雨幕原理是一种建筑设计原则,旨在防止雨水渗透到建筑物的特定区域。该原理的关键在于在外表面内部设置空腔,并确保外表面两侧始终保持相同的气压,以实现等压状态。为了达到压力平衡,开口通常保持开放状态,允许空腔与外部空气流通。这种效果是由外墙后面的空腔产生的,该空腔必须与外界相连。

原理概述

雨幕原理的设计核心是外墙(雨幕)内外侧的等压状态,目的是防止雨水进入等压腔,进而避免内壁出现渗漏。然而,完全实现等压状态并不容易,因为外墙上的压力受风的影响,风压在时间和空间上都可能发生动态变化。风压的变化可能导致外墙两侧的压力不均衡,此时需要通过空气流通来平衡压力。此外,风压在幕墙表面上的分布也可能不均匀,特别是在边缘、顶部等位置可能出现负风压,导致等压腔内的压力发生变化。在这种情况下,雨水可能会顺着压力梯度渗入等压腔。因此,雨幕层不可避免地会出现偶发性的渗漏,这就需要及时排除已经渗入等压腔的雨水。

幕墙渗漏条件

幕墙发生渗漏需要满足三个条件:幕墙面上存在缝隙;缝隙周围有水;以及促使水通过缝隙进入幕墙内部的力量。这三个条件缺一不可,否则渗漏就不会发生。在外墙上,水和缝隙是难以避免的,因此需要着重控制第三个条件——作用力,以防止水通过外墙缝隙进入等压腔。而在内墙上,尽管缝隙和作用力(尤其是压差)无法消除,可以通过让水无法接触到内墙的方式来避免渗漏。这一点正是由外墙(雨幕)的效果实现的,因为它使得内墙周围的水无法接触内墙,从而避免了渗漏的发生。

技术方案

针对单元式幕墙对插接缝处的防水构造,已经发展出一套较为成熟的技术方案。具体做法是在横向和纵向接缝的外侧设置雨披,只在两个单元组件连接处留下一个小开口,以便等压腔与外部空气流通,维持压力平衡。这样的设计形成了一个连续的外墙(雨幕),有效地阻挡了大部分雨水进入幕墙内部,而小部分雨水则可通过开口进入等压腔。使用封口板(集水槽)可以收集并迅速排出沿竖框空腔下落的水分,同时将杆件空腔分割成较短的分隔单元,减少等压腔与外部压力差,从而减少通过开口渗入等压腔的雨水。另外,增设外封口板可以分层分隔沿板材(付框)构造厚度处的竖向空腔,避免水积聚过多,同时也能够遮挡每个楼层的竖向接缝开口,防止水直接流入等压腔。

规范标准

中国国家标准JGJ102规定,明框幕墙玻璃与镶嵌槽接缝部位及单元式幕墙组合杆的对插接缝部位应按照雨幕原理进行压力平衡构造设计。美国建筑铝制品协会在其《铝幕墙设计指导手册》中也强调,为了避免外墙表面与建筑物内部之间的空气压力差,内侧空气隔墙不应像简单的气密薄膜那样设计,而应具有足够的结构强度,以承受风荷载所产生的压力。对于花岗石幕墙,如果采用开口设计,那么内壁的强度应与外壁相当,但这会显著增加成本。

参考资料

雨幕原理和压力平衡在幕墙设计中的应用.中国幕墙网.2024-10-29

幕墙雨幕原理.人人文库.2024-10-29

雨幕原理浅谈.doc.淘豆网.2024-10-29