公共建筑大空間吊頂施工質量管理要點

馬小杉

(上海建科工程咨詢有限公司,上海 200032)

0 引言

近年來,我國因大力發展基礎建設,修建公路、鐵路、機場、高鐵站等公用設施而被譽為“基建狂魔”,機場、高鐵站等需要容納大量客流的大空間公共建筑的建設也呈現遍地開花的趨勢,作為城市的窗口,這些建筑也逐漸與城市的特點結合,外形復雜、形式多樣。例如近幾年投運通航的幾個大型機場:北京大興機場、成都天府機場、深圳寶安機場、杭州蕭山機場等,受到社會的廣泛好評,各具特色的出發層吊頂使它們成為“網紅”景點。

建筑行業有句俗話“優不優看裝修,精不精看大廳”,對航站樓之類的大型公共建筑而言,大廳的吊頂施工及其管理,決定了整個精裝修工程的最高水平和格局,相應的這也同樣是整個裝飾裝修工程的最難點,任何瑕疵都將被放大而影響對整個航站樓工程的評價。本文以杭州蕭山國際機場的出發層吊頂為例,深入研究剖析公共建筑的大空間吊頂施工質量管理要點。

1 項目概況

杭州蕭山國際機場新建航站樓總建筑面積約61萬m2,平面布局采取集中式構型設計,包括一個主樓、南北兩條水平長廊和三根指廊,主樓面寬約440 m,進深約205 m,長廊寬度22 m,指廊寬度42 m,設有32座固定登機橋。整個航站樓以荷花蓮葉為設計主題,既承載了地域特色,又體現了城市精神,參照西湖十景的理念在整個航站樓內營造出了空港十景,其中出發層大空間吊頂的設計理念為“蓮下泛舟”,大廳內支撐屋面的結構柱造型宛如一片片荷葉,辦票島仿佛一艘艘小舟隨波起伏,使得旅客徜徉其間,感受蓮下泛舟的獨特體驗(見圖1)。

為實現大吊頂的設計效果存在諸多困難。起伏多變的雙曲面被樣條曲線劃分為肌理菱形吊頂單元和荷葉柱單元;菱形吊頂單元荷葉面呈現墜落度的造型,中心部位的鋁板全為雙曲鋁板,周邊全為翹曲板型,而且劃分的肌理分割線為發散性的曲線,所有鋁板全為不規則,每塊鋁板都具有唯一性;荷葉柱單元所有鋁板均為雙曲鋁板,曲率半徑在無規律地變化,且鋁板間拼縫較小,這種細膩的設計對異形雙曲鋁板的加工、安裝定位的精度要求極為嚴苛。

為實現“蓮下泛舟”的唯美構想,最終達到設計理念的完美呈現,從工程管理的角度而言,無論在前期的深化設計,中期的材料采購加工還是后期的現場安裝,三個階段均應進行施工質量的管理把控。

2 深化設計階段的管理要點

2.1 三維調節系統的開發

項目整個大吊頂共有40個荷葉柱單元,加上荷葉柱之間的菱形吊頂單元共有約34 600塊曲板。整個吊頂呈軸對稱分布,理論上沒有一塊板是一樣的,每一塊板的尺寸、曲率均有不同,加工和安裝難度極大[1-3]。

前期在深化設計中進行了部分優化,優化后其中雙曲板率仍達到約30%。深化設計過程中,針對吊頂板在安裝過程中的調節和定位,施工單位進行了三維調節系統的開發和完善,整個調節系統由鋼結構與主龍骨的轉接件和副龍骨與蜂窩鋁板的連接件組成,結合吊頂模型曲率變化,系統配件在X,Y,Z三個方向的自由度調節量需滿足不同部位曲率的變化,確保雙曲板在安裝后能夠達到設計要求的狀態。三維調節系統節點圖見圖2。

2.2 轉換層龍骨的深化

航站樓主樓的鋼結構為網架結構,根據《建筑裝飾裝修工程質量驗收標準》的要求,當吊桿上部為網架、鋼屋架或吊桿長度大于2 500 mm時,應設有鋼結構轉換層。轉換層是一個承上啟下的構造層,因此在深化排布的時候,上部要考慮與鋼結構預留支托的連接,下部要考慮鋁板的分格變化,必須保證每塊鋁板有足夠多的掛點,才能達到鋁板的不變形及結構安全。

在構造上轉換層必須與裝飾面層形成等距面,龍骨轉換層的排布應沿著曲率變化小的方向排布,若無法滿足曲率的變化,則須進行相應的拉彎處理,這是轉換層龍骨深化的過程中需要著重考慮的問題,龍骨的拉彎擬合既要保證精度,也要考慮方便加工的需求。

此外,轉換層的深化不僅要滿足吊頂永久荷載的要求,例如考慮風荷載,需要設置龍骨加密區,同時還要滿足施工臨時集中荷載的要求,考慮實際施工過程中,轉換層頂部是需要上人配合安裝蜂窩鋁板的。

3 采購加工階段的管理要點

3.1 鋁板加工工藝的確定

航站樓出發層大吊頂用到的雙曲鋁板主要是蜂窩鋁板和鋁單板,二者加工成型的工藝略有不同,但主要控制點均在模胎的加工控制,雙曲鋁單板成型采用的工藝是蒙皮拉伸加工工藝,結合模胎抽真空,將鋁板拉伸產生塑性變形(見圖3)。因此模胎必須選擇凸模,而且鋁板的接觸位置永遠是鋁板的中心部位,這樣的選擇才會讓鋁板在抽真空的時候每個部位完全處于受拉狀態,一旦鋁板屬于受壓狀態,成型后的鋁板表面會出現皺褶,成橘子皮形狀的質量缺陷。雙曲蜂窩鋁板則是在鋁板和蜂窩芯剛剛進行膠粘還未成型之時將其放置在模具上,再在蜂窩鋁板上覆蓋一層膜,并將四周密封,同樣通過抽真空的方式對蜂窩鋁板進行加壓,待膠粘劑固化成型即可。二者均需利用成型的木質模胎確保鋁板的成型,同時還要保證成型的鋁板表面光滑無褶皺,對鋁板加工廠有一定的要求。

在大吊頂方案確定之初,國內不同鋁板生產廠家關于雙曲鋁板的加工工藝、加工效果甚至加工成本,都有著很大的差距,在經過大半年的考察,14次專題會的研究討論,前后進行了試制加工、樣板施工、優化設計之后,最終實現了5家鋁板廠具備成熟的生產雙曲鋁板的技術,產能滿足蕭山機場大面積施工的供應需求。

3.2 鋁板涂層質量的控制

吊頂的涂層為聚酯預輥涂,且有嚴格的漫反射率要求,因此預輥涂的涂層需要分多次滾涂,從而導致涂層厚度比常規的預輥涂涂層要厚,達到85 μm以上,涂層太厚帶來的問題是會在鋁板加工的過程中出現爆邊、龜裂等質量缺陷,因此在逐層預輥涂的過程中,控制每一層的涂層厚度以及最終的涂層總厚度,確保漫反射的效果的實現。

此外,在對鋁板加工工藝研究的過程中,項目管理團隊發現即使是同樣的涂層施工工藝、同樣的色卡色號,不同鋁板廠生產出來的雙曲蜂窩鋁板,依舊存在著肉眼可以辨別的色差,加上預輥涂的涂層因滾涂方向的不同也會產生各向異性的特性,逆光、順光的色彩效果也會存在偏差,因此保證各向同性的指標以及不同廠家生產的蜂窩鋁板顏色統一成為新的難題。最終經過多次討論確定了統一由一個廠家進行鋁卷的預輥涂處理,完成后再由各鋁板廠家進行后續的深加工處理,最終的效果極其成功,不同標段、不同廠家的吊頂鋁板之間沒有任何色差出現。

4 現場安裝階段的管理要點

4.1 測量控制網的布設與復核

現場安裝階段的首要控制點在于對測量控制網的布設和復核。測量控制網具有控制全局、限制測量誤差累積的作用,是安裝過程中各項測量工作的依據。專業分包根據總包提供的基準點和測量的坐標,聯合總包單位、監理單位共同對現存的基準點進行復測,驗證基準點數據資料的準確,測算出精度誤差[4]。

測量控制網的布設需要綜合考慮以下兩個特殊情況:1)如果連續的大空間吊頂被劃分為若干個標段,則每個標段均必須統一采用總包提供的測量控制網,不得單獨建立各自的測量控制網,避免不同控制網之間的累計誤差造成現場實際較大的偏差。2)如果大空間吊頂存在結構變形縫,則控制網的布設需按板塊獨立布設,每個板塊內的控制網是單獨閉合的,同時結構變形縫部位的吊頂需單獨設置特殊構造,其變形量應能滿足結構的變形量需求。

4.2 主副龍骨的定位安裝

龍骨的定位安裝直接決定了吊頂面層的位置,主龍骨與主體鋼結構連接,依據現場測量的鋼結構球形節點底部檁托坐標,與模型中鋼結構的檁托理論坐標進行比對,施工過程中根據比對的數據利用三維調節系統進行龍骨的定位調節,確保主龍骨空間定位準確。蕭山機場鋼結構網架球形節點數量龐大,意味著底部檁托測量的工作量極大,同時又要保證測量點的準確性,對測量人員技術要求較高。主龍骨安裝完成后應以單個菱形單元或者荷葉柱單元為單位進行一次復測,將點位偏差較大的龍骨數據進行標記,并反饋到現場安裝人員進行調整,調整到位后再進行副龍骨的定位安裝(見圖4)。

副龍骨層的完成面和鋁板完成面是一個等距面,意味著副龍骨的形態直接決定了鋁板完成面的形態。因此副龍骨定位的準確性是需要重點控制的節點,主龍骨現場調整完成后首先在三維模型中完成副龍骨的取點放線,現場配合進行畫點。將測量點坐標導入副龍骨的三維模型中進行編號,計算出對應點的高度位置,從而確定副龍骨的安裝高度。在蕭山機場的實際操作中,單個菱形單元進行了超300個副龍骨點位的測存,最終保證了副龍骨安裝的準確性以及后續蜂窩鋁板安裝的快捷和精準。

4.3 鋁板的定位安裝

吊頂鋁板首先進行各個單元之間燈槽板的安裝,燈槽板閉合后,將整個大吊頂劃分為若干個獨立的菱形格子,可分別進行菱形單元或荷葉柱單元的安裝(見圖5)。燈槽板的閉合也是對測量控制網的一種復核,能閉合就說明龍骨的誤差可控,無法閉合則可以在大面積安裝面板之間進行再次調整,避免更大的質量問題產生。如果整個大空間吊頂劃分為若干個標段,則同樣需要考慮標段之間的施工組織和順序,保證交界面的順利合龍[5-6]。

單個菱形單元或者荷葉柱單元的面積均在1 100 m2左右,因此為了保證安裝精度,單元內的鋁板安裝也要合理確定安裝順序。在實際安裝過程中,將單個菱形單元內區分為定位板和填充板,按短邊控制長邊的原則,結合菱形單元的特點,將兩條相互交叉為X型的通常線確定為菱形單元的控制線,控制線兩側的鋁板為定位板,先行安裝,定位板安裝完成后整個菱形單元自然形成四個區域,可逐個有序進行蜂窩鋁板的安裝,安裝過程中如果擔心控制不好,可以在細分的四個小塊內,用同樣的方式再確定一到兩條控制線,一次完成安裝(見圖6)。

圖7為大吊頂施工完成后的實景圖。通過前期深化設計階段、中期采購加工階段和現場安裝階段的科學管控,施工質量和呈現效果達到了預期。

5 結語

從前期深化控制三維調節系統和轉換層的分格排布;過程中控制材料加工工藝和涂層質量、現場安裝控制龍骨和鋁板的定位整個過程對杭州蕭山國際機場的出發層大空間吊頂的質量科學管控,實現了工程每個階段的有效推進,呈現了復雜室內大空間吊頂的高質量履約,相關經驗可為后續國內大型公共建筑的大空間吊頂的實施提供參考。