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外墙立面的防雨

在外墙上使用块状护墙板来防雨, 保护特别容易受到恶劣气候影响的外墙是使用了几百年的久经考验的办法。可以把埃尔茨山脉周边和贝尔吉施地区一带使用的页岩护墙板、上黑森林地区的木制瓦护墙板、亚琛-吕提希地区的锌板护墙板以及哈尔茨地区的铸锌护墙板作为我们的例子。传统的小块状外墙立面护墙板,在多年使用过程中逐渐被中型和大型的添加纤维水泥、陶瓷和金属板所替代。所有这些都是为了一个目的:保护珍贵的建筑结构不受恶劣气候的影响而导致破坏。其中比较重要的防护对象就是所谓击打状的雨。下面我们将就使用背面后面通风的悬挂式护墙板来防雨的某些建筑学规律进行探讨。

    击打状雨的负荷情况

    关于击打状的雨,我们理解为从天上落下的雨(雨滴)由于逐渐增大的风速的作用在水平方向的击打力变得不断增强的一种现象。

    关于"击打状的雨"的说明以及背面通风的墙面针对击打状的雨所起的保护作用的图示:由于护墙板背面的空间是与外界相通的,护墙板两边的气压相等,因此击打状的雨不能穿过接缝侵入到里面来。[1][2][6]

    在德国工业标准DIN 4108 第三部分4.2段中把建筑物区分成负荷组。在这个过程中应考虑到该地区的气候情况(雨和风):

    负荷组I - 较小的击打状雨的负荷:

    一般年降雨量小于600毫米,或者在有特别防风措施的情况下也可允许稍微大一点的降雨量。

    负荷组II - 中等的击打状雨的负荷:

    一般年降雨量为600 - 800毫米,或者在有特别防风措施的情况下也可允许更大的降雨量。高房子和处于暴露或者空旷地带的建筑物按当地的风和雨的条件下以分在较小的击打状的雨负荷这一组为宜。

    负荷组III - 强击打状雨的负荷:

    一般年降雨量在 800毫米以上,而且多风的地区。(例如海湾地区、中等高度或高山地带,阿尔卑斯山区和周边地带)高房子和处于暴露或者空旷地带的建筑物按当地的风和雨的条件下以分在中等的击打状的雨负荷这一组为宜。

    要弄清楚某一地区的年降雨量,可以使用德国工业标准DIN 4108 第三部分的附件中的雨量图。

    击打状雨的防护

    德国工业标准DIN 4108 第三部分,风和雨滴在一座建筑物周围互相作用的流线图防护击打状雨的性能好坏为一系列外墙结构进行分类排队。由此得出的结论是:背面通风的悬挂式护墙板防护击打状雨的性能特别稳定。主要是在有击打状雨的情况下背面通风的空间可以阻断呈毛细状态侵入的潮湿(水分)。护墙板在这里的作用就象是“第二防水层”。

    由于背面通风的空间与外界相通,因此护墙板内、外两边的气压相等,实际上击打状雨不可能穿透护墙板侵入通风的空间来。多年来已经有一系列论文和出版物发表了这方面在不同情况下十分成功的实际营造的例子。

    简短的小结

    背面通风的悬挂式护墙板防护击打状雨的性能水平非常高。无论是呈毛细状态侵入的潮湿(水分), 或者是直接落在房屋或建筑物隔热保温层上的雨水, 由于其独特的开放式物理结构, 即使隔热保温层被侵入的湿汽或水分弄湿了, 保温层也可以通过护墙板背面通风的空间迅速将湿汽或水分导出、变干, 而不会影响其保温性能。

    按以上分类办法的负荷组III情况有些不同。这一组的防护击打状雨的性能既不与护墙板材料的尺寸有关又与铺设方式无关。根据斯堪地那维亚地区和德国多年来的营造实践,而是与外墙面是否铺设了水平方向开口大于10mm开缝有关。这种类型的开缝还兼有不易污染外墙面的优点,这可是封闭式或背面铺设式开缝所不具备的特点。

    木结构背面通风的悬挂式护墙板,其网格标尺在开缝区域不允许只考虑气候条件,这就是说,绝大部分垂直铺设的标尺板条须用开缝板条作为支撑。

    对于营造人员有一点是非常重要的:击打状雨的防护与侧面防护材料的搭接(交叠)方向无关。因此在铺设时没有必要去注意什么"风向的主要方向"。

    击打状雨产生的负荷其基本动力是由风力产生的。在一堵没有铺设背面通风空间的外墙面上,由房屋或建筑物周围的风绕流所产生的滞止压力会使雨水通过可能存在的细缝、护墙板或裂隙直接侵入到外墙后面的隔热保温层里面,产生浸湿效应。背面通风空间可以阻断这个过程,并且有能力通过背面通风的气流将侵入进来的潮气(水分)重新蒸发出去。从[2][5]和[6]描述的试验可以确定,在通常5-10mm宽度开缝的情况下,只有特别的狂风暴雨才有可能使少量雨滴因压力不平衡穿过开缝进入到护墙板背面来。

    在外墙上使用块状护墙板来防雨, 保护特别容易受到恶劣气候影响的外墙是使用了几百年的久经考验的办法。可以把埃尔茨山脉周边和贝尔吉施地区一带使用的页岩护墙板、上黑森林地区的木制瓦护墙板、亚琛-吕提希地区的锌板护墙板以及哈尔茨地区的铸锌护墙板作为我们的例子。传统的小块状外墙立面护墙板,在多年使用过程中逐渐被中型和大型的添加纤维水泥、陶瓷和金属板所替代。所有这些都是为了一个目的:保护珍贵的建筑结构不受恶劣气候的影响而导致破坏。其中比较重要的防护对象就是所谓击打状的雨。下面我们将就使用背面后面通风的悬挂式护墙板来防雨的某些建筑学规律进行探讨。

    击打状雨的负荷情况

    关于击打状的雨,我们理解为从天上落下的雨(雨滴)由于逐渐增大的风速的作用在水平方向的击打力变得不断增强的一种现象(见图1 和图2)。

    关于"击打状的雨"的说明以及背面通风的墙面针对击打状的雨所起的保护作用的图示:由于护墙板背面的空间是与外界相通的,护墙板两边的气压相等,因此击打状的雨不能穿过接缝侵入到里面来。[1][2][6]

    在德国工业标准DIN 4108 第三部分4.2段中把建筑物区分成负荷组。在这个过程中应考虑到该地区的气候情况(雨和风):

    负荷组I - 较小的击打状雨的负荷:

    一般年降雨量小于600毫米,或者在有特别防风措施的情况下也可允许稍微大一点的降雨量。

    负荷组II - 中等的击打状雨的负荷:

    一般年降雨量为600 - 800毫米,或者在有特别防风措施的情况下也可允许更大的降雨量。高房子和处于暴露或者空旷地带的建筑物按当地的风和雨的条件下以分在较小的击打状的雨负荷这一组为宜。

    负荷组III - 强击打状雨的负荷:

    关于防护击打状雨的文献

    [1] E. 切西尔斯基:冶炼厂的防雨, 建筑技术集 第五卷; 土木工程设计2;建筑物理学,1988年第29版。柏林, 海德堡,纽约 斯普林格尔出版社.

    [2] E. 切西尔斯基/B.迈克尔,人工制造击打状雨用于测试建筑构件,建筑物理学杂志 1985年第3期

    [3] H.T.莱默/R.提勒,纤维基上的低预应力扩散裂缝, 1994年国际工业技术织物第六届学术交流会议, 报告, 第418号

    [4] K.W.利尔施,屋顶和墙结构的通风; 第1卷 外墙立面的悬挂结构; 保温和防潮的建筑物理学原理;1981年 威斯巴登 柏林 建筑出版社

    [5] 莫伦荷克:陶瓷外墙立面的耐雨冲刷试验; 1990年4月5日DA 1198-1号报告,魄茨/B.V.尼基梅根合伙事务所

    [6] P.-O. 尼隆德, 击打状雨和风力对铺设带有水平方向开缝的石棉水泥护墙板之外墙立面的作用, 挪威德隆泰姆建筑研究所 试验报告;

    1968年苏黎世,吉尔斯贝尔格出版社 在ac facade 杂志 公布了该文的部分摘抄内容;

    [7] K. 齐默尔曼: 外墙立面的预防和现代化; 建筑世界杂志1988年第11期

    [8] 德国工业标准DIN 4108 第三部分:房屋建筑的保温, 针对气候原因的防潮措施1981版本

    [9] 德国工业标准DIN 18 516第一部分:外墙立面的护墙板, 背面通风,天然石材; 要求及测量

    [10] 德国工业标准DIN 18 517第一部分:小尺寸外墙立面的护墙板: 石棉水泥护墙板, 1985年第十一期。(该申请虽然一度曾经撤回,但就其内容来看, 也适用于不含石棉的其他纤维增强水泥板)

    1) 如果存在一层附加的隔热层来完成保温的功能, 那么该墙体可以提升到上面档次的负荷组;

    2) 空气层须切实按德国工标DIN1053的要求制作。如果希望在中间层的空间填充核心材料须按照预定的标准,并且证明确实有此必要; 比如获得通用建筑监理会的同意。

    3) 按德国工标DIN 52617的要求, 须证明不吸水的开缝确实具有0.5kg/(m2h1/2)的吸水系数。

    4) 通过设计结构(比如墙脚基点的密封, 墙体附件的出汽开孔等)来保证墙体附件后面产生的潮湿能远离木结构件并很快被派导出去。

    5) 空气层至少要有4cm厚度。墙体附件的上面和下面须设置通气开孔,每150m2墙面至少150cm2的通气开孔面积。至于防止露水所必需的通气开孔面积见DIS 68800第二部分。已经证明该空气层不能延伸到可以在房屋和建筑物内表面保温和防止露水的产生。
 

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