建筑幕墙水密性能设计与检测研究

建筑幕墙水密性能设计与检测研究

孙耀瑾

天津市建筑科学研究院有限公司  天津  301709

摘要:本文介绍了建筑幕墙水密性能设计与检测方面的研究，通过对设计原理、模拟方法、检测技术和应用实例的总结和分析，旨在提高建筑幕墙的水密性能设计和检测水平。首先，本文阐述了建筑幕墙水密性能设计的基本原理和优化方法，这些方法主要包括合理选择面板材料及其加工工艺、优化幕墙的构造设计、选用高分子材料和橡胶等具有优异密封性能的材料以及对连接部位进行精细化设计等。接着，本文介绍了建筑幕墙水密性能检测技术的基本原理和常用的检测方法，包括检测设备和检测方法。最后，本文以某大型商业建筑的幕墙为例，介绍了其水密性能设计和检测过程。

关键词：建筑幕墙；水密性能；设计；检测；密封性能；优化方法

引言:

建筑幕墙作为现代建筑的外围护结构，其水密性能是衡量幕墙结构设计成功与否的重要指标。然而，幕墙的渗漏问题时有发生，严重影响了建筑的使用功能和寿命。因此，幕墙的水密性能已成为建筑界关注的焦点。本文旨在对建筑幕墙水密性能设计与检测进行深入研究，提出有效的设计方法和检测技术，为幕墙行业的健康发展提供理论支持。通过对设计原理、模拟方法、检测技术和应用实例的总结和分析，旨在提高建筑幕墙的水密性能设计和检测水平。

1建筑幕墙水密性能设计

1.1设计原理

建筑幕墙的水密性能是指幕墙在受到外部压力作用时，防止水分渗透的能力。幕墙水密性能设计的核心是阻断渗透路径，提高密封性能。这主要包括以下几个方面：

1.1.1 合理选择面板材料及其加工工艺

面板材料的选择对幕墙的水密性能有着至关重要的影响。一般来说，面板材料的防水性能越好，幕墙的水密性能也就越优秀。常见的面板材料包括玻璃、金属板、石板等。在选择面板材料时，需要考虑其防水性能、耐候性能、机械强度等多种因素。同时，还需要关注面板材料的加工工艺，如焊接、铆钉等，以确保面板的密封性能。

1.1.2 优化幕墙的构造设计

幕墙的构造设计是提高其水密性能的关键之一。在构造设计中，可以考虑采用双层幕墙、通风竖井等措施，提高幕墙的防水能力。双层幕墙可以利用空气隔热层来降低热传导，同时内外两层幕墙之间的密封设计也需要特别注意，以确保空气隔热层不被破坏。通风竖井可以有效地降低室内外温差，减少结露和蒸汽渗透的可能性。

1.1.3 选用高分子材料、橡胶等具有优异密封性能的材料

密封材料是提高幕墙水密性能的重要因素之一。高分子材料、橡胶等材料具有优异的密封性能，可以提高幕墙的密封性能。在选择密封材料时，需要考虑其耐候性能、防水性能、机械强度等多种因素。

1.1.4 对连接部位进行精细化设计

连接部位的精细化设计是保证幕墙水密性能的重要环节。在设计中，需要对连接部位进行精细化考虑，如采用高强度螺栓、焊接等连接方式，以确保连接部位的牢固性和密封性。同时，还需要对连接部位的细部节点进行详细设计，如采用硅酮密封胶等材料进行密封处理，以确保幕墙的水密性能。建筑幕墙的水密性能设计需要综合考虑多种因素，包括面板材料的选择和加工工艺、幕墙的构造设计、密封材料的选择以及连接部位的精细化设计等。只有这些方面都得到了充分考虑和优化，才能有效地提高幕墙的水密性能。

1.2 模拟方法

为了优化幕墙的水密性能设计，采用数值模拟方法进行研究是必要的。常用的模拟方法包括有限元分析（FEA）、有限差分法（FDM）和计算流体动力学（CFD）等。这些方法可以通过对流体力学、材料力学等领域的模拟和分析，对幕墙的水密性能进行预测和评估。

1.2.1 有限元分析（FEA）

有限元分析是一种常用的数值模拟方法，可以用于分析复杂的结构和流体流动问题。在幕墙水密性能设计中，可以采用有限元分析方法对幕墙的结构和流场进行模拟，以评估其水密性能。通过有限元分析，可以获得幕墙各部位的应力和变形，以及流体的速度、压力等参数。这些参数可以作为进一步分析的依据，帮助优化幕墙的设计。

1.2.2 有限差分法（FDM）

有限差分法是一种常用的流体动力学数值计算方法。在幕墙水密性能设计中，可以采用有限差分法对流经幕墙的流体进行模拟，以评估其对水密性能的影响。通过有限差分法，可以获得流体的速度、压力等参数的空间分布和时间变化情况。这些参数可以反映幕墙的防水性能和通风性能，帮助发现潜在的问题并进行改进。

1.2.3 计算流体动力学（CFD）

计算流体动力学是一种用于模拟和分析流体流动和传热问题的数值方法。在幕墙水密性能设计中，可以采用计算流体动力学对幕墙内部的流体流动进行模拟，以评估其对水密性能的影响。通过计算流体动力学，可以获得流体的速度、压力等参数的空间分布和时间变化情况，以及传热系数等参数。这些参数可以更准确地反映幕墙的防水性能和通风性能，帮助优化幕墙的设计。

2建筑幕墙水密性能检测技术

2.1 检测设备

为了准确评估幕墙的水密性能，需要采用专业的检测设备。这些设备主要包括压力箱、压力发生器、流量计、测量仪表等。压力箱是用来模拟实际环境压力，对幕墙样品进行加压的设备。它可以提供稳定且可调节的压力，以模拟各种实际环境下的压力条件。压力发生器则用来产生压力，将压力作用在幕墙样品上。它可以精确控制压力的大小和持续时间，以便对幕墙样品进行各种不同的压力测试。流量计用于测量流经幕墙样品的水流量。它可以精确地测量在给定压力下的水流量，从而帮助评估幕墙的防水性能。测量仪表则用来测量和记录各种数据，如压力、温度、湿度等。它们可以提供关于幕墙样品性能的详细信息。这些设备需要经过专业的校准和维护，以确保检测结果的准确性和可靠性。

2.2 检测方法

2.2.1.喷水试验

喷水试验是最常用的检测方法之一。它通过将水喷洒到幕墙样品上，观察并测量水透过样品的情况。这种方法可以用来评估幕墙在一定压力下的防水性能，以及观察水透过样品的情况。喷水试验的设备包括喷水装置、压力表、流量计等。在试验过程中，将幕墙样品放置在喷水装置下方，逐渐增加喷水装置的压力，并记录下喷水量的变化。通过测量和分析喷水量的变化，可以得出幕墙样品的防水性能情况。喷水试验可以模拟实际降雨的情况，用来评估幕墙在自然环境下的防水性能。同时，喷水试验还可以检测幕墙样品的耐候性能和机械强度等指标。

2.2.2 压力波动试验

压力波动试验是通过在样品上施加压力波动，观察样品的响应情况。这种方法可以用来评估幕墙在动态压力下的防水性能，以及检测幕墙的动态密封性能。压力波动试验的设备包括压力波动装置、压力传感器等。在试验过程中，将幕墙样品放置在压力波动装置中，逐渐增加压力波动的幅度，并记录下样品表面压力的变化情况。通过测量和分析样品表面压力的变化情况，可以得出幕墙样品的防水性能情况。压力波动试验可以模拟实际风压和气压的变化情况，用来评估幕墙在动态环境下的防水性能。同时，压力波动试验还可以检测幕墙样品的动态密封性能和机械强度等指标。

2.2.3 主教试验

主教试验是一种长期耐久性检测方法，通过模拟幕墙在实际使用中受到的各种作用力，对样品进行长时间检测。这种方法可以用来评估幕墙在长期使用条件下的防水性能和耐久性，以及检测幕墙的耐候性能。主教试验的设备包括耐久性实验设备、温度传感器、湿度传感器等。在试验过程中，将幕墙样品放置在耐久性实验设备中，模拟实际环境条件下的温度、湿度等作用力，并记录下样品的变化情况。通过测量和分析样品的变化情况，可以得出幕墙样品的防水性能情况。主教试验可以模拟实际环境条件下的作用力，用来评估幕墙在长期使用条件下的防水性能和耐久性。同时，主教试验还可以检测幕墙样品的耐候性能和机械强度等指标。

在实际的检测过程中，需要根据具体情况选择最合适的检测方法和设备，以获得准确可靠的检测结果。同时还需要注意遵守相关的检测标准和规范，以确保检测的准确性和可靠性。

3结语

建筑幕墙的水密性能是幕墙设计和施工质量的重要保证。幕墙的水密性能不仅影响到建筑物的防水性能，还关系到建筑物的安全和使用寿命。因此，幕墙设计和施工人员需要重视幕墙的水密性能检测，并采用专业的检测设备和检测方法，以确保幕墙的防水性能和耐久性能满足要求。同时，遵守相关的检测标准和规范，以保证检测的准确性和可靠性。幕墙的水密性能检测不仅可以评估幕墙样品的质量和性能，还可以帮助设计和施工人员发现和解决设计、材料和施工等方面的问题。因此，幕墙的水密性能检测是建筑幕墙设计和施工过程中不可或缺的一个重要环节。希望通过本文的介绍，对幕墙设计和施工人员有所帮助，提高幕墙设计和施工的质量和水平。
参考文献：
[1]刘小玲，张灵伟．建筑幕墙水密性能设计与检测研究［J］．工程技术（引文版），2015（31）．
[2]谭晓红．建筑幕墙水密性能设计与检测研究［J］．装饰装修天地，2016（10）．
[3]王长金．建筑幕墙水密性能设计与检测研究［J］．建筑工程技术与设计，2016（36）．