高大空間雙向弧形吊頂與鋼結構轉換連接工藝研究

史利波

（山西建投集團裝飾有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

隨著國家經濟實力的增強，我國大跨度空間結構得到了快速發展，展廳、航站樓等重要場所的空間高度和跨度不斷增加，且大型建筑的空間裝飾裝修逐漸多元化，為取得更好的裝飾效果，高大空間管桁架屋面中逐漸開始應用雙曲格柵吊頂，目前，我國還未有在大空間鋼結構吊頂方面的系統研究和相關技術標準，對大跨空間結構屋面吊頂的研究尚屬起步階段，無論是在裝飾裝修美觀方面，還是整體結構安全穩定方面，施工單位都需要在技術上不斷研究，在質量上嚴格管控，使大空間建筑項目吊頂的裝飾裝修具備更高規格的質量和使用效果[1]。

1 工程實例

瀟河國際會展中心中間組團，總建筑面積約9.6m2，地下1 層、地上2 層（局部設夾層）結構。一層東登錄廳頂面為高大空間弧形金屬鋁條板，金屬鋁條板規格為100mm×25mm×0.7mm，顏色為白色啞光，防火等級為A 級。東登錄廳面積3 070m2，長度97.5m，寬度58.4m，弧形吊頂最低點17.28m，最高點23.8m。該工程應用了高大空間雙向弧形吊頂與鋼結構轉換連接施工工法，施工的鋁合金格柵吊頂造型達到雙曲效果，弧度流暢美觀層次分明，結構安全牢固。

2 鋼結構轉換連接工藝概述及優勢

不規則雙曲面的吊頂造型省內無先例，弧度流暢、層次分明、排列整齊的金屬鋁條板對施工和材料加工都提出了極高的要求，需要運用BIM 技術進行輔助施工，對其施工節點做法、標高、排版等進行提前排布深化。通過對絞架形式進行研究、試驗，最終確定了施工工藝，采用直徑400mm 圓盤專用轉換絞架與屋面為管桁架結構預留吊環連接，400mm 圓盤下方設置3 根M20 吊桿與定制連接板與兩根主龍骨交叉連接，如圖1 所示。

圖1 M20 吊桿與定制連接板與主龍骨交叉

主龍骨通過連接耳板與定制連接板連接（兩根主龍骨接頭處斷開，使兩根主龍骨可呈交叉狀態，如圖2 所示），通過定制連接板調整主龍骨與副龍骨采用L 型連接件連接，轉換層副龍骨采用“Z”字形連接件與鋁合金卡齒龍骨進行連接，通過調節“Z”字形連接件的角度實現鋁條板南北向起弧（東西向通過鋁條板滾壓加工實現起?。?。主龍骨的角度及標高。

圖2 主龍骨交叉狀態

圖3 雙曲面吊頂節點（一層東登錄廳、二層交通廳）

工藝優勢：（1）安全施工。本工法采用直臂升降車進行施工作業，放棄傳統腳手架搭設方式，大大降低了作業的施工風險，對作業環境的安全起到良好的保障作用。（2）安裝質量。該工法從每個工藝連接件到圖紙節點深化再到現場施工各部位尺寸精準控制，最大偏差控制在2mm 范圍以內，利用BIM 技術對各部位精準定位提高安裝精度，提高整體觀感質量。（3）施工進度。高大空間雙向弧形吊頂與鋼結構轉換連接施工工藝在省內并無先例，該工法借助BIM 技術在施工前將模型建立完成，相關連接件、金屬鋁條板等材料可提前進行加工，大大節約了材料加工時間，安裝采用連接件柔性連接大大降低了結構的空間變形對其影響，對加快施工進度起到關鍵性的作用。

3 雙向弧形吊頂與鋼結構轉換連接工藝應用

3.1 吊頂安裝的準備

（1）基礎驗收。以圖紙要求為準，檢驗基礎的質量；按照規范辦理基礎施工和鋼結構施工的交接驗收，確?；A的軸線標志和標高基準點準確且穩定、鋼結構的強度達標。

（2）檁條的檢查。確定適宜的構件懸吊吊點，對于腹板寬厚比大、側向剛度小的構件，采取防扭曲、防損壞措施，確保構件在吊裝中不出現異常；定構件的捆綁部位和懸吊部位，避免因此類部位的位置選擇不合理而出現構件局部變形、受損問題；禁止在主要受力部位焊接其他結構物，且禁止用已安裝的構件起吊其他重物；鋼架施工時及時布設支撐，為提升鋼架的穩定性，可增設纜風繩；支撐、C 型檁條等構件安裝到位后，檢測幾何尺寸，存在偏差時校正[2]。

3.2 施工工藝要點

3.2.1 放線測量

因不規則雙曲面的吊頂造型省內無先例，弧度流暢、層次分明、排列整齊的金屬鋁條板對施工和材料加工都提出了極高的要求，需要運用BIM 技術進行輔助施工，對其施工節點做法、標高、排版等進行提前排布深化。

中展東登錄廳頂部為管桁架結構，在測量放線前，運用BIM 模型提取管桁架上、下弦標高，作為吊頂完成面控制依據。測量管桁架吊鉤標高，采用定點放線方法，對現場實際標高進行測量。BIM 模型提取的吊鉤標高與現場實際標高對比，測算高差，針對誤差通過轉換層及專用龍骨調整修正。將現場測量數據與結構模型相比較，修改實際尺寸模型，便于后期在裝修施工時，模型數據與現場實際尺寸相吻合，讓模型與現場尺寸做到統一，數據真實有效[3]。

測放吊頂標高及龍骨位置線，用水準儀準確找出吊頂設計標高位置，以彈墨線的方式在四周墻上確定吊頂標高控制線。各條線均要準確、清晰，作為施工的參照。隨后，根據吊頂排版圖在樓板測放龍骨位置線。從吊頂中心開始布設龍骨，逐步向兩邊推進，最大間距不超過120mm；根據龍骨位置線標出吊桿的固定部位，通常以900～1 200mm 的間距設置吊桿，與龍骨端頭的距離不超過300mm，必要時適當增加吊桿間距，例如遇到較大設備或管道時，間距需超過1 200mm，且為了精準控制吊桿間距可設置型鋼扁鐵。

3.2.2 轉換層骨架

（1）一層西登錄廳、票務中心、辦證服務吊桿長度大于1 500mm，應設置反向支撐桿。反支撐采用50mm×50mm×5mm熱鍍鋅角鋼，間距1 200mm，吊桿用金屬膨脹螺栓穩固至樓板上，M12 金屬吊桿做防腐處理，要求吊桿耐腐蝕且承載能力穩定可靠。吊頂上的檢修口、燈具及其他設備均要用獨立吊桿安裝，禁止將設備直接布設在龍骨吊桿處，以防龍骨吊桿因承受能力不足而發生異常。構件安裝時產生的焊接部位易銹蝕，也需防腐。

（2）根據投標圖紙深化設計團隊對金屬條形板吊頂節點進行優化并結構計算（按照面荷載5kg/m2計算），9m 跨主檁條用C 型鋼200×70×20×2.5，Q235 鋼，6.4m 跨主檁條用C型鋼120×60×20×3.0，4.5m 跨次檁條100×50×20×2.5，間距是1 200mm。

（3）一層東登錄廳、二層交通廳屋面為管桁架結構，安裝時采用直徑400mm 圓盤專用轉換絞架與管桁架吊環連接，專用絞架與M20 吊桿連接，M20 吊桿與6.4m 跨主龍 骨（C 型 鋼120×60×20×3.0）、9m 跨主龍 骨（C 型 鋼200×70×20×2.5）采用轉換絞架進行連接，調整高度，主龍骨間距隨管桁架掛鉤分別為間距6.4m、間距9m。安裝主龍骨時采用直徑400mm 圓盤轉換絞架與管桁架吊環連接，圓盤絞架下設置M20，M20 吊桿與主龍骨采用轉換絞架進行連接，如圖4所示。

圖4 主龍骨采用轉換絞架進行連接

（4）屋面為鋼架球節點時需用10mm 厚鋼板抱箍進行連接，后續步驟同管桁架結構施工。

3.2.3 安裝配套龍骨

（1）通過螺栓、吊桿將配套龍骨與轉換層連接，龍骨間距控制在1 200mm。龍骨端部懸挑達到300mm 及以上時，增設吊桿。由于尺寸要求而對配套龍骨做接長處理時，禁止采取搭接措施，適宜方法是用專用連接件對接。為維持配套龍骨的穩定性，每段的吊掛點至少達到兩處。配套龍骨安裝完成后，拉通線進行弧度調整，弧度符合圖紙要求[4]。

（2）對于弧度較大的吊頂，僅靠隨結構、轉換絞架進行調整不能滿足弧度要求；轉換層副龍骨采用“Z”字形連接件與鋁合金卡齒龍骨進行連接，通過調節“Z”字形連接件的角度實現鋁條板南北向起?。|西向通過鋁條板滾壓加工實現起?。?。

3.2.4 安裝鋁條板

金屬鋁條板需在測量放線后由廠家使用犀牛軟件建立金屬鋁條板天花排版下料。廠家在下料時需根據圖紙間距及吊燈位置進行排布（金屬鋁條板間距100mm，與吊燈間距300mm），轉換層施工完成后廠家復測。

安裝人員雙手托起鋁條板，依次將兩邊壓入龍骨的卡槽。鋁條板卡入龍骨后，用插板進行調整，直至與鄰板保持平齊為止。插板插入板縫時，應做到位置準確、穩定可靠。施工從空間的一端開始，逐步向另一端推進，有條不紊地施工，最終完成面為弧形，如圖5 所示。

圖5 弧形成品圖

3.2.5 清理

施工全程金屬飾面板的保護膜需保持完整，起到防護板材的作用。交工前，確認無外部因素的影響后方可撕去保護膜，用專用清洗劑清理板面。

4 質量控制

4.1 允許偏差及檢驗方法

（1）主控項目

①吊頂標高、尺寸、起拱和造型應符合設計及標準要求。

檢驗方法：觀察；尺量檢查。

② 鋁條板材質、尺寸、規格、顏色及厚度應符合設計及標準要求。

檢驗方法：觀察；檢查產品合格證書、性能檢測報告、進場驗收記錄和復驗報告。

③吊頂的吊桿、配套龍骨和鋁條板的安裝必須牢固，分隔方式及分塊尺寸。分格縫寬度應符合設計及標準要求。

檢驗方法：觀察；手扳檢查；尺量檢查。

④ 吊桿、龍骨的材質、規格、安裝間距及連接方式應符合設計要求。金屬吊桿應經過表面防腐處理。

檢驗方法：觀察；尺量檢查；檢查產品合格證書、性能檢測報告、進場驗收記錄和隱蔽工程驗收記錄。

（2）一般項目

①鋁條板表面應潔凈、色澤一致，不得有翹曲、裂縫和缺損。鋁條板與配套龍骨的搭接應平整、吻合，板縫應平直、寬窄一致。

檢驗方法：觀察；尺量檢查。

② 鋁條板上的燈具、煙感器、噴淋頭、風口算子等設備的位置應合理、美觀，與鋁條板的交接應吻合、嚴密。

檢驗方法：觀察。

③龍骨的接縫應均勻一致，表面應平整，無翹曲、錘印。檢驗方法：觀察。

（3）允許偏差

采用2m 靠尺與塞尺對金屬鋁板條吊頂進行檢驗，具體檢驗方法及偏差見表1。

表1 偏差及檢驗方法

4.2 質量控制措施

（1）轉換層施工前根據提供的標高點進行放線，沿墻部分標高點彈至墻面。（2）圓盤與結構耳板連接時采用M16 雙螺母，雙向增加彈簧墊片和平墊片各一個。（3）圓盤下吊桿與主龍骨連接下部采用雙螺栓緊固。（4）主龍骨與副龍骨連接時保證“L”件垂直于地面，上部用雙螺母緊固。（5）安裝轉換層骨架時應按照每個吊環位置經計算的設計標高施工，吊環間型鋼起弧依據BIM 模型計算結果分段以軟連接方式過渡，逐步消除管桁架標高的誤差。（6）卡齒龍骨與副龍骨連接時合理控制間距，間距1 200mm。（7）鋁條板安裝必須按排版圖對應條板編號施工；鋁條板端頭應平齊、空縫一致，采用激光直線儀檢查；（8）鋁條板安裝調整到位后，按下防風扣。防風扣盡量減少開閉動作，避免折斷；（9）安裝金屬鋁條板時注意板邊離墻體距離一致，不得出現板邊不齊現象。

5 雙向弧形吊頂施工質量問題及措施

5.1 吊頂不平

（1）原因分析：測量放線不準確、龍骨未拉通線調平時均易引起吊頂不平的問題，甚至出現波浪形狀，例如在龍骨未滿足平整度要求時便貿然安裝鋁條板，在結束安裝后進行調平時將導致局部受力不均，從而出現波浪形狀。此外，燈具、設備等直接吊掛在配套龍骨時，設備的重力作用過強，配套龍骨的承受能力有限，也將由于受力作用而出現局部變形現象。吊桿安裝不穩定，無法維持正常形態，吊頂局部下沉。鋁條板運輸時擠壓變形，導致吊頂不平，或在安裝時未與配套的插板穩定連接，出現錯臺現象，導致頂面不平[5]。（2）預防措施：在墻面準確測放吊頂四周的標高線，盡可能減小測量放樣的誤差。若跨度較大，于中間增設標高控制點。鋁條板安裝前檢查龍骨，必須在龍骨調直、調平后方可安裝。禁止直接在吊頂的吊桿上安裝設備及燈具，需增設吊桿并與結構穩固連接。配套龍骨需在調直后才可安裝，要求鋁條板保持平整、穩定。為滿足燈具安裝、通風等要求而在配套龍骨上預留孔洞時，其布設位置必須合理，并對局部節點做加固處理，視結構特點增設連接件和附加龍骨，以防鋁條板變形。所有投入使用的鋁條板的切割角度均要合理，每條邊均要平整，以免出現接口露白、接縫不平等問題。若采用膨脹螺桿固定吊桿，需加強對隱蔽工程的檢驗，且尤其需要關注的是關鍵的受力部位，經過抗拔試驗后判斷螺栓是否穩定可靠。

5.2 吊頂與設備未正常銜接

（1）原因分析：各專業的配合不當，例如裝飾專業與設備專業未有效配合，引起銜接異?，F象；施工順序不合理，無法將吊頂與設備正常銜接。（2）預防措施：孔洞尺寸較大時，根據設備規格確定合適的作業參數，在襯板安裝后方可進行吊頂施工；孔洞尺寸較小時，拉通長中心線并以此為基準在頂部開設孔洞。

6 結論

通過對瀟河國際會展中心吊頂采用該工法的具體應用得出：該工程在大跨度吊頂施工中，給同類項目提供了技術借鑒。對后期建設有重要的參考價值和指導意義，研發了多種適用于大空間結構的吊頂掛件，增強了龍骨的安全性，且使吊頂雙曲弧度流暢美觀。其社會效益和經濟效益巨大，應用前景十分廣闊。