大空间异性金属饰面吊顶板设计与施工的过程探讨

杨诚超

（杭州萧山国际机场有限公司，浙江 杭州 311207）

1 设计理念

航站楼出发层主楼区域采用高空蚕茧艺术吊顶。吊顶中的蚕茧部位投影造型为正菱形穿孔铝板，其余部位为240mm宽弧形条板（如图1）。屋面桁架结构为多曲面结构，根据曲率的变化造成各桁架杆件的角度和高度的变化，从而实现双向曲面吊顶造型。曲面铝板加工及安装的难度，是本项目吊顶实施中的一大重点。

图1

2 供应商及吊顶材料的前期选择

2.1 供应商

选择合格的供应商是实现产品制造的第一步，供应商应具备有独立的系统研发和较强的三维设计能力，各主要构部件的工厂制作加工能力和现场安装、指导、督造的技术能力。

2.2 材料构成

吊顶支撑结构包括钢制竖向龙骨和横向龙骨及各处的连接构件，均需满足上人安装操作和吊顶系统的固定和荷载要求。本项目转换层龙骨采用镀锌钢制龙骨，型号Q235，壁厚不小于3mm，与钢制支撑结构相连接的可三维调整的转接关节采用奥氏体不锈钢整体铸造；紧固件材质采用力学性能大于三维可调整的转接关节的不锈钢材料；金属饰面板选用铝锰全金，合金牌号：AA3005或AA3015。

2.3 构件性能

吊顶系统的各部件除在满足国家一般技术指标的基础上，还应根据本项目特点在防火性能、抗腐蚀性能、声学性能、耐久性能、可拆卸性能上达到大空间公共建筑的最高标准。

3 深化设计与样板开路

3.1 深化设计的必要性

在初步选定材料构件的用材及性能前提下，接下来的工作就是将设计图转换成成品可加工图，即所谓的深化设计阶段。这一步骤在整个吊顶系统的施工过程中极其重要，主要体现在以下三点：

（1）对管理方来说，本阶段是控制整体效果体现及资金成本投入的关键点。

（2）对施工方来说，决定了吊顶系统施工工艺、施工方案的选择及工期、交叉施工作业的考证。

（3）对供应商来说，需考虑到设计产品如何在现有生产条件的许可下，大批量、快速、精确的制造及物流运输。同时，保证每一批次的不同产品在现场能够进行精确的定位组合和吊装。

3.2 系统深化

本项目在深化设计阶段通过三维建模、微积分原理分析等技术手段充分而形象的了解蚕茧细部构造、曲面比率、曲面变化率等一些理论数据，通过铝板零件图详细分析单元铝板、过渡铝板、特制铝板间的衔接关系，并邀请设计师、供应商技术人员共同研究讨论制定蚕茧造型铝板何种部位需采用特制铝板进行处理才能达到双曲面铝板效果、蚕茧平板与特制铝板的接口处理、蚕茧平板与特制铝板之前的过渡铝板与两侧之间衔接处理及相关深化节点。同时，通过分析论证蚕茧双曲面板曲面拐点，并对拐点处铝板进行特制加工，以使整个蚕茧造型曲线优美。

3.3 样板开路

此样板不仅包括施工单位在中标后现场制作的样板，同时还涵盖了潜在的合格供应商在产品出厂前完成的工厂样板。工厂样板可检验各供应商对于吊顶系统可靠性、安全性和经济性不同认知，并检验深化设计阶段产品的可实施性，以供管理方择优采用。本项目就同时邀请了四家供应商选择一个整体蚕茧作为样板区进行施工，实际反映出前期分析研究所不曾发现的一些问题，并对其进行方案研究、节点处理，最终达到和实现整个蚕茧的造型效果。

4 施工过程重点控制

4.1 放线定位

（1）以穿越蚕茧部位的两个柱子的中线为蚕茧纵轴线，以3-F1轴为蚕茧横轴线，同时以横纵轴线作为整个蚕茧铝板安装的控制线建立米字方格网，根据主、副龙骨的排布图，在地面米字格上进行弹线，确定好主、副龙骨的投影位置。

（2）通过三维建模确定蚕茧曲面的基点和拐点，基点为蚕茧造型布局点，也是整个蚕茧的板块控制点，拐点为铝板平曲面变化点，也是特制板的安装点。通过上述两点的控制是整个安装施工的基本点和出发点，也是整个蚕茧效果的灵魂点。

（3）运用红外扫描仪和经纬仪复核控制线、米字格，同时将结构杆件准确定位在地面米字格上。主龙骨的投影线和结构杆件的交汇点，即为铝板吊装点，并对每一个吊点逐一编号，运用正余弦定理，准确测算杆架的实际高度。

（4）根据吊顶完成面高度，计算出吊杆的长度，抱箍调节件使用数量和坐标调节参数。

（5）利用设计深化的三维建模图测算单元板块四个角点空间布局，几何长度，将四个角点坐标依次反映到地面米字格上。依次类推测放其余角点坐标，并利用角点间坐标复核相邻角点坐标的准确性。

（6）通过前期三维建模测算的板块几何长度，并利用专业软件核算其准确度后，铝板开始放样下单。铝板到场后根据上述几点放线定位要求，安装固定铝板。

（7）非蚕茧区的条板，通过控制条板吊顶的最低点脊线即谷线，蚕茧吊顶最高点即峰线准确定位条板，再通过微积分原理计算弧线的点位，从而控制整个吊顶的曲率。

4.2 材料下单及过程控制

针对蚕茧吊顶的复杂工艺，所有的材料在出厂前都必须采取分批分编号下单的方法，对特制铝板要进行特制模型包装，以确保在运输过程中不变形、不损坏，同时保证到场货物可根据编号进行分类储存、分类领料，以便控制材料损耗。

4.3 关键部位的处理以满足弧度效果要求

（1）对蚕茧区的穹顶部位、蚕茧区的茧尖、茧尾部位、蚕茧区块板与条板接口处采用特制双曲面板进行施工。特殊板材需开凿特制磨具，将平面铝板进行压制后，根据三维空间每组单元模块的实际尺寸定尺加工，锻造成双曲面板。同时将与蚕茧平板接口处的条板加工成曲面板，以确保整个蚕茧曲面顺滑，接口平整。

（2）整个峰谷的双波浪形曲面造型都是运用条板来实现的，此部分条板需要通过滚压实现曲面，并且板材厚度要达到2.0mm厚。此部分板块安装要注意两块条板接口处理，确保平整度及接口顺滑。

（3）蚕茧方板与条板接口的凹槽板如通过简单的铝板分段拼装来形成整个外廓造型，易造成接口的锯齿状。在经过研究分析后，采用通过开模处理来实现整个蚕茧外型曲率的顺滑，模具需按整个蚕茧的一半进行制作。

5 结语

综上分析，本项目中异性金属板的安装工程是一项集深化设计、施工管理、产品加工等为一体的综合性工程，重要节点在于深化设计及样板阶段，起着呈上起下的衔接作用。只有扎实的做好该阶段过程中的各项工作，同时结合其他过程设计与施工过程中的控制节点，才能在既呈现建筑设计理念的同时，又能保证工程造价的控制和产品、施工的可实施性。