指出“明框玻璃幕墙的接缝部位、单元式幕墙的组合对插部位和幕墙开启部位，宜按雨幕原理进行设计”。
　　二十世纪六十年代，挪威对外开木窗雨水渗漏机理进行了研究，随后又对墙体的雨水渗漏进行了研究。以后加拿大的科学家引用挪威的研究成果，也开始了一系列的墙体渗漏研究工作，１９６２年挪威建筑研究院出版了ｆｉｖｉｎｄＢｉｒｋｅｌａｎｄ所写《幕墙》，在这篇论文中对雨水隔离区Ｒａｉｎｂａｒｒｉｃｒ　的理论进行了解释和讨论。６８年加拿大国立研究委员会的Ｇ·Ｋ·Ｇａｒｄｅｎ出版了《雨水渗漏及其控制》一书，在这本书中第一次出现了。雨幕″和“雨幕原理”术语。这本书直到现在仍然是主要参考文献，有其相当宝贵的历史价值。其后六年间Ｇａｒｄｅｎ先生及其助手出版了一系列关于渗漏及其防治为主的研究报告和论文，内容更加详尽并涉及到更多方面。
　　“雨幕原理”在全世界３０多年的应用中进一步发展，在欧洲有“防止天气作用的两层法”ｔｗｏｓｔａｇｅｍｅｔｈｏｄｏｆＷｅａｔｈｅｒ－ｔｉｇｈｔｉｖ　被广泛应用，但是有些公“″雨幕原”。作了不正确诠译，于是有“等压原理”的出现与之相对应有内排水设计，还有人提出了所谓新的防水方式是用疏导的方式，先引水人等压腔内再引水流出墙体。为了达到等压，单元式幕将部份或所有接缝维持开放，但是等压腔并不是一个通气的空间，它必须被限制在一定范围的通气空间才能有效地产生等压效应，“等压腔内的压力必须随时维持大于或等于室外的压力”。与之相呼应出现了“等压原理图”，有部分幕墙厂按等压原理及等压原理图设计幕墙，这不仅未能提高抗雨水渗漏能力，而且渗漏更为严重。这引起人们的反思，从正反两方面进行试验和研究，对“雨幕原理”有了进一步认识，同时在应用上也有了发展。超高性能水密性单元式幕墙≥２５００Ｐａ　有广泛发展和应用。
　　消除金属幕墙雨水渗漏的最可靠的方法之一是在其设计中应用雨幕原理，形成压力平衡。到目前为止似乎只有相当少的设计人员对于这一理论的实质有一清楚的理解，而绝大多数的建筑师会承认对于这一术语的含义仅有模糊的概念。甚至那些少数公认的专家，他们曾率先应用这一理论，也还声明仍然要对其作深入的学习和领会。
　　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。
　　首先，应该分清“雨幕原理”和“压力平衡设计”这两个术语，虽然两者之间紧密相关实际上可说是相互依存的，但严格地区分，两者并非同义语。“雨幕”仅指墙体或墙体元件的外皮或表面的暴露于外界气候因素部分。“雨幕原理”是一设计原理，它指出雨水对这一层“幕”的渗透将如何被阻止的原理。由此可知“雨幕原理”的应用对于取得压力平衡设计是必要的扳过来说，一个压力平衡设计又依赖于这一原理。
　　“雨幕原理”的核心是消除渗漏三要素中的任何一项来达到不渗漏。大家知道，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人等压腔。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，水迸不了等压腔，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集。内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人等压腔的雨水。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，减少这些水渗人等压腔的可能，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２５０ＯＰａ以上，即在室内外压差超过２５０ＯＰａ时不发生严重渗漏，气密性达到＜０．０５ｍ３／ｍ．ｈ
　　张拉索杆结构点支式玻璃幕墙在我国使用时间虽然不长，但其发展相当迅猛，２００２年达到年使用量约７０万平方米。我们必须清醒的看到此类结构在国内出现时间不长，同工程应用相比，理论研究相对滞后，还必须指出对于这种新兴起的结构形式，无论是德国、美国、以及其他一些国家的研究机构都没有形成一套成型的理论体系，已建工程的分析、设计一般参照悬索结构或预应力钢结构相关理论，从目前的应用和发展现状看，无论是材料的力学性能，建筑物理性能，还是结构的工作性能、设计理论和分析方法等一系列技术尚待解决。可喜的是我国沈世钊院士、刘锡良院士、吕志涛院士、董石磷院士、李少甫教授、张其林教授、冯健教授等及一大批博士后、博士、硕士都对此进行了研究开发。发表了几百篇论文和试验研究报告，特别是清华大学建筑玻璃与金属结构研究所从拉索、连接件到玻璃作了全面系统的研究，发表了系列的研究报告，还有很多幕墙企业、高等院校、科研院所对此进行了研究，取得了一批研究成果，这些成果从各个方面揭示了张拉索杆结构的工作原理，对一些基本概念提出了较为系统的论述，学习和掌握这些成果，对建立张拉索杆结构成套理论和应用体系会有很大推动作用。有关工程技术人员在系统总结实践经验基础上，对张拉秦杆结构深人研究，经过全国有关部门人员的努力，初步建立起适合我国国情、并具有世界先进水平的张拉索杆结构的理论体系和分析计算方法。

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