大跨度球面結構雙曲吊頂鋁面板安裝技術

摘 要：大空間異型地標性建筑越來越受歡迎，平滑雙曲面天花吊頂經常被應用到此類建筑中。然而，要實現理想的設計效果，需要切實可行的實施方案，每個工程的特點不同，難易程度不同，鋁格柵吊頂居多，大面積鋁板吊頂則鮮為人見，本文根據工程案例，對大型雙曲面鋁板面吊頂的安裝施工進行探索。

關鍵詞：球面結構;雙曲投影面;天花吊頂;技術難點

1 工程概況

某中法聯合設計的水幕秀場，主屋面采用鋼網架和桁架組合結構，高30米，跨度96.87米。天花吊頂穿孔鋁板總面積約6000m2，由5375塊形狀各異的雙曲面穿孔鋁板組成（圖1）。天花吊頂在本工程中至關重要，不僅要求美觀更重要的是投影的立體畫面也要在水幕及吊頂板上呈現，直接關系到演出效果。

2 吊頂特點與難點

吊頂的完成面要求平滑，吸音，每塊板均為雙曲面，鋁板內壁粘貼澳大利亞進口吸音布。板面穿孔，穿孔率30%-50%，懸掛于結構下。每塊板都是對角線不同的平行四邊形，相鄰板之間保持均勻20mm的間隙，間隙用曲面板條扣嚴。結構是焊接球網架與管桁架組合式結構，結構內布置燈光及音響設備，其中有38處半球型搖頭燈罩突出吊頂，燈罩必須從板的預留孔中剛好露出，要求安裝精度極高，還有需要移動拆卸的吊頂板，有需要90°向下開啟的吊頂板，這些位置都要求準確無誤，要求極為嚴苛，而且施工周期非常緊張。大型空間的曲面網架與桁架結構安裝施工時不可避免存在變形及施工誤差，結構內部構造過于復雜也給吊頂安裝造成巨大的困難。應用BIM技術及3D掃描技術建立實體模型，對每一塊吊頂板進行曲率分析，數控下料，精準制作，以適應雙曲面的空間變化，通過萬向調節螺盤將吊頂板骨架與吊頂龍骨連接并消除主結構施工誤差。在施工中體現出了施工工藝先進、速度快、精度高、工作效率高、質量容易保證等特征，充分體現了新材料、新技術的應用價值。

3 吊頂系統施工組織設計

總體吊頂設計思路：反向思維，正向施工。定位放線必須準確←要求主龍骨基本準確←固定調節螺盤的次龍骨要準確且可調←吊裝螺盤要準確且可調←吊頂面板要準確。施工工藝流程即為：施工圖紙深化→鋼結構3D掃描→設計模型與實體模型對比對分析→定位放線→吊頂主次骨架安裝→吊頂板定位放線→吊頂調節螺盤組件安裝→隱蔽工程驗收→天花吊頂面板安裝→面板調平→清洗→施工驗收。

4 施工技術難點及解決措施

主龍骨與網架固定，次龍骨與主龍骨栓接固定且可以延主龍骨滑動.吊裝調節螺盤與次龍骨栓接且可延次龍骨滑動，吊裝螺盤可以三維調節，如此可適用于本項目不同固定條件。龍骨框架與主結構一直維持垂直狀態，吊裝盤隨著屋頂的曲率旋轉。每塊吊頂板能從吊頂安裝單元上方便地拆卸，以便進行維護和更換。

4.1 測量難點解決措施

本工程吊頂結構大型雙曲面，測量難度較大，首先通過實體模型和設計模型對比，找出主體結構下撓最大點，即最貼近吊頂板面的球節點，計算球面與吊頂面的調節空間是否滿足要求，按最后確定的模型導出每塊板的交點坐標，找出縱橫兩條控制線，然后再延八字形散開測點。

4.2 龍骨及吊桿安裝

彎弧的次龍骨與主龍骨要固定且可以延主龍骨滑動，施工設計方案采用一對U形抱卡和一個幾字型折板將次龍骨環抱于主龍骨，實現固定和滑動的目的（圖2）。同理，吊桿通過伸長連接件加一個U型抱卡環抱于次龍骨，實現固定和滑動的目的（圖3）。次龍骨及吊桿的可移動性解決了吊裝螺盤的縱橫向的調節問題。

4.3 吊裝盤與雙曲板固定的設計

一個吊裝盤連接著四塊吊頂板的四個角，吊裝盤如何應對吊頂板角度的徐變是問題的焦點。一塊板角用一顆螺絲固定勢單力薄且容易移位，一塊雙曲穿孔面板背面配套一副鋁制雙曲副框，副框平行于板的四邊且略小于邊長10mm，副框與雙曲板鉚接，副框的每個角開兩個矩形孔，即每塊板有8顆螺栓與吊裝盤連接。吊裝盤由6片條形鋼板組成（圖4），2片主板4片副板，每片鋼板兩端均開矩形孔，大小同鋁板副框的矩形孔，2片主板中點用螺紋吊桿串聯可轉動，4片副板中點開圓孔分別螺栓固定于主板兩端的矩形孔，整套吊裝盤形成，不但可以調整平面角度而且可以調整高度，實現空間微調，經實踐可靠可行。整套雙曲板安裝系統完成，制作簡單，施工方便。

4.4 面板調平與板縫的處理

面板調平質量關乎到整體天花外觀效果，早在安裝過程中就已嚴格把控，有若干個三維空間控制點控制雙曲板的走向及標高。為了保證天花吊頂整體效果，每塊板的板縫均保持20mm，我們在雙曲板的副框之間設置一條40mm寬的扣條（圖5），扣條呈“幾”字型倒置于副框之間與副框鉚接，副框與扣條緊密貼合，板縫均勻美觀，而且扣條自身具有彈性變形空間，解決了整個板面伸縮變形的問題。

5 結語

大空間雙曲面天花吊頂工程與結構關系緊密，我們通過整個安裝方案的設計與優化解決了安裝精度和速度難題，實踐證明技術的可靠性及效率性，為類似工程的施工積累經驗。

參考文獻：

[1]武勝，張素梅，楊華.輕鋼龍骨墻體經濟性研究[J].鋼結構，2009（04）.

作者簡介：范圣健（1984-），男，漢族，江蘇連云港人，本科，中級，研究方向：工程技術。