单元式幕墙技术特点分析

单元式幕墙技术特点分析

摘要： 本文介绍了单元式幕墙的技术特点，探讨了单元式幕墙理解上的一些问题。

关键词：单元式幕墙、技术特点、分类、工期、经济性、防水性 1.前言

近几年，随着国内建筑市场蓬勃发展，许多国际上先进的工程技术开始进入国内，单元式幕墙作为一种先进的现在工程帷幕技术在国内许多大城市开始“风靡”。

单元式幕墙（the unite system）就把以外装饰面板与其支撑结构框架经过工厂化生产组装完成的一个完整的装饰单元，分批运至安装工地进行整体安装的建筑维护方式。1952年美国宾夕法尼亚州匹兹堡市建成的阿尔康大厦是早期单元式幕墙的代表工程之一。单元式幕墙技术的出现到今天已有五六十年的历史，其技术已趋于成熟。单元幕墙出现的目的是为了提高幕墙产品生产效率，满足现代产业高速发展的需要。单元式幕墙技术的出现和发展非常迎合现代工程技术的产业化、标准化这一总体趋势。

现代玻璃幕墙技术是以铝合金型材加工技术和玻璃技术为基础的外装饰维护技术，即我们俗称的框（架）式幕墙。单元式幕墙技术的出现和发展依托于现代玻璃幕墙技术。代表的先进的集成、产业和标准的单元幕墙的先进概念出现的同时为区别于单元幕墙的构件式幕墙概念也出现了。所以说，单元幕墙的出现也使现代幕墙概念体系也发生变化。

需要明确的是，单元式幕墙仅是现代各种幕墙技术中较为先进的一个分支。鉴于外装饰工程技术面的广泛性和现代工程本身发展趋势不确定性，我们只能说单元式幕墙是大有前途的幕墙技术，但绝不能说单元式幕墙是其它所有幕墙技术发展的终点。

2.单元式幕墙的技术特点

相比较其他类型的现代幕墙技术，单元式幕墙主要具有以下特点。

2.1、单元式幕墙的各种构件、板材都由工厂生产组装完成，完全实现了建筑幕墙的工业化，也正在推动建筑幕墙标准化。同时工业化的生产方式保证了单

元板块精度高和质量好(表1，单元幕墙组装偏差)；

2.2、单元式幕墙单元板块高度即为建筑层高。板块宽度取决于设计者、外观要求、功能要求和经济型等因素；

2.3、安装理论和一些优秀施工案例证明，单元式幕墙的施工安装可以做到建筑主体同步施工；

2.4、单元式幕墙应用“等压腔”工作原理进行防水。一般不用打硅酮耐候密封胶；

2.5、单元式幕墙能够在楼层内实施安装，可以省去安装用外脚手架或吊篮等措施时间周期及其措施费用；

2.6、单元式幕墙板块要满足建筑主体结构的变形及位移要求，单元式幕墙利于抗震；

2.7、单元式幕墙对于主体结构和预埋件的精度要求高；

2.8、单元式幕墙对于设备、工厂、加工工人、安装工人和项目管理等均有专业化的要求；

2.9、单元式幕墙在工厂和施工现场都需要有足够的储存空间；而且由于单元式幕墙板块所占面积及体积较大，造成运输费用也比较高；

3.单元式幕墙的分类

3.1单元式幕墙可以按板块的工厂加工化程度分类为大单元式幕墙、小单元式幕墙和分离式单元式幕墙：

大单元式幕墙是指单元板块完全工厂生产，整个单元式幕墙板块的设计安装高度基本上等同于建筑层间标高的设计高度的全单元幕墙形式。小单元式幕墙是指除了工厂生产的板块外，一般在建筑层间建筑结构梁的或建筑转角收边部位采用普通幕墙结构形式的有限单元化幕墙形式。分离式单元幕墙是指工厂生产的板块和构件在现场二次组装后才能吊装的有限单元化幕墙形式。后两者也称半单元幕墙或集成构件式幕墙。

目前，大单元式幕墙以其典型的单元式幕墙特点应用最为普遍。小单元式幕墙安装效率低，已经很少用了。有些个别的案例（如：多哈外交部商务办公大楼）当楼层间需要从主体结构穿过幕墙外伸大量结构挑梁时，还是适用小单元式幕

墙。分离式单元幕墙，其需要板块分离的主要原因是：板块“异形”，不易运输或吊装;或板块由质量相差很大的几部分组成。分离式单元幕墙主要应用于玻璃板块外加大尺寸装饰条的幕墙工程。

3.2单元式幕墙也可以按插芯安装的位置分为横滑式和横锁式，还有一种没有插芯的独立式 。

横滑式单元幕墙封口板嵌在下单元上框母槽内，封口板比上单元下框公槽大，上单元下框可以在封口板槽内自由水平滑动。因为每层板块上框和封口板组成连续水平泛水面，所以横滑型单元幕墙排水好，可达到很高的水密性能等级。横滑式单元幕墙不宜于建筑水平边线为弧线或弧度大的弧线工程。因防水可靠，技术成熟，横滑式单元幕墙是目前应用实例最多的单元是幕墙。

横锁式是在上下两单元板块竖框内放置铸铝插芯，通过铸铝插芯互相对插把十字接缝处空洞封堵。构造方式导致横锁式上单元板块不能在下单元组件上框中水平滑动，区别于横滑式。横锁型单元幕墙适用于弯弧或折线形式；由于横向锁定且可自动复位的特点，横锁型单元幕墙抗震性能好。但因插芯需开模铸造导致经济性不佳，目前应用案例已经不多。

独立式单元幕墙每单元板块为独立安装，板块间简单对接，通过胶条挤压密封防水。这种构造非常方便拆卸更换、利于幕墙的维修，同时板块独立安装可实现局部的无序安装，没有插芯板块那种收边收口的不方便。对施工的精度要求较高，防水效果不好。主要适用于大跨度、钢结构主体的公共建筑（如机场、厂房等）外装饰工程。这类建筑主体结构施工精度高，且往往自带大跨度飘蓬或檐口，可以回避幕墙防水性不足的弱点。

3.3 单元式幕墙还可以参照普通幕墙那样按外观效果分为明框、隐框、半明半隐等。也可以按板块尺寸特点分为普通板块（宽度在2000MM以内的）单元式和超大板块单元式，超大板块单元幕墙的安装技术难度极高，工程实例很少，如：上海市卢湾区107、108地块酒店，幕墙板块水平尺寸为主体结构的一个开间5-6M；纽约100号公寓楼，幕墙板块水平尺寸最大为13.8M,而且是水平弧线板块（图1）。

4.对单元式幕墙技术理解上的一些问题

4.1 单元式幕墙工期问题

是单元式幕墙所谓的工期短其实仅仅是指现场工期短。单元式幕墙大部分构件加工是在工厂完成的，运往工地后吊装就位的工作量先对很小。据统计单元式幕墙现场吊装平均实际使用时间约为2分钟/平方米。常规的标准高层建筑，2-3天左右即可安装完成一个楼层。特别是对于高层特别是超高层建筑来说，幕墙板块吊装可以和土建同步进行，这种施工组织方案可更有效的压缩现场工期。但现

场工期并不代表总工期。

项目管理者要充分的认识到：单元式幕墙，在前期的策划、设计、组织加工生产的环节，要预留充分的时间。项目管理者更要充分的认识现场依然有很多不利于单元幕墙工期的因素如：1管理混乱；2现场堆放不合理；3附墙式提升机、脚手架、主体结构外挑等阻碍物；4外墙局部为剪力墙等等。

总之，实际操作中工程工期短是不会自然实现的，要靠技术人员仔细研究单元式幕墙的技术特点、充分理解每个工程自身难点，对施工组织设计作科学、合理的安排才能实现；如果不掌握单元式幕墙的安装规律去追求工期，肯定是适得其反。

4.2 单元式幕墙经济问题

从经济角度来看单元幕墙：加工费、型材用料、胶条用料、仓储运输、埋件和连接件等是不利因素；不用脚手架和吊兰、节省现场人工等这些是有利因素。目前大量的工程实践证明单元是幕墙在单方造价上要贵过同形式普通幕墙20-40%左右。业主方在工程的基本造价上要有明确的认识，不应怀“侥幸”心里克扣资金投入，否则极易对项目正常推进和项目质量产生不良影响。

另外，关于饱受推崇的单元式幕墙与土建同步施工的概念，在一些超高层工程实例中确实可以做到建筑还没有封顶已经可以交付使用并收租金。但从现实情况来看，国内只有极少数真正“寸土寸金”的商业核心地段，才能体现出这种施工组织模式的经济意义。

4.3 单元式幕墙防水问题

单元幕墙与构件幕墙防水的基本原理不同。

构件式幕墙用密封胶防水，以堵为主，是“材料”防水。其防水的可靠性完全取决与材料可靠性和操作人员操作的稳定性。实际工程中，靠打胶防水的工程往往是项目刚竣工头几年防水很好，但随着时间推移及日晒风吹材料老化，漏水开始出现并发展。

单元幕墙是依靠等压腔原理。等压腔是水密线和气密线之间形成的贯穿于全部幕墙表面的连通腔体。通过合理的构造设计，少量的水通过幕墙表面水密线进入单元幕墙的等压腔，在零风压和重力双重作用下，水被有组织的引流并排出。这是一种由挡、排、堵三重作用共同形成的“构造技术”防水。其防水的可靠性取决与设计是否合理，安装是否精准。值得注意的是：但单从“堵”的效果上来看，在项目开始使用的早期阶段，密封胶还是比单元式的胶条“可靠”。这就是为什么目前有些难度较大的或设计上存在不足的单元式幕墙出现漏水的原因。但是在合理整改和有效维护的情况下，单元式幕墙在项目运行的中期以后将表现良好。

5 单元式幕墙的应用

单元式幕墙在怎样的情况下适合使用，这是一个综合性非常强的问题。项目策划者切忌求新求异、赶“时髦”。先进的技术不代表就是最适宜的技术。全面的了解单元幕墙的优缺点和项目本身经济背景及技术资源才能科学决策。

一般的来讲：体型简单、高度较高或超高、经济保证、有良好的技术队伍、大型专业的加工厂、加工厂较近的项目适用单元式幕墙。从地域来看，雨水量偏低，且冬季不宜打胶的北方地区，使用单元式幕墙有一定的优势。

现在，单元式幕墙在建筑师和开发商心中是高质量、高档次、高效率幕墙的象征，是否真正实现了“三高”却不尽然。单元式幕墙的质量是由管理和设计水平、材料质量、加工组装质量、安装质量决定的。总结这几年单元式幕墙在国内应用的工程实例说明：先进的技术原理和概念最终还是要依靠专业化的技术实施过程来实现。

表1单元幕墙组装偏差

图1纽约100号地块公寓楼 大板块单元幕墙

参考文献：

中国建筑科学研究院. JGJ102—2003玻璃幕墙工程技术规范【S】.北京；中国建筑工业出版社，2003

王晓杰，张全安，韩昆，等.SZJXGF18—2008单元式幕墙施工法【S】.深圳；中铁建工集团有限公司深圳分公司，2008.

张伟基，温嘉励，浅谈单元式幕墙的构造设计【J】.广东建材，2010（1）：61—63.

季永鑫。单元式幕墙设计的几个问题【J】.门窗，2012（1）：14—17

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。