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  • 防水套管產品

    【魯班獎】沈陽文化藝術中心“巨鉆”形玻璃采光頂的防水設計

    2018年11月30日 熱度:837 ℃

    導語:沈陽文化藝術中心“巨鉆”工程系采用大面積玻璃采光頂作為屋蓋結構的建筑,大面采用玻璃采光頂和蜘蛛人掛點增加了發生滲漏的幾率。該項目在防水設計上遵循“順向找坡、外堵內疏”的理念,施工時嚴格控制切割面的平整度、精細施膠,徹底消除了重力作用下撓曲凹變引起積水的可能,取得了較好的防水效果。

    作者單位:沈陽遠大企業集團

    來源:《中國建筑防水》2016年第15期

    玻璃采光頂因其良好的透光和透視性能,被越來越多的現代建筑所采用。從本質上講,玻璃采光頂是以玻璃面板與支撐體系組成的、與水平面夾角小于75°的圍護和裝飾性結構,是直接的受雨面,必須具有傳統屋面同樣效果的防水功能。實際工程中,玻璃采光頂一般都位于建筑屋頂的某一區域,覆蓋面積往往很小,卻仍有一些工程出現了滲漏水現象。對于大面積采用玻璃采光頂作為屋蓋結構的建筑來說,這種滲漏隱患就顯得格外突出,且亟待解決。本文以沈陽文化藝術中心為例,介紹以大面積玻璃采光頂作為屋蓋結構建筑的防水設計及施工要點。

    【工程概況】

    沈陽文化藝術中心位于沈陽市五愛渾河隧道以西,青年大街以東,渾河北岸,沈水路(南二環路)以南??偨ㄖ娣e約8.5萬 m2,地下1 層,地上 7層,建筑最高點高60.211m。建筑外形酷似一顆巨大的鉆石,“巨鉆”擁有64個切割面,每個切割面由400塊三角形玻璃板組成,共用了25 600塊玻璃。玻璃面積達3萬 m2,其中最大的三角區玻璃面積達1 231 m2?!般@面”采用四層雙中空夾膠鋼化玻璃,以增加“鉆石”的閃亮度,使“巨鉆”看起來更加通透美觀。

    沈陽文化藝術中心于2014年竣工并投入使用,并榮獲了2014—2015年度國家建設工程魯班獎。

    【工程滲漏風險分析】

    1)雨水流淌性相對較差,且直接受雨面過大

    “巨鉆”外圍護結構全部采用隱框式玻璃幕墻形式,其64個切割面中有45個切割面與水平面的夾角都小于75°,且均為直接受雨面,比例高達75%,總面積超過22 000 m2,屬于大面積玻璃采光頂作為屋蓋結構的建筑。與普通垂直立面幕墻相比,玻璃采光頂的雨水流淌性相對較差,發生滲漏的可能性更高;切割面施工完成后,其本身中部也很有可能出現撓曲凹變,使積水成為可能,增加滲漏風險。如此大面積地采用玻璃采光頂形式,使滲漏發生的幾率成倍增加。

    2)蜘蛛人掛點設置增加滲漏隱患

    “巨鉆”外部為一個隱框式的玻璃罩,且高度達60 m,清洗就成了該項目急需解決的技術難題。本工程的處理方法是,在玻璃罩外側每個切割面轉角位置設置蜘蛛人掛點,并穿過玻璃接縫直接連接到內部的支撐體系上。該掛點按4 m間距設置,整個建筑的蜘蛛人掛點數量達400多個,每一個掛點都有可能成為一個雨水滲漏點。

    【針對性的防水設計】

    該工程的防水設計遵從了玻璃采光頂水密性設計的基本原則,并著重針對以上提出的滲漏風險給出了解決方案。外部雨水的有效排放通常要注意兩點,一是受雨面的坡度,二是是否有阻礙水流動的堤壩效應。

    順向找坡原則:按有利于排水的方向設置一定的坡度,讓雨水的重力發揮作用,加快流淌速度,防止積水現象。一般情況下,排水坡度要求必須在3%以上。本工程“巨鉆”所有直接受雨的切割面傾斜角度均大于此坡度,有的甚至趨近于垂直立面。

    防止堤壩效應:有些玻璃采光頂雖然設計了排水坡度,但由于其他錯誤性設計,如加了垂直流淌方向的橫向裝飾物,或因支撐構件撓度過大而導致中部撓曲凹變,就產生了堤壩效應,不但阻礙了雨水的排放,也使大量存水或積水成為可能。本工程“巨鉆”表面全部采用隱框玻璃幕墻形式,沒有阻擋雨水流動的裝飾構件;采用大截面鋁合金型材作為主受力支撐框架,保證支撐構件具有足夠的強度和剛度,確保玻璃安裝后不產生撓曲,遇雨后沒有堤壩效應,不存水、不積水。

    主受力鋁合金龍骨節點

    接縫密封及內部排水設計

    本工程的接縫密封設計采用了雙層密封設計,即在接縫處上下各打一層密封膠,形成雙道屏障。由于“巨鉆”采用了雙中空夾膠玻璃,玻璃接縫深度達到了65 mm,也保證了雙層密封構造的實施。

    玻璃接縫的雙層密封設計

    本工程全部切割面都采用三角玻璃,而且各切割面的傾角均不相同,各個面的玻璃接縫方向也都不一樣。當接縫凹陷時,所有與流水方向垂直的接縫就都有可能產生堤壩效應,形成積水。因此,本工程所有玻璃接縫均采用凸膠設計。這種設計還可以吸收膠固化后的塌陷變形,完全杜絕接縫由于內凹可能存水的現象。

    玻璃接縫的凸膠設計

    按照以上的接縫設計,并經過現場淋水試驗,理論上可以杜絕漏水現象;而且,本工程采用了四層雙中空夾膠玻璃,也不會出現室內結露問題。但是,為了保險起見,還是設計了“內疏”措施,通過鋁合金龍骨的集水槽來實現接“水”,以次受力鋁合金龍骨做支流匯聚、以主受力鋁合金龍骨為主流集中排放,最終采用軟管通過切割面轉折處最低點位置排出室外。

    主、次龍骨交匯密封及排水節點平視圖

    蜘蛛人掛點的密封設計

    本工程中蜘蛛人掛點的支桿穿過了玻璃的接縫,而且建筑清洗時蜘蛛人會對其產生外力和振動,極有可能造成周邊密封膠的撕裂,導致滲漏發生。首先,采用Φ40 mm的實心圓鋼桿,保證密封膠在蜘蛛人外力作用下不被撕裂。在此基礎上,仍需對掛點進行可靠的密封設計。蜘蛛人掛點位于兩個切割面的轉角位置,該位置采用3 mm厚不銹鋼板內置保溫材料進行收口處理,蜘蛛人掛點支桿從其中穿出??紤]到不銹鋼板太薄,且支桿與保溫材料也無法實現密封,同時采用了“套管封蓋”的密封方式。

    蜘蛛人掛點支桿的密封設計

    【后記】

    沈陽文化藝術中心“巨鉆”工程屬于大面積玻璃采光頂作屋蓋結構的建筑。玻璃采光頂雨水流淌性相對較差,發生滲漏的可能性比垂直幕墻更高;切割面施工完成后,其本身中部也很有可能出現撓曲凹變形成積水,增加滲漏風險;大面積采用玻璃采光頂,也使滲漏發生的幾率成倍增加;加上“巨鉆”外側設置了400多個蜘蛛人掛點,每一個掛點,都有可能成為一個雨水滲漏點。該項目在防水設計上遵循“順向找坡、外堵內疏”的理念,消除了重力作用下撓曲凹變引起積水的可能,并通過提高蜘蛛人掛點支桿本身的剛性,保證了防水密封的可靠性;施工時,嚴格控制切割面的平整度、精細施膠,并進行了全面的現場淋水試驗。該項目從2014年投入使用至今,經過了兩個雨季的考驗,未出現任何滲漏的跡象,防水效果可靠。

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