广场金属栏杆模块化批量加工技术的应用

2018-10-10徐欣

建筑施工 2018年6期

关键词：栏杆楼板标高

徐欣

上海市建筑装饰工程集团有限公司上海 200072

1 概述

上海迪士尼主题乐园TL311项目是迪士尼和上海通用汽车企业联合打造的项目，以相邻的创极速光轮项目的汽车为主题，营造了一个未来风格十足的展示空间。项目中，存在一组金属栏杆构件，其位于2层广场区域，顺接相邻单体（图1）。

图1 金属栏杆示意

2 现场情况介绍

1）根据图纸及业主要求，第1根大刀片栏杆的顶标高距离地面完成面2 200 mm，最后1根栏杆的顶标高距离地面完成面1 100 mm，中间栏杆顶部需要形成统一斜率的斜线。

2）广场楼板由1块水平楼板和斜坡楼板组成，即起点标高（5.5 m）与终点标高（4.8 m）不同，且中间存在转折（图2）。

图2 广场楼板形状示意

3）栏杆中间隔布置着扬声器，宽度占2根栏杆尺寸。

4）其中存在3组座椅，业主需要所有座椅面单独水平。根据地坪标高，其中1组座椅处在水平楼板，故只需座椅下部尺寸统一即可；另1组座椅部分在水平楼板，部分在斜楼板上，要求座椅面标高在楼板转折处开始变化，尺寸差根据楼板斜度确定，并需要准确定位转折点；最后1组座椅处在斜楼板上，为保证座椅面水平，需要做到前后座椅高度差与楼板斜度统一（图3）。

图3 座椅布局示意

3 前期资料

栏杆采用大刀片形式，侧向固定在平台楼板侧面，悬挑向上，起到围挡作用（图4）。

图4 栏杆立面示意

1）广场楼板位于2层标高位置，直接将不锈钢板用埋筋预埋在混凝土楼板侧面，保证埋板竖直并高出地面完成面10 cm作为饰面部分。

2）通过有效连接，将栏杆侧向固定在埋板中，间隔125 mm整齐排布，形成围挡。

在初期的设计图纸中，业主提供了栏杆剖面图纸，使用厚6 mm、宽100 mm的不锈钢板加肋板，用沉孔螺栓固定成厚40 mm的大刀片（图5）。

图5 原栏杆剖面示意

同时，栏杆与埋板通过焊接固定，但图纸表达信息不详细，需要根据具体工艺进行深化。

4 方案确定

在项目过程中，项目部一直采用模型来对构件进行模拟。通过建模，我们发现设计院提供的截面形式在实际制作完成后，其沉孔螺栓间隔出现，且正对游客，严重影响美观；而底部焊接方式在实际加工过程中，无法实现焊接工作。对此，我们及时与业主进行了沟通，并使用模型展示效果，业主迅速了解情况并采取了措施，大大提高了交流效率。

应业主要求，需要我们做到以下几点：严格按照园区其他单体栏杆样式进行制作；大刀片周身不允许有螺栓孔或者焊点出现；根部固定必须牢固可靠，且便于安装。对此，我们结合相邻区域的设计方案，依靠工厂拥有的技术条件，充分研究不锈钢工艺工法，编制有效合理的施工方案及深化节点，并且通过小样验证方案的可行性，评判最终效果是否能达到业主要求。

最后我们采用的方案为达到表面无螺栓孔无焊点的要求，选用了穿孔满焊打磨的工艺来实现（图6）。

图6 改进后栏杆剖面示意

具体操作步骤如下：

1）根据图纸深化尺寸，对不同厚度的不锈钢板材进行激光切割。主要分为3类板：Ⅰ类板——厚5 mm不锈钢侧板，平面尺寸按照栏杆立面轮廓；Ⅱ类板——厚2 mm不锈钢肋板，宽30 mm矩形长条，长度为栏杆立面轮廓向内偏移20 mm后轮廓周长；Ⅲ类板——厚2 mm不锈钢内衬板，平面尺寸按照栏杆轮廓向内偏移22 mm。

2）然后对Ⅲ类板（厚2 mm内衬板）进行打孔处理，其目的是为了实现与Ⅰ类板①焊接可在内部进行，防止外表面出现焊点。

3）将Ⅱ类板与Ⅲ类板垂直放置，围绕着Ⅲ类板进行弯曲并在内侧进行电焊连接，并适当布置肋板进行加强，保证两块板的垂直度。最终完成组合1（图7）。

图7 组合1

4）将组合1按照图纸位置居中贴在Ⅰ类板①内侧，通过预先打好的圆孔将组合1焊接在Ⅰ类板①上。

5）对Ⅰ类板②进行间距打孔，孔距轮廓边缘净距10 mm，稍稍向内偏移，避免穿孔满焊过程中焊缝影响区域扩散，在Ⅱ类板与Ⅰ类板②交接阴角出现黑色烫伤现象。然后将Ⅲ类板按照图纸位置居中贴在Ⅰ类板②内侧，通过预先打好的圆孔将Ⅲ类板焊接在Ⅰ类板②上，形成组合2。其目的是为了保证组合1与Ⅰ类板②焊接的时候，限制Ⅱ类板发生变形。

6）将组合1扣在组合2上，并通过预先打好的孔进行沉孔满焊（图8），图8中圆圈所示即为沉孔满焊效果。

7）对完成雏形再次进行机器打磨，得到最终业主需要的效果。

针对底部安装方式，我们也结合了现场环境，根据工艺工法，选择了预先焊接配合现场螺栓固定的方法（图9）。

图8 大刀片雏形

图9 底部固定节点剖面示意

其基本思路步骤如下：

1）在上面栏杆的基础上，根据图纸位置，将预先打好沉头螺栓孔的不锈钢板焊接到栏杆底部，形成基座。

2）在现场施工过程中，将预先钻孔攻丝的厚18 mm不锈钢板焊接到预埋板上。

3）栏杆通过沉头螺栓固定在预埋板上。使用3M双面胶将厚1.5 mm的不锈钢板贴在基座外侧，形成整体统一的饰面外观效果。

由于业主对栏杆外观有非常严格的要求，需要在拼接处做到致密整齐，所以需要我们对每一个尺寸都精确严谨。对此，我们采用了模型模拟，将所涉及的所有构件进行绘制。如此做存在两大优势：

1）通过建模，可以预先使用模型模拟外观效果，通过模型与业主沟通，使得问题更加直观明显。而业主在观看模型的过程中，基本上能确定效果是否能够达到他们的要求，即便需要调整修改，也可以在计算机中模拟，既高效准确，又节约人力物力。最终得到一个有效的模型mockup模拟。可见使用模型，能有效节约成本，提高工作效率。

2）在根据完成的模型，对模型进行拆解，得到各部分的尺寸、数量等信息，校对图纸深化内容，防止图纸深化的纰漏情况出现。

在完成并通过了小样制作后，基本确定了制作工艺。

5 模块化批量加工

基于现场情况及业主要求，我们加工的每一根栏杆都需要不同的尺寸。我们将168根栏杆进行如下处理：

1）根据情况对栏杆进行分组，168根栏杆可分为普通造型加座椅栏杆163根和扬声器栏杆5根。普通造型加座椅栏杆又可按所处位置分为水平楼板处不带座椅栏杆16根、带座椅栏杆34根，斜楼板处不带座椅栏杆97根、带座椅栏杆16根。针对以上分组，进行简要分析：

① 扬声器栏杆因为数量较少，尺寸统一度较差，故单独处理。

② 将剩余所有栏杆按照普通做法进行加工生产，对栏杆高度尺寸等差变化，根据楼板情况，调整公差，保证在统一基座安装方式的情况下，栏杆顶标高能统一斜率。

③ 在栏杆制作过程中，按照编号位置，对处于座椅位置的栏杆进行座椅面的焊接工作。

2）对所有栏杆进行编号，并绘制准确的CAD轮廓图纸作为外加工图纸，以便配合工厂激光切割。

3）对应编号和图纸尺寸，进行栏杆的安装生产。

为了确保初期深化设计的准确性，在设计初期，我们就对栏杆进行了模型模拟，通过参数化对每一根栏杆都进行了排布，严格按照业主要求进行布置。在整体效果得到认可之后，直接在软件中导出每一根栏杆的高度信息，对图纸尺寸进行核对，确保外加工单的准确可靠。考虑到每一根栏杆的尺寸互不相同，而材料采用了厚5 mm的316L不锈钢非常规构件，对设备的要求比较严格，加工周期较大；而工艺的复杂，需要协调不同厂家（激光切割，构件拼装，拉丝打磨）进行有效配合，这也导致了产品加工周期非常长。所以为了避免过程中出错，前期准备工作相当重要。

综上所述，最终栏杆的实施过程概括如下：

1）前期设计充分解剖栏杆各部分，分类并统计尺寸信息及数量，编制加工图。

2）根据加工图下单下料，做好编号及正反面标注，直接外加工各部分零件。

3）在严格的时间把控下，将每部分零件产品精确到“天”运回工厂并进行拼装，拼装过程中，技术人员按照加工图，从组件类别中选择对应配件进行组装。

4）完成组装过程中，再成批送到拉丝工厂进行打磨拉丝。

5）成品保护，装车，按计划运输至项目现场安装。

在这样流水化加工生产的过程中，需要做到以下几点，才能使得程序准确有效：

1）前期设计工作需要细致准确，构件拆分考虑充分。由于采用了厚5 mm不锈钢板，过程中再加工处理的可能性几乎为零；而业主对外观效果的挑剔，不允许我们在生产过程中再进行纠错处理。

2）在程序流通过程中，对每一个零件需要进行编号处理，并确保过程中编号能够一直保持，对于一些非对称构件，需要进行严格的正反面标注，避免过程中信息不详导致加工产品错误。

3）由于分零件加工，需要严格控制每一个零件的加工周期，任何一个零件的延误会导致整个流程的停滞。

流水线生产模式，能有效提高生产效率，提高生产质量，但前提需要有一个合理有效的运作流程及机制来规范生产。

6 落实措施

为配合现场紧张的工期，同时保证各部分零件，我们还编制了详尽的外加工计划表，以此监管所有的材料加工进度。在前期花费了大量人力物力来编制合理的生产加工方案，我们需要有效的管理来为生产保驾护航，不然势必导致生产工作前功尽弃。我们对近170根栏杆进行分组，对每一组的生产细化到零件的下料、加工、进厂时间等每一个环节都把控到位，确保生产流程井然有序得高效运作。过程中发现问题，及时解决或调整，从宏观上把控生产，尽可能减少流程损耗。