摘要：本文针对钢结构建筑金属屋面风机洞口处存在的渗漏问题，通过现场调查，分析其渗漏的原因，从而剖析现有普遍做法存在的不足与缺陷，提出一种新型的风机洞口节点做法，旨在有效解决上述问题，并能将新的做法运用到实际工程项目当中。
关键词：金属屋面;风机洞口;节点设计;屋面防水
0引言
随着我国国民经济的高速增长，建筑业也得到了蓬勃的发展，钢结构建筑得到了广泛的应用。其金属屋面所使用的360°直立缝锁边屋面板具有极其卓越的防水性能和可以随温度变化而整体自由滑移的特性。然而，即使钢结构金属屋面的应用日渐发展，但是其渗漏问题一直是建筑工程中一项普遍存在的质量通病，尤其是在一些出屋面洞口处，尽管有五花八门的处理方法，但它们的效果参差不齐，耐久性基本无从谈起。本文针对目前出屋面洞口存在的问题，以风机洞口为例，提出一种新型风机洞口节点做法，提高其防水效果及耐久性。
1金属屋面漏水原因分析
经过长期实践及研究发现，金属屋面风机洞口处的漏水问题主要由以下原因造成：
（1）当屋面需架设风机洞口时，常规的风机支座与主结构一般直接采用螺钉连接或者焊接连接，造成风机支座与主结构牢牢固定，从而限制了与风机支座相连接的屋面板的变形。在这种情况下，当屋面温度变化较大时，风机洞口与屋面板连接处容易形成拉扯开裂的情况，造成屋面漏水现象。
（2）钢结构工程一般广泛应用于工业建筑，跨度大、高度高，行车、吊车等生产设备的振动增加了主体结构变形的频次，从而引发屋面系统的抖动，容易造成金属屋面板与风机洞口连接处的变形开裂，导致屋面漏水。
（3）金属屋面在自重、风荷载、雪荷载等外荷载的作用下，金属屋面板与风机洞口连接处容易发生弹性形变，引起金属屋面板与风机洞口连接部位发生位移，从而产生漏水隐患。
（4）金属屋面坡度小、跨度大，如果屋面的排水系统的排水能力不足，排水不畅造成风机洞口周围的局部积水，易产生重力渗透现象。随着时间的推移，经历的雨水次数不断增多，金属屋面的变形日益严重，漏水情况极易发生。
（5）毛细渗透力作用。绝大部分建筑材料因为其结构和物质特性而具有吸水性，根据毛细渗透物理特性，其渗透动力可表达为：
其中为水的表面张力，为接触角度（与材料性质有关），为毛细管半径，如果取半径为1µm的大毛细管为试件， ，当接触角接近或等于时，，，相当于14m的水头。由此可见，毛细渗透动力也是造成屋面漏水问题的原因之一。
2新型风机洞口节点设计及安装
2.1设计思路
鉴于常规风机洞口存在的一系列问题，我们研究出了一种新型风机洞口的节点做法，旨在提高其整体的滑移能力，提高风机洞口处的防水性，并且减少柔性防水的运用，降低施工难度。
将附加洞口檩条与屋面板、风机支座用螺钉牢牢固定，并用丁基胶泥、聚氨酯密封胶做双重材料防水，保证风机支座四周的防水性能。同时，在上部迎水面设置雨水分流板，防止雨水汇集造成积水、渗漏等不良影响，进一步提高防水性能。
在保证风机洞口处的防水性能之外，其可随屋面板热胀冷缩而滑移的能力也需要得到保障。由于风机支座、屋面板以及横向附加洞口檩条固定成一个整体，因此需要赋予它们整体的滑移能力。所以取消常规做法中在附加洞口檩条横竖框之间设置的连接角钢，保证整体滑移时，在滑移方向上不受竖向附加洞口檩条的约束。同时风机洞口、屋面板与竖向附加洞口檩条之间不用螺钉直接连接，而是引入一种金属自折件。
利用这种自折件的特性，下部用螺钉与竖向附加洞口檩条紧固，上部的弯钩可以钩住风机座的支架，从而为风机支座提供一个向下的拉力，使风机支座牢牢固定在屋面板上，同时也不影响支座整体的滑移。
2.2安装步骤
（1）根据设计要求确定风机洞口的准确位置，切割屋面板及保温棉;
（2）安装竖向附加洞口檩条，并用角钢将其与屋面檩条相连接;
（3）确定横向附加洞口檩条的位置，并用螺钉将檐口垫板与其固定，以备后续与风机支座、屋面板连接;
（4）安装大背板，两侧各用一排屋面结构钉固定，上部用屋面结构钉将其与屋面板压条、屋面板连接;
（5）沿屋面板开口四周敷设丁基胶泥，再将风机支座用结构钉与屋面板固定，上下两侧需同时与步骤（3）中的檐口垫板连接固定;
（6）左右两侧各安装两个金属自折件，将风机支座与竖向附加洞口檩条连接;
（7）安装波峰外堵头，进一步提升防水性。
2.3注意事项
可靠的设计只是工程顺利推进的开端，还需要与之相匹配的生产、施工工艺。
在生产加工阶段，需要保证生产的构件质量可靠，尽量减少误差，外观精确美观;储存时避免与腐蚀性物体接触，宜存放在通风干燥处;运输时避免构件表面划伤;现场施工、安装时，做到精细安装，严格按照图纸施工，施工质量应符合《屋面工程质量验收规范》GB50207-2012和《屋面工程技术规范 》GB50345-2012的要求;施工完成后应对构件表面进行清洁，防止残留的附着物划伤构件表面而造成腐蚀。
3运用案例
3.1工程概况
目前，我们已将本新型风机洞口節点做法运用于浙江大东吴绿色建筑集成产业基地项目中，以GAB车间（如图7）为例，总建筑面积100484平方米，建筑高度14.65米，最大跨度30米。厂房结构形式为门式刚架结构。屋面为双坡屋面，屋面坡度5%，防水等级Ⅱ级。屋面上层板采用470型360°直立缝锁边镀铝锌压型钢板，保温棉为50mm厚玻璃纤维棉。屋面共开设12个风机洞口，洞口尺寸1000mm×1000mm。
取最大单坡跨度L=30m，湖州地区年最大温差不超过50℃，通过计算可以得到使用时屋面板的最大位移变形量为：
风机洞口处的设计完全可以满足屋面板整体滑移所需的变形量。
3.2实际效果
本项目车间于2019年全面建成并投产，运用本新型风机洞口做法后，经历2019年至2021年循环冻融阶段，该工程风机洞口处无一发生渗漏现象。优越的防水性能经工程通过实践得到了证明。
4结语
在钢结构建筑已被普遍运用的今天，只有将每一个细节做到极致，摒除固有传统的糟粕，秉承持续改进的专业态度，才能将钢结构建筑发扬光大，才能顺应现代建筑产业化的发展需求。本文提供的一种新型金属屋面风机洞口节点，在满足屋面防水性能和耐久性的同时，不断优化改进施工工艺，简化施工步骤和施工材料，从而提升施工效率，降低建设成本。本新型做法在浙江大东吴绿色建筑集成产业基地项目中成功实践运用，也为类似的金属屋面风机洞口节点的研发提供参考依据，期望它能在今后的实际项目中发挥作用，通过更加深入的实践使之愈发完善。同时也希望能够激发新型钢结构设计的灵感，为钢结构建筑的发展添砖加瓦。
参考文献
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