超大型双曲面网架下弦铝条板吊顶施工工法

'超大型双曲面网架下弦铝条板吊顶施工工法广东省建筑装饰工程有限公司曾思成蓝建勋冯秉和许艺晖罗维雄1.前言随着我国经济的高速发展，人们生活水平的不断提高，为满足人们日益增长的物质文化活动的需要，全国各地相继兴建了许多规模宏大的公共建筑，如机场、会展中心、体育馆等，这些大空间公共建筑大都采用了大曲面网架的屋面结构形式，使网架下弦的吊顶技术不断创新，涌现出一批新的施工工法，促进了建筑装饰施工技术的提高。首都机场3号航站楼超大型装饰工程的超大型双曲面网架屋面天花设计及安装，目前尚无规范及先例可循，天花构造体系适应双曲面变化和吸收网架变形和施工误差的问题传统天花体系无法解决，是国内空白的重大工程难题。广东省建筑装饰工程有限公司开展科技创新，进行了一系列研究、设计、试验和施工，解决了适应超大型复杂曲面网架变形的铝条板吊顶设计及施工技术，经科技查新为国内首创填补了国内空白，经专家鉴定达到了国内领先水平，并且创同类工程规模最大、技术难度最复杂的先例，可为类似工程提供借鉴。2、工法特点2.1大空间曲面屋盖网架结构吊顶工程存在网架变形较大、球节点位置存在施工误差、空间结构复杂，吊顶吊点测量、定位困难等特点。2.2屋面网架球下弦吊顶龙骨基本布置单元是三角形，以适应双曲面的空间变化，通过具有三维可调的六角法兰将三角形骨架单元与网架球节点连接，并消除网架变形运动和球节点位置不准造成的施工误差，同时满足三角形龙骨单元随双曲面的空间变化的转动。2.3吊顶系统施工前，必须对网架球节点进行仔细测量，分段分区域找出龙骨吊杆固定位置，使主龙骨组成的三角形吊顶单元与屋面钢结构网架相一致，并尽可能减少三角形主副龙骨的规格型号，以利施工。2.4吊顶系统既可拼图又可作单、双曲面变化，气势宏大，充分体现了新材料、新技术在当代建筑装饰装饰中的成功应用。2.5施工速度快、精度高。各种构件在工厂提前加工，运至现场装配作业。2.6施工工艺先进、可操作性强、工序衔接紧密，工效高。10 2.7技术含量高、质量容易保证，并能产生明显的经济效益。3、适用范围本施工工法适用于大空间、超大型复杂曲面网架结构工程吊顶施工，对其它超大型曲面弹性变形较大结构建筑吊顶工程有借鉴意义。4、工艺原理该工法以严格的工程测量为依据，首先通过对基层曲面网架的球点三维位置测量，对测量数据进行研究、分析、计算，得出网架球结构每个六边形的实际边长，然后分析该边长，找到边长最接近的区域，据此确定该区域构成六边形的相应三角形单元近似边长。最后，在确定找到边长最接近的区域内，通过测量放线找出三角形龙骨吊点的控制轴线，计算主龙骨下料尺寸数据，通过确定三角形单元主龙骨最接近区域和连接点构件三维方向对误差的消化设计来最大限度地减少龙骨尺寸类型，利于构件批量加工和安装。5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工图纸深化钢网结构高程测量吊顶定位放线吊顶吊杆组件安装吊顶骨架拼装吊装隐蔽工程验收天花吊顶面板安装面板调平清洗施工验收5.2、操作要点5.2.1施工图纸深化设计。图纸深化前，测量员必须配合设计师进行现场复核，检查屋架施工偏差，发现问题，及时解决。5.2.2高程测量依据设计图纸标注：测量人员逐个复核测量各球点标高，计算出吊顶完成面距离球点的垂直距离，标注在球节点上，作为吊顶施工高程控制点。此高程控制点必须考虑钢网网格施工过程中的变化及受屋盖荷载的影响所产生的下沉距离，应增加考虑钢网结构架变化移位的因素，特别是出现个别下沉比较大的网架球点时，必须适当调整吊顶完成面的高程，给吊顶足够调整的空间距离。5.2.3吊顶定位放线10 根据已知的网架球点三维坐标，运用以下公式（1）和公式（2），求出实际球点之间的距离，然后通过EXCEL的计算就可以得到网架球结构每个六边形的实际边长，分析该边长，找到边长最接近的区域，据此确定购成该六边形的相应三角形近似边长。最后，在确定找到边长最接近的区域内，通过测量放线找出三角形龙骨吊点的控制轴线。S平=[（X2-X1）2＋（Y2-Y1）2]1/2（1）根据高程控制点，运用：h=H2-H1,得到S斜=[S平2＋h2]1/2（2）该测量放线分段分区进行，必须将测量误差在各分段内消耗，不得累计，控制轴线必须始终一致。5.2.4吊顶吊杆组件安装。整个吊顶系统是由吊顶三角安装单元组装而成，吊顶单元之间通过六角球面法兰相连接。六角法兰及吊轴组件连接到屋面钢网架的下弦球结点上。当单元交点上没有下弦球结点时，则应以吊杆将转接件连接到网架的上弦点上。吊顶不应以网架的杆件做连接条件。5.2.4.1吊杆与网架上弦球节点的连接。当吊顶三角安装单元交点处没有下弦球结点时，此时通过中心吊件与网架球上弦球点连接。中心吊件具体构造。施工方法是，将焊接支座牢固焊接在网架上弦球上，然后，中心吊件通过三根长度可调节的绞杆悬吊焊接支座上，所有连接必须牢固可靠。5.2.4.2吊杆与网架下弦球节点的连接。吊杆与网架下弦球节点的连接根据网架球的不同有两种不同方式：当网架下弦球为焊接球时，直接在网架球上焊接一个焊接支座，龙骨吊杆直接通过螺栓拧紧在焊接支座上；当网架下弦球为螺栓球时，此时由于不能在网架球上直接焊接，龙骨吊杆焊接在一个转接钢板上，转接钢板中心通过螺栓与螺栓球底面的螺栓孔连接。螺栓拧入螺栓球内长度必须满足设计和规范要求。以上焊接节点和机械连接点必须认真检查，确保施工质量。5.2.5吊顶骨架拼装吊装。龙骨在安装前应组装好，主龙骨截面为三角形，副龙骨截面为菱形，他们之间通过连接件组装成三角形单元，三角形单元水平方向的安装误差通过该连接件的伸缩来消化。组装完成后，三角形龙骨单元每一个角通过连接件与六角法兰连接，六角法兰由吊杆安装在网架球上，三角形单元随曲面的变化和适应网架的运动通过该六角法兰的三维转动实现。龙骨安装完后，必须调平，使龙骨表面平整度、接缝宽度和起拱符合设计要求，并进行隐蔽验收。龙骨调整不平，将影响天花面板观感效果。10 5.2.6天花吊顶面板安装。天花面板截面呈U型，它通过特制的弹簧安装扣固定在主副龙骨上。5.2.7面板调平。面板调平是整个天花吊顶最后一道关键工序，它的施工质量决定了整个天花外观效果。施工时，需要准备切割机、打磨机等工具，并挑选技术水平比较高的班组认真仔细的进行调平工作，直至达到验收要求。5.2.8伸缩缝的处理。钢屋网架受温度影响很大，为保证天花吊顶整体效果，当金属条形面板分缝与伸缩缝方向一致时，适当加大该处的分缝宽度，满足温度伸缩要求，避免金属条板在网架伸缩时相碰；当金属条形面板分缝与伸缩缝方向不同时，设置一条假缝，即在该伸缩缝处增加一段长度约为50cm—60cm外廊尺寸略小的条板，将该条板插入伸缩缝两边的面板内，一端固定，一端放松，该条板就可以随着网架的变化而变化，不影响天花整体观感效果。5.2.9天花清理。上述工序施工完成后，安排专人用柔软布料对天花构件进行清理，去掉天花构件表面的污渍。5.3劳动组织（见表5.3）表5.3人员配备一览表人员组成人数职责项目经理l负责施工组织、协调现场技术负责人1负责各项施工技术工作及技术攻关技术员2负责施工技术的交底及验收、施工资料的收集与整理质量员3负责施工质量安全员5负责施工安全材料员6负责组织材料进场及管理班组长8负责安排具体施工人员工作测量放线工6负责放线及测量工作天花班组根据实际需要负责吊顶具体安装工作油漆工根据实际需要负责钢构件施焊后的油漆工作电工5负责施工现场的用电工作10 焊工根据实际需要负责焊接工作杂工根据实际需要负责材料的运输工作及现场清理6、材料与设备表6.2主要材料表材料械名称规格技术指标备注发兰组件￠150奥氏体不锈钢件连接座与吊杆￠20A3螺栓M20×50高强螺栓铝合金龙骨壁厚3mm挤压成型铝合金AA6063T5双面预滚涂珐搪瓷烤漆工艺处理铝合金条面板厚度0.8mm铝锰合金AA3005双面预滚涂珐搪瓷烤漆工艺处理表6.2主要施工机械表机械名称规格型号数量（台）备注托普康全站仪GPT-3002N2电子经纬仪DJD2A2激光垂直仪DZJ22托普康水准仪AT-G63无线对讲机T542820交流电焊机BX-2608冲击电钻17KW2型材切割机YZA-108手提电锯SF1-3.21210 砂轮切割机KT-9716打磨机NBJ-4247、质量控制7.1吊顶的隐蔽工程质量，应符合下列有关规定：7.1.1吊顶所用的吊件、龙骨、连接件、吊杆的材质、规格、安装位置、标高及连接方式应符合设计要求和产品的组合要求，龙骨架组装正确连接牢固，安装位置和整体安装符合图纸和设计要求。检查方法：观察，尺量检查。7.1.2龙骨架单元体组装连接点必须牢固，拼缝严密无松动，安全可靠。检查方法：观察、手板检查。7.1.3六爪接驳连接件与屋架的焊接必须将基层用角向磨光机打磨去除油漆方可焊接，连接件必须与屋架球体下焊接牢固，焊缝符合设计要求，吊杆必须垂直。检查方法：观察检查，材料合格证、材质检测报告。7.1.4六爪接驳连接件与屋架球体螺栓连接，螺栓拧入球体的有效长度必须符合设计要求。检查方法：观察，尺量检查。7.1.5吊顶所用连接件、吊杆应做防松及防锈处理。检查方法：观察检查。7.1.6吊顶工程分格线宽度、条板间距应符合设计要求，曲面弧线应流畅。检查方法：观察，拉线尺量。7.2吊顶的面板检验批工程质量主控检查项目应符合下列有关规定：7.2.1铝条板的材质、品种、规格、颜色，必须符合设计和国家标准要求。检验方法：观察，尺量检查。7.2.2吊顶的标高、分格和表面曲线起拱与弧线必须符合设计要求。检验方法：观察，尺量检查。7.2.3铝条板安装必须牢固，分格方式及分块尺寸，分格缝宽度应符合设计要求。条板纵向应顺直，起拱顺畅，弧线圆滑，边缘整齐、顺直。10 检验方法：观察和尺量检查，检查隐检记录。7.3吊顶的面板检验批工程质量一般检查项目应符合下列有关规定：7.3.1铝条板的表面应洁净、美观、色泽一致，无凹坑变形和划痕，边缘整齐。检验方法：观察。7.3.2铝条板的安装质量应符合下列规定：板面起拱合理，表面平整，曲面弧线流畅美观，拼缝顺直，分块分格宽度一致，板条顺直，拼接处平整，端头整齐。检验方法：观察，拉小线尺量。7.3.3铝条板吊顶安装的允许偏差和检验方法应符合下列要求：表7.3.3铝条板吊顶安装允许偏差和检验方法项次项目允许偏差（mm）检验方法1接缝平整度1.5用2m靠尺检查2接缝顺直度3拉5m线，用尺量3端头直线度3用2m靠尺检查4分格缝宽度2用尺量检查7.4成品保护7.4.1成品堆放控制：分类、分规格，堆放整齐、平直、下垫木；叠层堆放，上、下垫木；水平堆放，上下一致，防止变形损坏；侧向堆放，除垫木外加撑脚，防止倾覆。成品堆放地做好防霉、防污染、防锈蚀措施，成品上不让堆放其它物件。7.4.2、成品运输:做到车厢清洁、干燥，装车高度、宽度、长度符合规定，堆放科学合理；超长构件成品，配置超长架进行运输。装卸车做到轻装轻卸，捆扎牢固，防止运输及装卸散落、损坏。7.4.3、成品保护：7.4.3.1在拆、改装修架子时，注意架子回转要慢，不要碰到饰面上，架子的扣件不得乱扔，以免伤人和砸坏面板。7.4.3.2已完工的部位应设专人看管，遇有危害成品的行为应立即制止，对于造成成品损坏者应给予适当处理。10 7.4.3.3每一装饰面成活后，均按规定清理干净，进行成品质量保护工作。7.4.3.4严禁在装饰成品上涂写、敲击、刻划。7.4.3.5架子拆除作业时注意防止钢管碰撞，脚手扳轻放。8、安全措施8.1工程负责人必须全面承担施工现场的安全责任，并签定《安全责任书》。8.2严格遵守有关劳动安全法规要求，加强施工安全管理和安全教育，严格执行各项安全生产规章制度。8.3施工班组必须定期每月接受一次安全教育，提高安全意识，必须坚持防火安全培训活动，坚持焊接、油漆等危险作业进行防火安全技术交底制度，及时消除火灾隐患。8.4按规范要求设置防火分区“严禁烟火”明显标志，配备足够数量的消防水桶、防火布、接火器等消防器材，消防立管架设到脚手架作业平台，施工现场一切消防设施、装置未经批准不得擅自移动、破坏。8.5严格遵守施工用火审批制度。焊接作业等动火前，要清除附近易燃物，配备看火人员和灭火用具，电焊机外壳、焊钳与把线必须接零接地绝缘良好。8.6施工层脚手架必须通过验收合格后方可上架作业。8.7不准在工程内、库房内调配油漆、稀料，并应设置消防器材和“严禁烟火”明显标志。8.8施工现场和仓库禁止吸烟，需要吸烟者应在指定专设有防火措施的吸烟室。8.9凡从事电焊作业的人员必须持特种作业上岗证，实行持证上岗，并应使用面罩或护目镜，配戴相应的劳保用品。8.10安装吊顶用的施工机具在使用前必须进行严格检验。8.11施工人员应配备安全帽、安全带、工具袋，防止人员及物件的坠落。8.12施工现场中各种危险设施、临边部位、洞口都必须设置防护设施和明显的警告标志。8.13严禁高空抛物。运输吊顶材料时，下方应有专人看护，无关人员不得进入材料运输区。9、环保措施9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规，加强对工程材料、设备、生产垃圾的控制和治理，10 9.2严格原材料的采购，选择环保材料。首先选择无毒、无害、无污染的材料，施工中原材料的采购必须严格按照ISO9001和ISO14001的相关执行文件进行，控制材料的有害物质在规定范围内。9.3严格控制施工过程中的环境污染。在施工工程中，严格按照工地环境管理方案，控制粉尘污染、噪声污染、灯光污染。9.4施工完成后，评估施工对环境的影响，制定纠正和预防措施，促进环保体系的健全和提高。10、效益分析10.1该工法施工简单科学，施工速度快，可以满足工期紧张的需要。10.2三角型单元设计使铝条板开料后的长、短料都得到最大利用，天花结构体系的设计使天花分区统一开料尺寸，避免了原本由于网架曲率每点都不同而造成每个天花三角型单元尺寸都不同的出错浪费，严格的测量计算控制和工厂化生产，使一般类似工程3%下降为0.6%，节省了材料费。10.3设计施工简单，提高工效1/3。10.4全国各地相继兴建了许多规模宏大的公共建筑，如机场、会展中心、体育馆等，这些大空间公共建筑大都采用了多曲面网架的屋面结构形式，该成果对同类工程有较大的借鉴意义和指导作用，有较高的应用推广价值。11、应用实例北京首都国际机场3号航站楼工程是我国规模最大的国际航空港，是国家重点工程，首都标志性建筑，具有世界一流功能和特色的超大型航空枢纽工程，也是2008年奥运会最重要的配套工程，其规模宏大、举世瞩目。整个航站楼分为T3A、T3B和T3C三部分，其中T3B工程主屋面天花吊顶高42m，面积约10万平方米，整个吊顶系统安装在巨型钢网架之下，将航站楼的室内空间完全覆盖，吊顶采用半开放的金属条形板，所有条板均为南北方向，采用于屋面钢结构网架网络相协调的三角形安装单元方式，每单元由金属条板及后部支撑框架组成（支撑框架需按照屋面钢网架颜色渐变，分区做C1-C16等十六种不同的颜色），每个三角安装单元之间由一个专门设计的可调每单元之间角度的转接件相连，并由这个转接件与主体结构相连。该工程经过精心设计和施工，完成后的T3B国际港主楼双曲穹拱形网架吊顶极其壮观，钢网架及天花龙骨由两翼至核心部位由红、橙、橘红、黄色等12种色彩10 组成，和拼纹铝条面板起伏渐变，如同彩色云霞托起腾飞的巨龙。超大型网架下弦双曲面天花设计及施工技术及其工法，经科技查新为国内首创，并且创同类工程规模最大、技术难度最复杂的先例，填补了国内空白，经专家鉴定达到了国内领先水平，工程质量和观感效果得到业主及社会的广泛好评。10'