浅谈超大空间2小时防火吊顶施工技术

荀德中，王晨霞

（中建二局装饰工程有限公司，北京 100160）

目前大型公共建筑、文旅项目及室内主题乐园项目越来越多，项目开发的单体设计规模也越来越大，单层建筑面积超过1 万m2的单体建筑如雨后春笋般的不断涌现。然而对建筑设计和建造技术来的要求来讲，从材料加工、机械设备、施工技术等各方面需要不断地创新突破，以满足项目设计要求的提高、结构的安全性和消防规范验收的合规性等。北京某主题乐园项目，对于室内超大型空间2h 防火吊顶施工，就面临较大的困境与挑战。为实现该项目的设计建造要求，我们通过研究相关规范，结合行业中相关企业产品的技术性能指标，实现了项目的设计与开发目的。

1 工程概况

北京某主题乐园项目205 建筑单体，建筑面积1.1 万m2，是某主题公园核心游乐项目之一。建筑设计高度19.65m，为钢结构形式采用金属夹芯保温板及冷弯薄壁型钢隔墙围护体系。室内钢结构马道层以下空间高12.5m，设有夹层及房中房的设备间，设备间最大长度20m，宽14m，面积达265m2。其中夹层为后勤办公、配电设备层，属于房中房构造形式。室内房间吊顶高度2 800mm，隔墙采用轻钢龙骨隔墙体。房间顶部没有混凝土结构楼板层，距吊顶完成面高度1 900mm 处有钢结构桁架马道层，该空间层有大量机电、消防、暖通等管线经过，设备间室内吊顶及建筑防火设计均要求燃烧等级满足2h 耐火极限；5 个投影室为游乐过程提供超大型高清逼真的视觉投影效果，室内投影设备价格昂贵，建筑防火设计同样为2h 耐火极限。

2 重难点分析

2.1 重点分析

1）吊顶结构的安全性是该项目实施的重点一。对于房中房的结构形式，空间跨度最大为20m，包含个别强弱电设备间，吊顶不仅要满足2h 耐火极限，同时要满足装饰性的要求且具有吸声功能。因此，在室内空间设计了2h 防火吊顶与装饰吸声吊顶双层吊顶。满足吊顶的结构自重、确保大跨度空间吊顶的安全是该吊顶施工的重点。

2）满足建筑防火设计要求，确保符合消防验收的合规性是该项目的施工建造的重点二。确保房中房的墙面、吊顶整体设计均满足2h 耐火极限。墙面采用龙骨隔墙设计，内填充厚度100mm，容重120kg／m3的防火岩棉，两侧封2层15mm 厚防火石膏板的防火构造隔墙系统，满足墙体防火设计的要求。然而，大跨度空间房中房吊顶，从防火构造上，施工特点存在很大差异。因此，符合消防验收的合规性，满足防火设计的要求，也是该吊顶施工的重点。

2.2 难点分析

根据07J905-1《防火建筑构造》图集构造，具有两方面的技术性能未能满足现有设计的要求。

1）规范图集中，现有吊顶防火耐火极限等级不高，只能达到1.5h 耐火极限。再加上吊顶上灯具、开孔等因素影响，防火性能受较大影响，而该项目的防火设计要求2h 耐火极限，防火性能指标高于现行规范的技术指标。

2）采用自撑式吊顶防火构造，结合厂家的产品防火检测报告分析，可达2h 耐火极限，但适用于跨度不大于3 500mm 的窄长空间。而项目的特点是室内超大型空间吊顶，跨度最大20m，最小跨度也有5 700mm。因此，寻求更高的耐火极限和更大的空间适用性是项目实施的技术难点。

3 施工关键技术

由于该设备间为房中房形式，采用冷弯薄壁型钢龙骨为室内隔墙，室内空间要求墙面、天棚均要求满足2h 耐火极限。墙体构造采用双层防火石膏板，隔墙内填充防火岩棉，从而达到设计的耐火极限要求。但天棚没有实质性的顶部结构，只有钢桁架马道层，距天棚1 900mm，且有大量机电、消防、暖通等管线经过。因此，需要通过深化设计天棚的构造做法，以满足防火设计规范的要求。

如利用冷弯薄壁型钢龙骨为吊顶结构主材料，再从吊顶底部增加防火石膏板的数量，形成墙顶相连的自闭合空间系统，会增加吊顶单面荷载的重量，使用吊顶龙骨受力不均，尤其对此类大跨度空间而言，龙骨选用需要经过严格的验算，经确认后满足设计要求方可实施。显然，该方式在可靠性和施工的成本角度出发均不可取。所以，选择更为轻质的防火板材料、更可靠的技术方案、适合大跨度空间的龙骨样式及吊顶结构形式是解决问题的研究方向。

3.1 材料的选择

经市场调查分析，一种无石棉硅酸盐防火板，防火性好，材质轻薄，可选择厚度9～12mm，密度118～200g／cm3。采用50mm 吊顶龙骨+吊杆、双层50mm 厚密度120kg／m3的岩棉、单层9mm 厚无石棉硅酸盐防火板组成的防火吊顶系统，总厚度118mm，经相关有资质的检测单位试验检测，其燃烧完整性及隔热性均大于120min，从构造上满足了2h耐火极限的要求。

然而项目的2h 防火吊顶的结构有异于企业提供的吊顶结构形式，最主要区别在于吊顶层上方是否有结构的混凝土楼板，能否形成完全封闭的防火防烟的闭环。由于该项目属于典型房中房结构，经与设计研究确认，对于跨度相对较小的空间，保留了该吊顶的基本防火构造，利用在冷弯薄壁钢隔墙体同时增设钢结构支撑框架，作为吊顶的主支撑体系和受力结构，吊顶龙骨采用隔墙的龙骨体系与吊顶主支撑框架相连接，形成墙顶一体非常好的、密闭的防火空间，从而满足2h 防火吊顶的耐火极限要求（图1、图2）。

图2 2h防火吊顶框架图

对于吊顶结构形式，由于吊顶的跨度越大，所用的龙骨规格越长，当发生火灾时，吊顶龙骨受高温影响，其变形就越大。因此，结合07J905-1《防火建筑构造》自撑式防火的结构形式，将大空间有效地划分为跨度不大于3 500mm的小空间，设计上适当提高吊顶C 型龙骨的挠度值，满足规范的要求。吊顶的最表面层采用15mm 厚的防火石膏板进行封闭，防止外部大空间在发生火灾时，对房中房的吊顶造成不利影响，从而形成内外空间的双重保护作用。

3.2 施工工艺流程

地面隔墙放线→制作导墙→安装墙体支撑主框架柱、梁→安装龙骨隔墙系统→吊顶龙骨系统。

4 建筑防火与装饰双层吊顶的应用

4.1 双层吊顶结构

双层吊顶的应用，即一层防火吊顶，另一层为装饰性吊顶。往往在一些室内空间，不仅需要关注保障人身安全、财产安全的防火设计。同时，还要满足装饰设计的美观性和工作环境的安静舒适。但单一层的2h 防火吊顶受防火设计等级、防火构造、技术性能等条件限制，对满足装饰设计的要求受到限制。经过设计、施工等技术探讨和研究，一种建筑防火与装饰的双层吊顶的应用孕育而生，而且可以实现很好的装饰造型应用。充分利用建筑的马道层结构，从马道层下方先设计满足强度要求的双层吊顶之钢结构转换层，完成上层2h 防火吊顶的施工，将钢结构转换层的吊杆延伸到防火吊顶高度以下100mm 范围，防火吊顶与装饰吊顶共用一个吊挂系统，当完成上部防火吊顶后，再做第二层装饰吊顶的转换层，采用40mm 矩形方通电焊施工，通过第二层的钢结构转换层，设置装饰层的吊杆，安装装饰层的吊顶轻钢龙骨，安装具有装饰功能的吸声矿棉板吊顶。实现其防火、装饰、吸声等功能的完美统一。

4.2 吊顶材料及防火构造

防火吊顶采用C 型冷弯薄壁型钢龙骨系统，转换层即为防火吊顶的钢框架层，跨度不超过2 400mm，其目的是在相同规格龙骨的条件下，提高冷弯薄壁型钢龙骨的强度稳定性能和吊顶的整体承载力，降低变形风险。顶部的吊杆与结构的桁架相连接，形成完整可靠的吊挂系统，这样所有的问题也就迎刃而解。最终确定2h 防火吊顶的具体材料和防火构造如下（图3）。

图3 防火吊顶钢框架转换层平面图系统图

1）利用钢结构桁架为主要吊顶承载结构，设置吊顶钢框架转换。吊杆支点纵横向间距不大于2 400mm。

2）采用C100 冷弯薄壁型钢为主要吊顶龙骨材料，结合自撑式防火吊顶构造，将沿长跨方向将吊杆划分多段长度不大于2 400mm 的形式，龙骨内腔填充厚度100mm、密度120kg／m3防火岩棉。龙骨之间再通过钢拉带连接起来，形成更加稳定的整体。为便于防火岩棉的铺设作业，在每根龙骨底部先安装1 块9mm 硅酸盐防火板条，防止岩棉铺设时下落，岩棉铺设完成后，吊顶底部再整体安装9mm 无石棉硅酸盐防火板，符合吊顶防火构造系统的要求，达到建筑防火2h 耐火极限。

4.3 施工工艺流程

施工工艺流程：焊接吊顶主承载框架→吊杆焊接→制作钢框架转换层→安装龙骨→安装底部防火板条→安装防火岩棉→安装吊顶底部防火板→防火板嵌缝处理→安装装饰吊顶。

1）焊接吊顶主承载框架 采用150mm×150mm×6mm 方钢管，沿短边方向设置，间距不大于2 400mm。与钢结构桁架连接，要求满焊。

2）吊杆焊接 采用80mm×40mm×5mm 矩形钢管，间距不大于1 200mm。

3）制作钢框架转换层 采用80×40×5mm矩形钢管，间距不大于2 400mm，这样将超大空间划分成宽度不大于2 400mm 的窄长空间，吊顶的整体性和稳定性显著增强。

4）安装龙骨 先安装龙骨两端的天地龙骨，再安装C100 冷弯薄壁型钢龙骨，间距400mm，安装均采用自攻螺丝固定。根据设计要求，对需要留置的洞口预先开设，洞口四周并采用龙骨进行加固处理。龙骨的底部设置钢拉带，增加整体稳定，也便于防火岩棉的安装。

5）安装底部防火板条 防火板采用与吊顶防火板相同的材料，裁成宽度规格为100mm 板条，安装于每根龙骨的底部，其主要作用在于工人在吊顶下端作业时，便于安装防火岩棉，起到承托作用。

6）安装防火岩棉 防火岩棉规格按设计要求，容重120kg／m3，填铺平整密实。

7）安装吊顶底部防火板 采用9mm 厚无石棉硅酸盐防火板，错缝安装。自攻螺丝固定，间距200mm。完成后对每颗钉眼位置进行防锈处理。对于需要预先留置的洞口封板，采用“回字形”洞口封板，避免今后发生开裂。

8）防火板嵌缝处理 采用腻子嵌缝密实处理，并压入100mm 纤维网格布，增强抗裂性能。避免火灾时出现窜烟现象。封板时，同时按设计要求，开设相应的设备预留口，待设备安装结束后，采用防火密封胶进行封堵。吊顶防火板与墙体之间的四周缝隙，采用防火胶泥进行密封处理，取得更好的防火密实的效果。图4 为2h 防火吊顶节点图示。

图4 2h防火吊顶节点图示

图5 双层吊顶图示

5 结语

室内超大空间2h 防火吊顶施工技术，结合了07J905-1《防火建筑构造》防火吊顶设计的基本原理，其突出优点在于充分结合项目现场的施工条件，将空间进行了巧妙的划分，提高吊顶的整体稳定性和强度；同时也考虑了房中房外部空间的客观情况，通过利用新型的高性能的防火材料、将隔墙体系构造应用到吊顶中，与吊顶的工艺技术相结合的方式，实现在大跨度空间中的落地实施。对于建筑防火与装饰的双层吊顶，更是一种创新的举措，防火性能佳，而且还可以实现优越的装饰性、吸声性等功能，是一种创新型吊顶施工技术。对于较大跨度、钢结构房中房的设备间、较高防火要求的建筑中且有推广与应用价值。