第一節 帷幕牆水密性能設計
帷幕牆的水密性能主要在阻擋豪大雨或暴風雨所造成的漏水現象,一般建 築物發生漏水現像之必要條件為:水、間隙(通路)、作用力(通過間隙將水擠 入間隙內部之侵入促進力),作用力包含:重力、表面張力、毛細管現象、雨滴 的運動能量、氣流、壓差等。其作用機理為水受到作用力的作用,遇到帷幕牆 阻擋多會擋在室外側,但萬一由於施工或設計上之問題,使用帷幕牆的室內室 外間產生通路,水即由間隙進到屋內。【1】
壹、水密性能設定
漏水現象經常發生在雨與風夾雜的情況下,因此設定時必須配合當地的氣 象狀況,理論上設定水密性能的方法,可採用如下列準則。
1、參考該地區過去的氣象資料,求得降雨時各降雨量下之不同風速的頻率曲線 圖。
2、設定室內居住的容許漏水危險率條件,以假設容許的降雨量與頻率。將之應 用在 1,就能求得風速(平均風速)。
3、利用公式算出該地點之瞬間風壓(q)。
4、設定水密性能之雨水量時,通常設定在每分鐘 3.4 L/m2,或每小時 200 釐米 持續 15 分鐘。
貳、水密設計重點
帷幕牆水密性能,受帷幕牆各構材(玻璃、層窗間牆版件、橫框、豎框等) 接合部份設計的影響頗大。目前以在接頭系統觀點來看,保持帷幕牆水密性能 的做法大致區分為:一、二次填縫、等壓設計或前兩者混用方式
一次填縫:設計 1 層止水線(面)以消除縫隙並防止雨水滲入的方式。止水 層兼做氣密密封,有別於等壓接頭方式。這種方式有兩項缺點:填縫材破損或 施工不當產生縫隙的話,將因空氣移動而漏水;上水線(面)長期暴露在大氣中,
填縫材容易劣化。
二次填縫,:設計 2 層止水線(面)以完成水密、氣密的方式。室外側的止
水線(面)稱為 1 次填縫,室內側稱為 2 次填縫。通常 1 次填縫與 2 次填縫間設 有排水構造,以便排放滲入 1 次填縫之滲水。此設計方式具有兩項優點:可靠 性比一次填縫方式高;當密封部份出現漏水在修補 1 次填縫的同時仍能維持一 定期間的水密性。
等壓設計原理:所謂等壓原理之觀念,就是要製造一個空間,讓這個空間 能與外氣相通,若這個空間之壓力能與外壓相等,即為等壓,壓力相等,而這 個空間就是等壓空間。
等壓原理被應用在解決建築外牆漏水之問題,主要根據研究推出,壓力差 乃是造成大部份漏水的主要原因。在帷幕牆的防水工程中,水的存在有三種,
雨水、洗窗用水、結露水,而讓這些水侵入室內,除了有破口或縫隙存在,還 必須室外壓力大於室內壓力;但是倘若室內壓力與室外壓力相等,甚至大於室 外,即使有破口或裂縫存在,水分就不會進入牆體。
等壓原理在建築力學上解釋為,建築物表面所受壓力,為垂直於表面之室 內外壓力差 ( 圖 1 ) ,當室內壓力 ( Pi ) 與室外壓力 ( Po ) 愈接近相等時,表 示建築物表面所受壓力愈小,也就是所謂愈近似於等壓。
圖 1 建築物表面受力之示意圖 資料來源:【1】
室外壓力 Po
室內壓力 Pi
第二節 現場試驗相關文獻
空氣和水的入侵對使用中的高層建築物而言是很普通的問題,即目前帷幕 牆施工標準和設計方法已有長足的進展,且對相關性能也有重大的貢獻。但事 實上,目前許多新建工程的帷幕牆系統乃有許多因安裝、製造問題及缺乏適當 的品質控制而衍生水密及氣密性能損失的問題。
建築物內部任何形式的漏水及漏氣將導致建築物使用者的不舒服感、室內 結冰露、室外屋簷結冰柱的情形,對任何的建築物所有人均不能接受諸如此類 的問題。
世界各國都會地區建築物的高樓化已是趨勢,由於科技的進步,帷幕牆的 施工技術與設計亦隨之改善,同時也使建築物的帷幕牆工程設計更加複雜化,
各項配件也更多元,因此為了確保帷幕牆的工程品質,於工程開工前應進行實 驗室之帷幕牆風雨試驗,施工中應執行試驗測試,完工前應進行現場試驗。
帷幕牆現場試驗的第一個步驟就是要選定接受檢測的區域,受測試體該如 何選擇,依文獻[2]所提,典型的現場試驗依預算及建築物規模,應取 3-6 個 測試區進行試驗。然而,為了達到試驗的目的試體的選擇應具有代表性,且依 不同的外牆系統有不同的考量。
在預鑄混凝土牆(precast concrete wall)及層間窗牆(punch window wall)
系統應選擇包含窗或帷幕系統與層間窗牆界面的部分,如圖 2、3 及 4 所示:
圖 2 層間窗牆取樣立面圖 資料來源:【2】
圖 3 預鑄混凝土牆取樣立面圖 資料來源:【2】
圖 4 試體取樣斷面圖 資料來源:【2】
對玻璃或金屬帷幕牆而言,測試區域須包含所有的必要配件,且至少橫向 三跨度及應直接料的接合點,若是帷幕牆與其他型式的磚牆相接時,則在其界 面應被納入測試範圍內,如圖 5、6、7 所示。
圖 5 玻璃帷幕牆取樣立面圖 資料來源:【2】
圖 6 帷幕與磚構造混合牆取樣立面圖 資料來源:【2】
圖 7 測試艙垂直向位置斷面圖 資料來源:【2】
第三節 各國帷幕牆實驗室試驗方法比較 帷幕牆及其附屬門窗氣密性能標準試驗方法(Standard Test Method for Determining Rate of Air Leakage Through Exterior Windows, Curtain Walls, and Doors Under Specified Pressure Difference Across the Specimen),其主要試驗 方法為試體安裝並養護完畢之後,施加 75Pa 的空氣流量,觀察空氣流量, 性能檢測方法,其試驗方法為分別以 10Pa、20Pa、30Pa、50Pa、70Pa、100Pa、
150Pa 逐級加壓,再逐次減壓,分別紀錄空氣流量,以 100Pa 之壓力測得之
力差下帷幕牆及其附屬門窗水密性能標準試驗方法(Standard Test Method for Water Penetration of Exterior Windows, Curtain Walls, by Uniform Static Air Pressure Difference),本試驗方法主要是在試驗內施加 720Pa 的壓力,同時 於試艙外對試驗噴水,其流量為 3.4L/(min.m2),作用 15 分鐘後進入艙體觀 1.09m3/(h•m2)
開窗部漏氣量不得超過 1.39m3/(h•m)
JIS A1516 3.4lL/(min. m2)之水量 噴水,試驗 15 分鐘。