基于BIM技术的双曲面异形铝板吊顶施工技术研究

薛广尉

中建海峡建设发展有限公司，福建 福州 350015

随着国家影响力的扩大，国家举办大型国际会议也逐步增多，加快了大型公共建筑的建设进度，如会议中心、主题会址、综合场馆的兴建。这些大型公共建筑大都采用了大曲面钢结构空间网架屋面形式，创新了网架下弦的大空间吊顶技术，促进了建筑装饰施工技术的提高[1]。

世界妈祖文化论坛永久性会址旅游项目的大规模双曲面异形铝板吊顶系统具有装饰线条优美、波浪起伏的吊顶造型。优美的弧线与建筑外立面帷幔吊顶弧线高度拟合，但是传统的二维CAD图纸无法有效表达与设计双曲的吊顶外形，因此双曲吊顶的测量放样和施工质量控制成为该工程装饰施工的重大难题。最终，该工程采用BIM技术进行双曲面异形铝板吊顶深化设计与施工，实现了快速导出加工图与施工图的目标。

1 施工技术原理

大规模双曲面异形铝板吊顶系统的施工技术原理如下：（1）经过计算机立体空间提取数据总计超过235个测量点，形成可测量数据化的CAD图纸及异形铝单板加工图；（2）对吊顶安装前对定位轴线上的数据进行整理，形成吊顶网格定位高度图；（3）按照吊顶网格定位高度图进行网格放线与吊顶曲面施工，利用单曲面的异形铝板实现双曲面吊顶的装饰效果。双曲面异形铝板吊顶施工原理图如图1所示。

图1 双曲面异形铝板吊顶施工原理图

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程图

2.2 操作要点

（1）设计准备。以CAD二维平面图纸及已完成建筑的钢结构模型为基础进行BIM建模，如图3所示。

图3 双曲面异形铝板吊顶BIM建模效果图

完成各专业管线管道布置后，确定吊顶模型。通过模型导出可测量数据化的CAD图纸和吊顶网格定位高度图，同步导出放样轴线控制网，依据工艺流程，生成具有施工指导作用的各构配件尺寸加工图。

针对双曲弧度变化较大的部位，按照面、线、点的分解思路，将复杂双曲面分离成单曲平面，再将单曲平面分解成独立标高点，这些独立标高点即为施工控制标高。在满足精度要求的情况下，按照固定尺寸间距进行多次剖面，形成各剖面详图[2]。每个剖面图形成独立的标高控制体系，实现单曲二维平面组合成双曲的三维立体空间效果，对定位网轴线上的吊顶精确数据进行分解，如图4、图5所示。

图4 双曲面吊顶剖面位置定位图

图5 双曲面吊顶剖面图

（2）材料准备。根据BIM模型，导出异形铝单板加工料单，铝单板在加工工厂内分段加工，并逐一编号，严格控制成品质量，保证安装完成后的吊顶弧度均匀。构配件的运输采用专用包装箱，严格做好成品在运输过程中的保护，材料进场后按编号逐一码放，避免混淆。

（3）测量放线。①根据现场实际情况实地移交基准轴线、基准标高；②对移交的基准线进行偏差测量，根据测量结果，确定基准线准确性。复核基准线无误后，进行控制轴线放样，控制轴线用墨线弹至地面，并做好标记；③以控制轴线为基准，利用激光水平仪，将控制线引至钢结构屋面网架下弦，并做好标记；④根据控制线和施工图弹好吊杆悬挂点，并做好标记；⑤将基准标高，引测到墙面、柱面及增设的标杆上，根据吊顶剖面详图标记出弧度吊顶的端头控制标高。

（4）转换层骨架安装。①根据放线位置，先进行转换层骨架的吊杆安装。吊杆采用L50mm×4mm角钢，根据施工图现场裁切不同长度的角钢，并按施工图编号安装角钢；②吊杆焊接前，先对钢结构的焊接点位置，进行打磨处理，将防锈漆磨除，露出光亮金属面；③吊杆安装过程中，依据编号将吊杆焊接在钢屋面网架的下弦杆上；④角钢焊接采用双面焊缝，焊接过程中控制好角钢焊接的垂直度，保证角钢竖直、纵横向的角钢平行，严禁歪斜；⑤焊接完成后，报监理进行隐蔽验收，并对焊接缝进行防锈处理；⑥在转换层主龙骨上焊接L100mm×50mm方钢；⑦在主龙骨上焊接L50mm×4mm角钢作为石膏板吊杆受力骨架；⑧根据深化设计图，在主龙骨上进行精确定位，将异形铝板单板的吊点位置在主龙骨上进行标记，在主龙骨上焊接L50mm×4mm角钢作为铝单板吊顶受力骨架。

（5）穿孔吸音石膏板吊顶骨架安装。①通过角钢次龙骨上的穿孔，安装φ8mm吊杆；②组装C型50mm主骨架，间距为1000mm，主龙骨之间采用对接连接；③根据标高控制参数，通过吊杆上的螺栓调整弧度主龙骨的高度，使弧度满足设计要求；④在弧度主龙骨上，安装龙骨吊挂件，在龙骨吊挂件上扣上石膏板吊顶C型50mm次龙骨；⑤在安装龙骨的同时，检修口照明灯、喷淋头通风篦子等部位，应按施工图纸要求留出位置。若发现预留口与主次龙骨发生碰撞的，要及时调整局部位置，在检修口的四周加设封边横撑龙骨，主龙骨应加设吊杆；⑥在主次龙骨安装过程中，同步进行吊顶内部机电安装工程，以及管线、线路端口的安装与检查；⑦主次龙骨、机电管线安装完成后，进行隐蔽验收。

（6）穿孔吸音石膏板安装。①在C型次龙骨之间填塞50mm厚的防火岩棉，防火岩棉要求厚度均匀，拼缝严密，表面平整；②防火岩棉填塞完成后，进行隐蔽验收，并做详细的隐蔽验收记录，及时整改局部不合格位置，保证防火岩棉的施工质量，各种电缆管线、灯架、管道等设备施工完毕后应进行调试；③通过自攻螺丝将穿孔吸音石膏板固定在吊顶龙骨上，石膏板的四边均固定在龙骨或者横撑上，保证四角不翘曲；④对机电管线端口、通风口处的穿孔石膏板进行取孔，点位复核；⑤穿孔吸音石膏板拼缝进行嵌缝处理，首先张贴嵌缝纸带，然后涂刮嵌缝石膏；⑥在穿孔石膏板上喷涂金色防霉乳胶漆；⑦在穿孔吸音石膏板上安装管线端口的面板、通风口百叶。

（7）铝方通吊顶安装。①将φ8mm铝方通吊杆的上端与角钢骨架固定；②根据BIM模型导出标高点位图，在异形铝单板吊点位置控制铝单板的安装高度；③通过调整吊杆上的螺栓，控制异形铝单板的高度，使同一条弧线上的异形铝单板弧度平顺均匀；④采用自攻螺丝对两段异形铝单板进行连接加固；⑤对铝方通的安装位置和标高进行复核，不平顺处采用吊杆上的调节螺母进行精确微调；⑥安装完成后，揭除铝单板表面保护膜，并组织验收。

3 质量控制

3.1 质量控制标准

吊顶安装允许偏差如表1所示。

表1 铝单板吊顶施工质量检测项目、允许偏差及检验方法

3.2 质量保证措施

（1）饰面材料与龙骨的搭接宽度应大于龙骨受力面宽度的2/3，保证饰面材料安装的牢固可靠。（2）金属吊杆、龙骨表面进行防腐处理，吊杆、龙骨的安装符合设计要求。（3）确保焊缝质量，对现场焊接焊缝进行跟踪检查，保证除污、除锈、防腐处理到位。（4）石膏板吊顶上的灯具、烟感器、喷淋头、风口蓖子等设备翘曲的位置应设置合理、美观，与饰面板的交接应吻合、严密。（5）吊顶内填充的吸声材料应有防散落措施。（6）安装龙骨时，严格按水平标准线和规方线组装周边骨架。受力节点应装订严密、牢固，保证龙骨的整体刚度。龙骨的尺寸应符合设计要求，纵横拱度均匀。吊顶龙骨严禁有硬弯，通过切槽形成弧度[3]。（7）为避免主龙骨向一边倾斜，相邻龙骨接头须错开设置。龙骨安装完毕，应经检查合格后再安装饰面板，龙骨分格的几何尺寸必须符合设计要求和饰面板块的模数[4]。（8）吊顶内各专业施工完毕并验收合格后方可进行穿孔吸音石膏板的安装。

4 效益分析

采用双曲异形铝板吊顶，通过BIM技术进行虚拟施工，达到了设计要求的装饰效果并将各种设计问题、碰撞冲突消化在深化设计阶段，实现了多专业的设计整合，降低了管理成本。在复杂多曲面的吊顶系统施工中，显著降低了返工率，实现了一次成型、一次成优，节约了工期，减少了材料损耗，降低了建设成本。

5 结束语

双曲面异形铝板吊顶系统施工技术以BIM技术为核心，利用BIM技术导出的施工图与材料加工图控制吊杆标高点，形成满足要求的单曲异形铝板吊顶弧度，最终完成双曲异形铝板吊顶系统施工。该技术使复杂多曲面的吊顶系统施工工效提高了约30%，降低造价20%，实现了一次成型、一次成优，起到节约工期、减少材料损耗、降低建设成本的作用，值得参考和推广。