高大空间双曲菱形肌理单元大吊顶的施工

于秀斌 鄢全科 封 锐 李志瑞

中国建筑第八工程局有限公司 上海 201204

工程实践中，复杂体型建筑设计越来越多，装饰曲面也日益丰富多彩，曲面吊顶由于受加工制作、安装定位等因素影响，设计及施工都面临很大的挑战[1-2]。杭州萧山国际机场工程在航站楼主楼吊顶施工过程中，对大型双曲铝板吊顶的安装施工进行了探索。

1 项目背景

1.1设计理念

杭州萧山国际机场三期项目航站楼大厅吊顶为复杂形态双曲三维吊顶（图1），外观要求整齐、连续、完整。主要采用异形弯曲蜂窝板吊顶面板，拟合大吊顶的曲面形态。各个蜂窝板面板外形尺寸、弯曲弧度不断变化，形态较复杂，施工难度大。

图1 航站楼出发大厅室内效果图

1.2菱形单元设计

主屋面吊顶为菱形肌理单元，随着主屋面曲率、倾斜角度的变化，单元的空间尺寸也在不断地变化。

1.2.1 铝板要求

吊顶铝板面板材料选用超微孔吸声铝合金蜂窝铝板，厚度为12 mm（面板厚1.0 mm高漫反射涂层铝板＋厚10.3 mm蜂窝芯＋底板厚0.7 mm聚酯预滚涂铝板），面板孔径3 mm，穿孔率13%。蜂窝芯基材采用经防腐处理的AA3003H18铝箔制造，壁厚0.08 mm，蜂窝边长10 mm，表面有激光微孔处理。面板及背板铝材采用AA3003H26铝合金材料。

1.2.2 分缝设计

菱形单元铝板板缝宽缝30 mm，细缝5 mm，采用直缝排（图2）。

图2 菱形单元分缝

1.2.3 节点设计

与钢结构的连接及三维调节系统：三维可调节的基本原理就是空间球铰接，可实现不同部位曲率的变化，多维可调节角度，配以M24螺杆，可实现z方向的自由调节，4个外伸臂，在x、y平面内实现夹角的调整，增加的弧形长条孔，又增加了一维的调节，爪件配件采用SUS304材质铸造成形，各组件之间采用高强螺栓组配。

龙骨转换层：主龙骨采用100 mm×50 mm×5 mm的矩形镀锌钢，主龙骨与副龙骨之间通过专用可调节抱箍件（图3）固定。

图3 抱箍系统模型

1.3施工重难点分析

1.3.1 安全管控

主屋面双曲面吊顶系统面积约7万 m2，高处作业点多，安全防护难度大，存在高空坠落、高空坠物打击、交叉作业等多项重大安全危险源。

1.3.2 点位精准控制

已完成钢结构可能存在偏差，影响铝板安装节点，同时铝板为双曲蜂窝铝板，每个点位都是三位空间点位定位，安装过程定位困难。

1.3.3 质量管控

大吊顶双曲蜂窝铝板体量大、弧度大，为确保铝板弯曲顺滑流畅，需提高材料采购质量，确保材料到场满足模型下单尺寸。

2 菱形单元整体提升施工技术及工艺流程

菱形单元施工工艺：测量放线及BIM建模→抱箍系统安装→主龙骨安装及复测→副龙骨安装及复测→面层铝板安装→收边收口。

2.1测量放线及BIM建模

以该工程已有控制点作为本次平面控制的起算数据，对所提供的坐标按规范要求进行方向值、边长等各项要素检测，对检测成果数据进行精度分析，成果符合规范要求后，再按施工现场的条件情况布设控制网，运用三维扫描技术对卸载完的钢结构进行扫描，与各单位确定统一控制点，确认统一模型，根据最终确认的模型进行建模，为后续施工提供依据。

2.2抱箍系统安装

根据抱箍节点，采用16#螺栓将弧形抱箍件和配套耳板固定于预留支托上，耳板可以和100 mm×50 mm×5 mm主龙骨连接。

2.3主龙骨安装及复测

抱箍系统完成后，在地面将100 mm×50 mm×5 mm方矩管特定位置打孔，用12#螺栓将龙骨固定在抱箍耳板上，横撑主龙骨用L形转向节和12#配套螺栓固定。根据模型提取主龙骨安装点位，用全站仪进行点位复测，对主龙骨进行位置调整，确保安装位置准确。

2.4副龙骨安装及复测

主龙骨安装完成后，根据模型点位将5 0 m m×50 mm×3 mm副龙骨位置大致确定，用专用连接杆和U形抱箍件进行固定连接。根据模型提取副龙骨安装点位，用全站仪进行复测，调整副龙骨位置，确保安装位置准确。

2.5面层铝板安装

副龙骨安装完成后，面层双曲蜂窝铝板安装点位根据模型提取点位数据进行定位，用全站仪实时把控，为将铝板加工及安装误差消除，面板安装时优先安装十字定位铝板，十字定位铝板分区定位，将铝板加工、安装误差消耗在每个分区内的宽缝处，从中部起按宽缝30 mm、细缝5 mm要求，顺序安装剩余铝板，确保整体安装满足要求。

2.6收边收口

铝板板缝之间采用专用压条进行铆钉固定，对不顺滑的板块进行调整。

3 菱形单元反吊施工技术

吊顶一般采用满堂脚手架、滑移脚手架、空中滑移平台、机械辅助施工这4种。考虑到本工程的施工难点，以及满堂脚手架及活动式脚手架搭设面积大、受高度限制、施工效率低等缺点，选择反吊操作及高空车机械辅助施工的方法更适合本工程吊顶施工。

反吊法施工对场地要求低，能实现空间立体交叉作业，施工效率高，施工安全性高，能保证工期按时完成。

施工工艺：转换层吊装→副龙骨吊装→面板吊装→面板固定。

4 重难点解决措施

4.1安全管控

本工程存在大量的高空作业，为减少高空作业的风险，尽量采用地面拼装后整体吊装，将大部分的工作安排在地面上组配，连接件的安装、爪件的安装、主副龙骨的安装、吊装盘的安装，均属于高空作业，该部分工作采用高空车辅助施工。

在桁架上适当位置绑扎φ8 mm钢丝绳，钢丝绳连接点间距与吊顶面层间距保持一致。此钢丝绳起到安全防护作用，也称为生命线。工人在操作时，安全带必须挂在钢丝绳上，防止坠落。构件安装完成后，继续安装钢龙骨。钢龙骨安装完成后，在保证钢龙骨强度的前提下，局部铺设木板，作为工作平台，工人在平台上安装吊顶板。遇到倾斜角度大于15°时，平台与钢桁架用钢丝绳可靠连接，保证工作平台的稳定性。

4.2全站仪实时跟踪

已完工钢结构的偏差测量：所有的节点必须逐一测量分析偏差，相邻区域之间还需要进行合模等措施，在施工焊接前必须复查，并做好明显标识，以便复测。安装点位必须精确到位，全程采用全站仪实时定位追踪，由于现场钢结构的移交区域时间不一致，钢结构安装误差不稳定。

4.3质量管控措施

菱形肌理单元双曲蜂窝铝板的生产全过程，从胎模到安装，实施BIM下单、厂家指导、成品基层钢架、铝板尺寸复核、胎模复核，安装过程中全站仪实时定位，寻找有经验的安装队伍，确保模型与现场偏差在误差范围内。

5 结语

1）反吊施工技术可以在施工过程中有效保证施工工人安全，提高施工效率。

2）精确三维实时定位、三维扫描技术应用相结合解决安装精度问题。

3）整体提升方案主要安装作业在地面完成，有利于提升单元的误差控制。