大跨度鋼結構吊頂轉換層應用技術研究

齊富利 高 華 孫情中 李紅艷 吳 拓

為了更好地滿足功能與美觀的需要，大跨度鋼結構建筑應運而生。安全、綠色的大跨度空間裝飾吊裝十分重要。隨著鋼結構建筑不斷發展，普通的吊頂基層已難以滿足國家規范要求。為了保證吊頂基層的可靠性與安全性，需要增加吊頂反支撐和鋼結構轉換層進行加固。在鋼結構吊頂轉換層的施工過程中，需要結合現場實際情況改進現有施工方法，從而獲得良好的裝飾效果[1]。

1 裝飾吊頂工程應用

室內裝飾吊頂工程共分為4 個吊頂分項工程，其中包括整體面層吊頂工程（石膏板、硅酸鈣板等）、板塊面層吊頂工程（礦棉吸聲板、高晶板等）、格柵吊頂工程（金屬格柵、復合材料格柵等）以及集成吊頂工程（鋁扣板、蜂窩鋁板等）。本工程應用的裝飾吊頂有金屬鋁方通和石膏板。

（1）鋁方通吊頂工程按照設計標準要求吊裝C 型輕鋼龍骨。首先使用C 型輕鋼龍骨吊件將M8 吊桿與C 型輕鋼龍骨相連接，其次用U 型掛片專用龍骨掛件將U 型掛片專用龍骨與C 型輕鋼龍骨連接組成金屬鋁方通吊頂骨架系統，最后用配套螺母將金屬鋁方通固定于U 型掛片專用龍骨上，詳見圖1。

圖1 鋁方通吊頂示意（來源：作者自繪）

（2）石膏板吊頂工程按照設計標準要求吊裝C 型輕鋼龍骨。首先使用C 型輕鋼龍骨吊件將M8 吊桿與C 型輕鋼龍骨相連接，其次用U 型副龍骨掛件將U型副龍骨與C 型輕鋼龍骨連接并將U 型副龍骨安插于U 型邊龍骨內側組成石膏板吊頂骨架系統，最后采用自攻螺絲將石膏板固定于U型副龍骨底面，詳見圖2。

圖2 石膏板吊頂示意（來源：作者自繪）

2 工程概況

以河南省洛陽市綜合保稅區口岸作業區綜合服務樓室內精裝修工程為例，該項目位于洛陽市澗西區河洛路與西環路交叉口，建筑面積為19 134.44 m2。A、B 辦公區結構頂面為鋼筋混凝土，最大跨度為72 m，最大高度為4.8 m，室內裝飾吊頂材料采用的是石膏板，工程量約為3 000 m2。餐廳結構頂面為正放四角錐螺栓球鋼結構網架，最大跨度28.2 m，最大高度為16.7 m，吊頂材料鋁方通木紋轉印格柵，工程量約800 m2。

3 施工難點

第一，無標準。當吊頂內部吊桿超過2.5 m 凈高時，需要根據規范要求設置吊頂反支撐或鋼結構轉換層，但是現有國家標準、行業規范并未規定吊頂反支撐和轉換層的布局、材料規格以及施工工藝。第二，難施工。跨度大，鋼筋混凝土結構總跨度為72 m，螺栓球鋼網架結構總跨度為28.2 m；層高太高，吊頂裝飾標高為11.4 m、吊頂內部空間為3.1 m，鋼網架導致吊桿無處生根。大跨度、超高度以及吊桿無處生根給頂面裝飾吊頂施工帶來了一定的難度。第三，存在安全隱患。因建筑行業的特殊性，在現場施工時存在多家單位同時施工的情況，交叉作業給現場施工造成了一定不便。

4 吊頂轉換層體系

根據國家規范要求，吊頂轉換層的布置按照吊桿長度不同主要分為吊頂反支撐體系和吊頂鋼結構轉換層體系2 種。

4.1 吊頂反支撐體系

依據《建筑裝飾裝修工程質量驗收標準》（GB 50210-2018）的相關規定和設計要求，當懸掛長度大于1.5 m 且小于2.5 m 時，必須設置反支撐。反支撐設置主要有以下幾種安裝方法[2]。

（1）主龍骨拉結法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.5 m 時適用。在主龍骨橫梁下邊緣每隔2 個主龍骨間隔鉆孔，M8 全齒缺口穿過主龍骨，確定位置后將頂部和底部螺母牢牢固定。主龍骨的對角線缺口應以2 倍主龍骨距離間隔布置，斜撐角度設置為45°，頂面采用M8 膨脹螺栓與結構面固定，底面采用M8 固定穿螺栓與橫撐龍骨。當吊桿懸掛長1.5 ～2.0 m時，以SC50 主龍骨為宜。此施工方法無焊接，材料價格便宜，但安裝效率較低，質量不好控制且人工費較高。

（2）吊桿通長拉結法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.5 m 時適用。首先，斜拉鋼筋必須設置在距主龍骨2 倍距離處，斜撐角度為45°。其次，斜拉鋼筋為φ0.8圓鋼并與M8 全牙吊桿以焊接方式連接，焊接必須進行防銹處理。此外，φ0.8 的斜拉鋼筋也可用M8 全牙吊桿代替。該施工方法具有頂面作業安裝效率低、施工難度大、材料價格低以及人工成本高等特點。

（3）倒三角法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.0 m 時適用。首先，使用無焊接的輕鋼主龍骨或有焊接的角鋼支撐牢固，支撐角度設置為45°。其次，安裝距離必須在2 m 以內，并圍繞中心呈梅花形分布，不得設置在同一直線上。最后，吊桿頂面采用自攻螺絲連接角碼與主龍骨，底面采用抽芯鉚釘或自鉆螺釘與主龍骨連接，角鋼采用膨脹螺栓固定。這種施工方法建議采用輕鋼主龍骨作為斜撐，具有施工速度快、無需焊接、材料價格低、人工費低等特點。

（4）套管法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.0 m 時適用（吊頂完成面與樓板間距減去20 cm 為吊桿懸掛長度）。在φ8 吊桿上套一根壁厚為1.2 mm 的φ15鍍鋅鋼管或水煤氣管，用厚度為3 mm的30 mm×30 mm 墊片、螺母與吊桿垂直擰緊于結構樓板下方，以與樓板無間隙為宜。這種施工方法與主龍骨加固相比，具有施工速度快、無需焊接、材料價格較高以及人工費較低的特點。套管法詳見圖3。

圖3 套管法（來源：作者自繪）

上述幾種吊頂反支撐施工方法的經濟效益對比分析如表1 所示，其中的數據為按照吊頂反支撐高度2.5 m 計算所得，不同的反支撐高度需另外計算。

表1 經濟效益的對比分析

4.2 吊頂鋼結構轉換層體系

依據《建筑裝飾裝修工程質量驗收標準》（GB 50210-2018）的有關規定和設計要求，當吊桿長度大于2.5 m 或吊桿上部為鋼網架、鋼屋架時，應設置鋼結構轉換層。鋼結構轉換層的設置主要有以下幾種安裝方法[3]。

4.2.1 鍍鋅角鋼井字格法（適用于混凝土結構）

首先確定裝飾吊頂主龍骨的安裝位置，然后根據標高采用焊接的方式固定鋼龍骨架網，以支撐輕鋼主龍骨。支撐鋼架的軸向設計尺寸可根據吊頂龍骨布置的實際位置確定，相鄰兩排交叉角鋼間的距離不應超過1 200 mm，網格邊緣距離墻壁200 mm。豎向角鋼的間距不應超過1 200 mm，鋼龍骨架網采用焊接方式連接。豎向角鋼通過鍍鋅角碼和膨脹螺栓與結構平面連接。這種是傳統的吊頂轉換層施工方式，具有用鋼量大、人工成本高、高空作業安全系數低的特點。鍍鋅角鋼井字格法見圖4。

圖4 鍍鋅角鋼井字格法（來源：作者自繪）

4.2.2 鍍鋅扁鋼、螺栓連接法

鋼網架結構在做裝飾吊頂時，吊桿沒有可以固定生根的地方，而原鋼網架不允許二次焊接操作，且結構受力集中在每個鋼球的中心，同時不允許對原鋼結構構件施加外力，導致后續吊頂施工困難[4]。

（1）當結構網架為螺栓球連接體系時，采用φ20 鍍鋅螺紋桿與螺栓球連接過渡。L50 mm×50 mm×5 mm 鍍鋅角鋼栓接成等邊三角形，接著三角形接頭和螺紋桿再一起固定在螺栓球上，最后三角形連接件的底部與豎向角鋼豎向焊接，再橫向焊接L50 mm×50 mm×5 mm 的角鋼作為過渡轉換層，以便于后續安裝裝飾吊頂系統。

（2）當結構網架為焊接球連接系統時，采用40 mm×6 mm 鍍鋅扁鋼與焊接球箍連接過渡。先將40 mm×6 mm的鍍鋅扁鋼加工成O 型預制件，預制件包裹在焊接球周圍。同時將O 型扁鋼底部用尺寸M8 mm×50 mm 的對穿螺栓與L50 mm×50 mm×5 mm 鍍鋅角碼栓接，角碼底部用垂直角鋼焊接形成過渡層，以便后續安裝裝飾吊頂系統。

5 施工技術措施

5.1 腳手架的搭設

（1）滿堂式腳手架。滿堂式腳手架的搭設一般采用鋼碗扣式和扣件式鋼管腳手架，具有承載能力大、拆卸方便、安裝靈活以及一次投資費用較低等優點。當腳手架結構的幾何尺寸滿足國家標準的相關要求時，單腿管柱的承載力可達15～35 kN，能夠保證后續施工的安全性。該方案的缺點是租賃成本高、安裝拆卸周期長，對于大跨度鋼結構吊頂轉換層的施工，不推薦采用該方案[5]。

（2）門式腳手架。門式鋼管腳手架方案充分體現了幾何尺寸標準化的優勢，具有拆裝方便、安裝效率高、省工省時、安全可靠以及經濟實用的優點。該方案的缺點是框架尺寸不靈活，任何框架尺寸的改變都需要搭設另一種的支撐架及附件，最大搭設高度為5 ～6 m，有很大的局限性。對于大跨度鋼結構吊頂轉換層的施工，不推薦采用該方案。

5.2 電動升降平臺車的使用

電動升降平臺車最常用的是剪刀車、蜘蛛車和曲柄車，采用電力驅動，所有控制均基于手柄，操作簡單且易于掌握，施工效率高，反應快，租賃成本低，噪音低，無污染，最大提升高度可達60 m。這種方案的缺點是平臺載人載貨能力小，需要同時建造多個裝置。另外，在安全使用方面要嚴格按照使用說明書操作，嚴禁超載，而且使用時還要注意設備固定部件的穩定性是否良好。該方案建議應用于大跨度鋼結構吊頂轉換層的施工。

6 安全技術措施

6.1 機械使用

首先，現場機械設備應保持良好的工作狀態，警告和安全限位裝置應齊全；其次，操作人員必須持證上崗；再次，在機械設備安裝、拆卸前必須進行安全技術交底，安裝合格后方可使用；最后，所有便攜式電動工具均為標有“回”字的II 類便攜式電動工具，不得使用I 類便攜式電動工具。

同時，焊機應放置在防水、通風良好的地方，交流焊接變壓器一側電源線的長度不應超過5 m，入口處應有防護罩。另外，操作電焊機時必須按標準要求穿戴防護用品。

6.2 焊接作業

第一，禁止在工作壓力管道上焊接易燃易爆物質的容器和受力部件。第二，移動電焊機時，必須切斷電源，不得隨意拖拉電纜。第三，在高處焊接、切割時必須符合《高處作業安全標準》，系好安全帶并有專人監護。第四，焊接處下方不準有人或易燃易爆物品，嚴禁將工作回路纏繞在身上。第五，切割時，對被切割的物體采取安全措施，以防止墜落傷害或火花引起火災。第六，清理焊皮和沖擊焊渣殼時要戴防護眼鏡，防止焊渣顆粒擊傷眼睛。第七，作業時，電焊機的接地線、零線和焊接回線不得敷設在易燃易爆危險品上，且不得與管道、電力、儀表保護套管和設備連接。第八，工作回路應良好接地，底盤接地必須符合安全規定。第九，焊機周圍和上方不得存放任何物品。

6.3 高空作業

第一，要確保高空作業人員持有有效證件，嚴格遵守安全施工規程要求，著裝靈活，不穿硬底滑鞋。高空作業人員必須進行體檢，患有心臟病、高血壓、精神病和癲癇的人員不得進行高處作業。高空作業的安全防護必須符合要求，操作人員應系好安全帶。第二，高空作業材料必須堆放平穩，不得靠近邊緣和孔洞。若存在墜落風險，必須及時將其取出或固定，以避免墜落事故。不得隨意移動或拆卸安全標志，如果由于工作原因必須這樣做，需在領班批準的情況下才能進行移動和拆卸，并在完成該項工作后立即恢復[6]。第三，冬季施工必須采取可靠的防滑、防寒、防凍、防毒以及防火措施。在編制每個項目的施工計劃時，應將與高空作業有關的各種安全措施納入項目的設計和施工計劃。

7 效益分析

（1）經濟效益。在工程項目中應用合適的施工方法，可以節約成本，提高工作效率，在保證質量的基礎上滿足工期需求。同時，采用免焊接施工方法可以減少用鋼量和建筑垃圾的產生，有效節約能源，且施工簡單（一個人即可操作），用料輕便，避免安裝時墜落傷人，有效提高經濟效益。

（2）社會效益。一個項目的完美交付要在保證工期的同時滿足質量和環保要求，環保技術的出現對裝飾行業的發展產生了深遠的影響，將推動整個行業乃至社會的巨大進步。同時，隨著新技術的不斷應用，傳統的吊頂方式逐漸被淘汰，新技術將繼續引領裝修行業吊頂技術的發展。

8 結語

需要裝修吊頂的大型廠房與網架結構建筑，由于跨度大、高度高，無法使用常規方法施工，因此需要采用一些與工程特點相匹配且省時省力的方法來設置反支撐技術和鋼結構轉換層等技術。同時，利用反向支撐和轉換層吊桿施工有效解決了鋼網架吊桿無處生根、吊桿長度過長的問題，且有效降低了建設成本，具有良好的經濟效益和社會效益。