建筑技术丨节能节水多功能水幕墙施工技术的研究与应用

目前采用水幕墙作为建筑室内装饰元素的案例多为酒店、办公、展陈、综合体及高端住宅类项目，其在丰富室内空间层次，提升建筑使用品质的同时，却也暴露出水幕墙当下阶段所存在的一些问题。超高型水幕墙的水花与噪声控制困难，集水池占室内建筑面积较大，施工周期较长，使用功能性单一等问题。节能节水多功能水幕墙采用装配式分层结构设计，采用预设凹槽的石材干挂幕墙，并分层设置缓冲导流装置，水流自上级石材至下级石材逐层传递，可形成均匀连续的水幕，还可增加水体净化、增香加湿、LED发光等扩展功能。1、节水节能多功能水幕墙的技术特点1.1循环给水单元循环给水单元包括集水池、水泵、给水管及蓄水槽（图1）。循环水由幕墙底部集水池通过水泵经给水管导入顶部蓄水槽中，给水管下端连接水泵机，上端连接蓄水槽。蓄水槽纵剖面呈倒L形阶梯状，其上层阶梯底部外缘处设有若干出水孔，孔径为2~5 mm，间距为10~25 mm。水流自孔内均匀流向下方石材，逐级缓冲后回流入集水池内实现水循环，符合绿色建筑以低碳为导向，发展循环经济、建设低碳生态城市的目标。图1循环给水单元1.2装配式分层结构设计以层为单位组装石材单元模块，各层石材与钢骨架成10°~15°倾角，且独立配备缓冲导流托盘，有效解决超高、超大水幕墙水流不可控的缺陷。针对超高型水幕墙采用装配式分层结构设计，将水幕墙主体结构分解为钢架、石材、循环给水、导流装置、拓展功能组件等多个单元化模块，在工场前端完成材料预制加工，有效缩短施工周期，同时降低现场加工造成的二次污染。1.3缓冲导流托盘各层石材下口内侧设有导流托盘，缓冲上层水流，导流托盘由盘体和固定子单元组成。盘体由底盘、内外侧壁及两侧挡板构成，外侧壁及两侧挡板与底盘间的夹角均为90°，内侧壁与底盘间的夹角为95°~100°。内外侧壁顶部向托盘内部弯折，有效防止水花外溅。内侧壁与底盘间连接处设置若干导水孔，直径为1~5 mm，间距为15~25 mm，上层水流经过导流托盘缓冲，通过导水孔流向下层石材，实现分级控制水流流速，有效解决超高型水幕墙水花四溅、噪声过大及所需集水池占用室内面积过多等问题（图2）。图2缓冲导流托盘结构固定子单元包括U形固定件和L形干挂件，U形固定件底端与导流托盘进行焊接，顶端与L形干挂件通过螺栓物理连接。1.4缓冲导流石材石材正面设有若干水平凹槽。根据尺寸分为间次设置的主凹槽和副凹槽，主凹槽槽宽10~20 mm，副凹槽槽宽2~8 mm，主副凹槽的深度均为2~10 mm，间距2~10 mm（图3）。图3缓冲导流托盘及石材结构凹槽的设置可加大水流在石材表面的张力，减缓水流流速，主副凹槽的设置可使水流产生富有层次的水纹效果，从而使水幕更加均匀、可控，提升装饰质量及观感效果。石材安装方式摒弃传统水幕墙采用的湿贴、灌浆工艺，应用特定干挂结构，有效防止灌浆过程中盐碱等有色物质对石材的渗透污染，实现工场预制加工，现场装配安装，在缩短工期的同时提高了工程质量安全系数。1.5扩展单元装置水幕墙集成有水体净化、增香加湿、LED发光3种拓展功能模块。空气净化模块通过在蓄水槽中安装紫外线杀菌灯、臭氧发生器和水泵过滤器实现净化水体功能。增香加湿模块包括集水池附近安装的多个储油罐、超声波雾化器及鼓风机。LED发光单元则是集成各级石材灯槽中的LED灯带、幕墙顶面安装的洗墙灯及集水池底安装的LED筒灯的多维度灯光模块，从而提升水幕墙整体观赏性。2、节水节能多功能水幕墙施工工艺流程2.1施工准备（1）测量放线。施工前对现场进行实地考察，核实相关技术尺寸，根据设计图纸要求确定水平标高线、轴线控制线、分隔控制线、完成面线及起铺点，进一步测量相关尺寸，为石材排版、预制加工做好前置准备工作。（2）技术准备。确认设计图纸及其他技术文件齐全，并经过会审和设计交底。检查经审批的施工组织设计或施工方案，进行技术安全交底。按施工图在现场确定工作面、节点位置。石材板面可结合出材率考虑，大规格居优，减少接缝，确保石材拼接缝平顺，误差控制在验收合格范围内，完成排版图及场外加工图（图4）。图4节能节水多功能水幕墙施工流程（3）人员材料机具准备。结合现场人员、材料、设备准备情况，及相关专业施工进度设计出合理的施工工序，无特殊情况。严格按照施工工序进行施工，如有变更需全体班组人员重新进行技术交底。组织所需工人班组（泥水、水电、焊工等班组），工人施工前需通过三级安全教育、技术交底并考核合格。将水幕墙基层施工所需材料（5号角钢、10号槽钢、水泵、水管、防水材料等）准备就绪，现场施工机具（焊机、切割机等）准备到位。2.2场外预制加工（1）石材预制加工处理。根据现场测量深化设计图纸，在石材加工厂完成对石材表面的开槽处理，并涂刷抗腐蚀涂料。

（2）导流托盘工场预制。根据现场测量深化设计图纸，在不锈钢加工厂进行导流托盘组装、后壁导水孔开孔、U形连接件焊接等工作，完成缓冲导流托盘的前端预制。2.3钢骨架安装（1）水幕墙钢骨架包括双道纵梁、纵梁连接梁、双道横梁及横梁连接梁。其中纵梁采用10号热镀锌槽钢，横梁采用5号热镀锌角钢（图5）。图5集水池及其钢架结构（2）将连接梁的两端连接于通长纵梁和短纵梁底端，控制连接梁与水平面夹角为10°～15°。（3）将横梁分别连接固定于相邻平行纵梁之间，并将连接梁固定在墙面或基层钢架之上。（4）检验骨架焊缝质量，确保钢架短纵梁倾斜角度一致。2.4可循环给水单元安装（1）集水池纵剖面呈倒L形阶梯状，且上层阶梯部分横截面积大于下层阶梯部分横截面积，采用钢筋混凝土结构，需按水池防水标准做法进行防水施工。（2）将水泵机置于集水池中，给水管的下端连接水泵机，上端伸入蓄水槽中，将补水管接入集水池（图6）。图6蓄水槽及其钢架结构2.5石材干挂安装（1）石材采用短槽干挂法，安装前需确认骨架焊缝质量，检查骨架角度。（2）严格按照图纸设计进行定位，将厂家预加工的石材面板根据标号逐一进行后开槽处理。（3）确保横龙骨与石材干挂件用螺栓机械连接稳固后将石材采用干挂法进行安装。（4）安装完成后检查水幕墙石材面板的整体平顺度，确认施工误差控制在验收合格范围内。2.6缓冲导流托盘安装（1）缓冲导流托盘采用304不锈钢制作，包括底盘、内侧壁、外侧壁和底盘两端挡板，工厂定制刨槽折边、整体成型，不应分件。（2）缓冲导流托盘槽内底盘预焊接U形带孔连接件，通过不锈钢全牙螺杆、螺帽与干挂石材背面预埋L形连接件（带调节孔，可微调定位）连接固定。（3）通过调整螺杆高差，对导流托盘进行水平调节；通过预埋L形连接件调整托盘与石材间隙，以保证水流匀速通过不锈钢托盘，进入下一石材单元。2.7客制化扩展单元安装（1）安装净化单元。在蓄水槽中，安装紫外线杀菌灯、臭氧发生器和水泵过滤器，实现净化水体功能。（2）安装增香加湿单元。在集水池附近安装若干储油罐、直线驱动器、超声波雾化器及鼓风机，实现增香、雾化和加湿功能。（3）安装LED发光单元。在吊顶及水幕墙叠级灯槽中设置LED灯带，顶面安装LED洗墙灯，集水池底安装LED筒灯，提升水幕墙观赏性（图7）。图7客制化扩展单元2.8水幕墙调试验收各安装单元、装置、设备安装完成后，水幕墙开启模拟运行，对集水池、给水管、蓄水槽进行复查，并检查水幕墙水流流速、形态是否连续、均匀。根据现场水流试运行情况对缓冲托盘进行微调，以达到最佳观感。3、节水节能多功能水幕墙项目应用情况节水节能多功能水幕墙施工技术现已应用于深圳建筑装饰（集团）有限公司的竣工项目有兴业银行股份有限公司长春分行装饰（一标段）、东莞国贸中心6号地下室公共区域精装修独立承包工程、银川凯宾