裝配式抗震支架異形曲面鋁板吊頂施工技術

李奇志 漆佳欣 覃昌吼 黃 俊 陳 之

中國建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518048

1 工程概況

珠海市橫琴口岸通關大廳總建筑面積294 233 m2，地上4層、地下3層。地上4層用于通關大廳及配套商業，地下3層用于客運站及停車庫。計劃把橫琴口岸打造為通關服務水平高、功能服務設施完善的集口岸通關服務、城市綜合交通樞紐及配套商業為一體的橫琴新區標志性城市功能綜合體。通關大廳結構凈高9 m，吊頂設計凈高5～7 m，吊頂采用六邊形鋁板曲面錯位拼接，整體呈波浪形，營造出海洋波浪的設計效果（圖1）。吊頂上方有各類管線穿過，以矩形風管為主，還包括給排水管、線管、電纜等。機電管線排布設計最大跨度3.5 m。天花吊頂上需嵌入各類燈具、監控設備、消防設備、音響設備等。

圖1 通關大廳鋁板曲面吊頂效果圖

橫琴口岸為國內最大的陸路通關口岸，設計方案要求吊頂具備抗震性能，另考慮到吊頂上方有各類管線穿過，要求吊頂支架間距較大。根據設計方案，曲面吊頂縱向支架平均跨度3.0 m，橫向平均跨度2.5 m。但吊頂設計為曲面造型，這意味著需要較密的吊桿，因此吊頂支架需采用轉換層，即樓板下方先安裝一層過渡性的支架，該支架跨度較大，可供各類管線穿越，轉換層支架的下方再安裝曲面吊頂的吊桿系統，滿足曲面吊頂的安裝需求。

2 施工重、難點

1）通關大廳施工工期非常緊，施工進度要求機電管線安裝與曲面吊頂轉換層支架同期完工。吊頂上空管線密布，如何協調機電管線的安裝與吊頂轉換層支架安裝是施工難點。

2）吊頂為不規則波浪曲線造型，各類燈具、監控設備、消防設備、音響設備等末端設備安裝困難。

3）吊頂每塊單元板尺寸均有差異，板面開孔數量大，精度要求極高。

4）傳統的吊頂轉換層支架施工工藝，采用角鋼或方通滿鋪焊接，間距1 000 mm，然而1 m的跨度無法避開跨度較大的橋架及管線，大量的動火焊接作業嚴重影響機電安裝進度，并有安全隱患，導致成品保護措施投入增加。

3 總體解決方案

針對鋁板曲面吊頂安裝難點，項目決定采用裝配式抗震支架作為鋁板吊頂的吊掛結構[1-2]。裝配式抗震支架主要由轉換層鋼架、φ10 mm吊桿、配套龍骨等構件組成，轉換層支架的間距在1.2～1.5 m之間，根據現場實際情況可調整。鋁板通過螺栓與φ10 mm吊桿連接固定。將配套龍骨與轉換層支架固定牢固，形成一個整體的吊頂系統（圖2）。

圖2 吊頂支架系統效果圖

裝配式抗震支架轉換層由C形槽鋼、90°角連接件、抗震錨栓、槽鋼扣板、U形槽鋼底座、螺栓鎖扣、抗震連接件組成。頂部以沖擊鉆打孔，用膨脹螺栓固定管卡，在裝配時通過結構計算書確保受力符合規范要求，支吊架之間采用螺栓連接。定制龍骨包括弧形主龍骨和副龍骨，弧形龍骨通過配套連接件與轉換層橫向槽鋼鎖扣連接，面層采用異形曲面鋁板與副龍骨錯位拼裝。

抗震支吊架是以地震力為主要荷載的抗震支撐系統。當遭遇到本地區抗震設防烈度的地震時，抗震支架可以減輕地震破壞，減少和盡可能防止次生災害發生，從而達到減少人員傷亡及財產損失的目的。抗震支架是限制附屬機電工程設施產生位移，控制設施振動，并將荷載傳遞至承載結構上的各類組件或裝置（圖3）。

圖3 抗震支架轉換層構成示意

4 施工流程

4.1 測量放線

測量放線工作總體上遵守先整體、后局部的程序。利用水平儀、全站儀對結構軸線進行復核，并施放到原結構梁底或自控基點面上，作為原始控制線。

4.2 運用BIM技術對異形曲面鋁板建模、排版及編號

橫琴口岸項目的天花板吊頂空間高、跨度大，設計造型為波浪形，需要建模排版。建模之前，先利用全站儀對現場進行精準放線，然后利用犀牛建模測算出適合整個大廳造型效果的每塊單元板尺寸。經測算，單元板尺寸大小為1 477 mm時滿足最優排版條件（圖4），最后給模型中的每塊單元板編號。每塊板的編號以及位置都在模型中確定完成（圖5），再由工廠加工生產。

圖4 單元板尺寸大小

圖5 鋁板模型排版

4.3 打孔埋膨脹螺栓

根據圖紙要求，采用紅外線進行U形槽鋼底座定位，在樓板上確定安裝位置。根據定位使用沖擊鉆打孔，清孔后將膨脹螺栓埋入孔中。

4.4 轉換層安裝

1）轉換層骨架吊桿的安裝。施工人員將U形槽鋼底座固定安裝，再將橫向和縱向C形槽鋼與90°角連接件采用螺栓連接，然后將縱向C形槽鋼斜撐與抗震連接件進行螺栓連接，將成品開孔的型鋼底座螺栓與豎向型鋼連接擰緊。

2）轉換層鋼架的安裝。轉換層角鋼末端用角碼與墻體固定。轉換層水平網架由電纜橋架單側雙縱抗震轉換層組成，間距1 200 mm×1 200 mm，網架邊緣部分距墻200 mm處設置C形槽鋼龍門裝配式轉換層系列邊框，走廊等狹窄空間轉換層必須形成“井”字網架體系以增加整體剛度。機電管線完成后，以2人一組配合轉換層施工。支架連接件及螺栓固定必須滿足規范要求（圖6）。

圖6 轉換層現場安裝示意

4.5 定制成品弧形龍骨安裝

根據吊頂的設計標高要求放線定位，根據BIM建模測算，龍骨將以安裝空間的中軸線向兩邊安裝。對于檢修口、通風箅子部位，在安裝龍骨的同時，應將尺寸及部位留出，在檢修口的四周加設封邊橫撐龍骨，且檢修口處的主龍骨應加設吊桿。吊頂中的一般輕型燈具可固定在副龍骨或橫撐龍骨上；重型燈具按設計要求重新加設吊桿，不將其固定在龍骨上。

1）主龍骨安裝時，根據拉好的標高控制線，將主龍骨安裝到U形槽鋼底座上，擰緊U形槽鋼底座上的螺栓將主龍骨卡牢。再用配套的連接件進行連接。主龍骨吊平時，將按空間軸線與軸線的十字或對角拉線，擰動連接件上的升降螺栓，升降調平。

2）副龍骨安裝時，副龍骨垂直于主龍骨，在交叉點用90°角連接件將其固定在主龍骨上，90°角連接件的上端搭在主龍骨上，吊掛件的U形連接件用鉗子臥入主龍骨內。副龍骨間也是通過連接件連接，連接件與副龍骨間要用螺栓進行緊固。副龍骨作為構造龍骨，其主要功能是固定異形曲面鋁板（圖7、圖8）。

4.6 異形曲面鋁板的安裝

定制成品弧形龍骨安裝并調平后，先將π形掛接角碼與定制弧形龍骨勾搭式連接，再將π形掛接件固定彈簧限位件，按照圖紙設計要求，將已編號的異形曲面鋁板依次從空間的中軸線向左右兩側安裝到主龍骨上。異形曲面鋁板與連接板之間通過凹凸槽相互卡住，不用另外進行錨固。板與板之間連接有20 mm的間距以滿足角度及拆裝的要求；燈孔、風口孔位由工廠開孔，安裝順序為先鋁板、后機電末端，后期機電管線末端需要安裝或者檢修時，單塊鋁板可以任意拆卸，便于維修（圖9）。

圖7 成品弧形龍骨安裝

圖8 成品弧形龍骨現場安裝效果

圖9 鋁板錯位拼裝現場示意

5 效益分析

角鋼或方通焊接轉換層與裝配式成品抗震轉換層的對比如下：

1）角鋼或方通焊接轉換層特點：結構穩定性差，不具備抗震性且需形成“井”字格滿鋪，間距1 m；現場需要場地二次加工，安裝時大量動火作業的安全隱患大；施工過程中無法進行有效的穿插作業施工，材料損耗大，工序多，嚴重影響工期。

2）裝配式成品抗震支架轉換層特點：結構穩定性強，具有抗震性，安裝間距在2 m以上；工廠定尺加工一次成形，施工安裝時所有連接件均為螺栓連接，實現現場快速拼裝；與其他專業可交叉施工，不受影響。

通過2種轉換層的對比可見，采用裝配式抗震轉換層施工技術更有利于提高施工效率，縮短施工周期，滿足了節能、節地、節水、節材和環境保護等綠色施工要求。

裝配式抗震支架及龍骨所用材料均為工廠預制、現場拼裝。抗震支架轉換層及定制龍骨在安裝時的經濟效益主要體現在：不需要腳手架移動平臺，鋼材使用量大大減少，且該施工方法安裝效率較高，人工費用也隨之減少。

6 結語

裝配式抗震支架鋁板天花吊頂通過結構計算確定管線大小及具體位置，在安裝轉換層時跨度可設置為1.5～3.0 m，減少了施工作業面積，降低了對其他專業施工空間的影響，站在高空車上即可完成抗震支架及龍骨的安裝。轉換層及龍骨均采用工廠預制、現場拼裝。裝配式安裝無動火作業，降低危險性，施工更便捷。

本文從運用BIM對異形曲面鋁板進行建模、排版及編號，裝配式成品轉換層的施工，定制成品弧形龍骨安裝，異形曲面鋁板安裝等方面出發，詳細地介紹了裝配式鋁板天花吊頂施工技術在大型公共類高大空間建筑中的應用，并對需要注意的事項進行了強調。整個方案經濟可行，為裝配式抗震支架鋁板天花吊頂施工提供了新的思路，值得類似工程借鑒。