81 米跨钢连廊室外吊顶施工技术及优化方案探讨

陈云峰

0 引言

建筑工程施工中存在各种各样的复杂工况，随着时代的发展，建筑形式种类繁多，技术手段愈加先进，如超高层建筑、双曲面建筑、大悬挑结构，人类在探索的道路上不断前进。

住建部在2015 年出台了《建筑产业现代化发展纲要》，2016 年开始全面推广装配式建筑，建筑主体结构工程中墙板、梁柱、楼梯等均进行了不断探索，并得到广泛的推广应用。经过近6 年的实践，装配式施工的优点是显而易见的，对于提高施工质量，优化施工工期，尤其是解决安全生产的痛点问题，有着良好的效果。2020 年，住房和城乡建设部，教育部，科技部，工业和信息化部等九部委联合印发《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》，进一步明确了从多方位加快推进建筑工业化的若干措施和意见。

建筑装饰装修工程，尤其是室外幕墙工程，单元挂装技术已经非常成熟，从设计到施工均有成熟的经验。本文研究基于大跨钢连廊复杂施工工况的项目特点，运用BIM 技术管理方法，实现全过程管理，为该类型项目如何进行装配式施工提供了经验。

1 工程概况

苏地2019-WG-53 号地块（苏州阳澄湖景区配套酒店项目）位于苏州市相城区高铁新城，建成后是一间五星级标准的酒店，并且将来要承担苏州市两会召开的重任，酒店客房数量自然间为1 656 间，钥匙间为1 518 间。项目总建筑面积299 071.74m2。其中1#主楼建筑面积200 827.05m2，建筑幕墙高度97.8m，1#主楼分为南、北塔楼，南北塔楼之间通过81m跨钢连廊连接贯通，连廊总高度21.7m，宽度22m，吊顶底标高76.1m。该连廊从跨度、宽度、高度、自重等方面综合评级，堪称亚洲第一钢连廊。建筑立面如图1 所示。

图1 建筑立面图

2 连廊吊顶平面、剖面图

钢结构连廊吊顶中间区域采用25mm 厚蜂窝铝板[1]，边部采用圆弧夹胶玻璃与立面玻璃幕墙完成衔接，吊顶内设计有隐藏式造型灯带和点光源。吊顶完成面距离上一层楼板3.6m，楼面采用钢质瓦楞板混凝土楼板，局部采用透明玻璃。吊顶平面如图2 所示，剖面如图3、4 所示。

图2 吊顶平面图

图3 吊顶剖面图（一）

图4 吊顶剖面图（二）

3 连廊主体钢结构施工方法

连廊主体采用钢结构，钢结构总自重约2 600t，施工方法采用整体提升式。首先在连廊设计位置对应地面搭设胎架，对工厂预加工完成的钢结构部件进行拼接，搭建完成后，通过设置在屋顶的液压提升装置进行整体提升，提升到设计标高后，滑移到设计位置的牛腿上，整体提升完毕如图5 所示。

图5 钢结构连廊整体提升

4 连廊吊顶施工难点

钢连廊的巨型体量以及其所在标高决定了此处室外吊顶施工不具备采用传统施工措施的条件，如满堂脚手架等。

建筑平面上，连廊下部位置为4 层报告厅屋面，在钢连廊整体提升完毕后，主体结构开始对裙房部分进行施工，报告厅屋顶为钢结构体系，因此周边条件决定了吊顶无法采用工程登高设备进行施工作业。

该分部工程的整个设计和施工过程将必须采用装配化施工的理念，将大部分的施工作业在车间完成装配，现场进行组装，这将是工程成与败的关键。

钢连廊位于南北塔楼的中间部位，下部镂空，此处会形成俗称的“穿堂风”效应，吊装过程的施工安全组织是重中之重。

5 连廊吊顶结构设计

根据图3、4，连廊吊顶完成面距离上一层楼面3.6m，主体结构钢梁高度为1m，从主体结构钢梁底部起，吊顶安装总高度达到了2.6m，从结构的角度，吊顶面板安装并不是常规的檩条的概念，而是首先需要设计钢结构转换层，再进行檩条和面板等安装。吊顶转换层钢结构轴侧图如图6 所示。转换层钢结构主要包括：刚性[2]吊 柱120×120×6×6钢方管、平面主龙骨H200×200×8×12 工字钢、φ16 拉结钢筋、边部弧形龙骨200×100×6×6 钢方管。

图6 吊顶转换层钢结构轴侧图

6 吊装施工思路

根据前文所述，吊顶分为转换层钢结构和吊顶面板两大部分，本次吊装施工方案是首先完成转换层钢结构的拼装，利用拼装完成的转换层钢结构形成施工平台，完成面板单元的拼装。

7 预埋短柱

根据实际施工条件，吊柱和平面主龙骨无法同步安装到主体钢结构上，与主体钢结构同步提升。刚性吊柱固定在主体钢结构梁下，与钢梁采用焊接固定，如果连廊主体提升完毕后再进行吊杆安装，吊杆与主体钢梁的连接节点焊缝将全部是“仰焊”操作，且为高空作业，施工人员安全得不到保证，焊接质量更加得不到保证。施工中对设计进行了优化，连廊在地面拼装时在吊柱对应位置预埋短柱，短柱与主钢梁焊接固定。吊柱与短柱连接采用高强螺栓连接。预埋短柱平面布置如图7 所示、预埋短柱节点如图8 所示、预埋短柱现场施工如图9 所示。

图7 短柱平面布置图

图8 预埋短柱节点图

图9 预埋现场施工

8 吊装钢结构

8.1 定制吊篮

完成连廊吊顶转换层钢结构安装，有部分零星工作是需要在施工面上完成的，如吊柱连接螺栓、施工完成后的清洁、检查等，为顺利完成这些工作，本工程特别定制了两台26m 长铝合金吊篮，吊篮设置行走轨道，根据施工面不同，进行平移，如图10、11 所示。

图10 吊篮剖面图

图11 行走式悬挂机构

8.2 顶部楼板预留吊装孔

钢结构连廊整体吊装完毕后，出于各专业施工需要以及安全原因，楼面需要立即开展混凝土楼板浇筑，工序上室外吊顶是在楼板浇筑之后的，为保证后期吊装需要，根据板块的分格大小，在楼板平面上进行定位，在混凝土内预埋了φ50 PVC 管，预留钢丝绳吊装孔。

8.3 组合U 型钢架

根部吊顶檩条布置图，如图6 所示，施工中将檩条和吊杆分成了若干U 型钢架，如图12 所示，在地面完成U 型钢架的焊接，螺栓拼接固定。U 型钢架制作完毕后，分批次进行吊装，吊装中采用缆风绳固定钢架，辅助吊篮对吊杆固定高强螺栓，并调整完毕。

图12 U 型钢架

U 型钢架吊装完成后，形成了共计4 条U型马道，在马道及相邻马道上铺设施工厚木板，并在临空处安装防护网，形成了一个可上人的施工平台，在这个施工平台上可以顺利完成U 型钢架间的檩条、拉结筋、边部玻璃弧形龙骨等施工内容。

9 吊装面板

根据图2，连廊吊顶中间区域为蜂窝铝板，其分格尺寸为2.5m×2.25m，两侧边为圆弧形玻璃，弧长4.5m，半径2.85m。根据吊顶分格，每个分格为一个独立单元板块，板块与板块之间采用三元乙丙橡胶条压接密封。如图13、14、15 所示。

图13 标准板块

图14 标准板块节点

图15 标准板块节点

所有单元板块的固定全部是在吊顶内部施工固定的，通过预钻不同方向的长条孔和固定螺杆实现了上下左右三维可调，无需在室外进行操作。值得注意的是，由于主体采用钢结构体系，在混凝土楼板浇筑、后期幕墙、内装、机电等专业进场施工后，钢结构存在一定的变形，为防止吊顶H 型钢受到主梁变形带来的应力作用，檩条在钢结构主梁方向的连接一定要注意水平方向的释放。

本工程通过在水平主龙骨的一端做长条孔释放应力作用，如图16 所示。

图16 标准板块接缝节点

边部圆弧玻璃同样采用单元式安装，玻璃采用铝合金转换型材和结构胶固定在钢架上，每个分格都是独立的单元板块，吊装后，在图17 中节点1 和节点2 的位置采用螺栓固定在预埋在主体钢架的节点上。单元板块拼缝如图18 所示。

图17 圆弧玻璃标准板块

图18 圆弧玻璃标准板块接缝

10 成品检查

所有单元板块吊装完毕后，采用铝合金吊篮对吊顶进行逐排检查，对可能存在的施工瑕疵进行调整。

11 维修和更换

连廊吊顶内部设计有桥架管线等机电专业设备，同时吊顶内集成了室外泛光照明专业的灯具管线等，为满足后期检修需要，吊顶内部钢架上设计有满铺钢筋网片，用于检修。

蜂窝铝板单元板块后期一般不会出现损坏的问题，但是边部圆形玻璃单元板块必然存在玻璃爆裂的可能。首先玻璃基片选择了自爆率极低的超白玻璃，超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，由于超白玻璃原材料中一般含有NiS 等杂质较少，在原料熔化过程中控制的精细，使超白玻璃相对普通玻璃具有更加均一的成分，其内部杂质更少，从而大大降低了钢化后可能自爆的几率。

如果出现板块损坏，由于所有板块都是互相独立的，更换相对便捷，只需单独拆除损坏的板块，下放至地面，更换面板后重复吊装作业即可。

12 结论

本文通过对81m 跨钢连廊室外吊顶幕墙施工的跟踪调查和研究，从设计源头上采用装配式工艺进行节点设计，在落地实施过程中，通过预埋，工厂拼装，吊装等过程进行工序组织，实现了该分部分项工厂零安全事故、提质保量、文明施工的预期目标。

随着我国农民工呈老龄化趋势，日趋上升的人工成本，传统的工地拼装工艺已经很难得到安全保证和质量保证，走向装配化施工是一个必然的路径，一个项目从项目立项、资金投入、设计等前期工作就应该着力推动装配化施工的实施，提升项目的综合效益和长期发展潜能。