双曲面超大仿铜不锈钢门施工技术

2020-04-09张庆锐毕研超

建筑施工 2020年12期

侯磊孙浩张腾张庆锐毕研超

中建八局第二建设有限公司山东济南 250014

1 工程概况

南宁国际会展中心改扩建工程配套设施项目位于南宁市青秀区，总建筑面积158 000 m2，地下2层、局部5层、地上13层。

该工程宴会厅的双曲面不锈钢门单樘高4 m、宽4 m，单扇门的质量达到500 kg，共4樘。于2018年6月1日开始施工，7月30日完成不锈钢饰面安装并调试完毕。豪生酒店于2018年8月30日投入运营，自投入使用以来已圆满完成了第15届中国-东盟博览会的任务，并经历了数次大型演出及布展，使用功能优良，未发生任何质量问题，社会各界好评如潮。

2 重点、难点分析

1）整个门扇系统为双曲面构造，需兼顾设计要求的隔声性能和气密性，在满足门扇基本受力构造的同时，增加门扇腔体空间，用来填充隔声棉，增加门体隔声性能，此为一大难点，对深化设计提出较高要求[1]。

2）门扇超高超宽，单扇门自重达到400 kg，需考虑门扇受力合理性，兼顾美观性，同时还要考虑使用便捷性，如何满足以上基本要求，最大程度展现原设计效果，为又一难点[2]。

3）每扇门均为双曲造型，仿铜不锈钢饰面板仅厚2 mm，保证饰面板双曲面造型的平滑性和变曲率部位过渡平顺性，是门扇加工的一大难点。

4）单扇门的幅面超宽超高，仿铜不锈钢板饰面材最宽只能达到1 440 mm，在平行于门扇高度方向需合理布置分缝位置，接缝处采用密缝工艺，做到过渡自然。分缝的效果直接影响到门扇的装饰效果，为质量控制的重点[3]。

5）门扇自重大，隔声、气密性等功能要求高，这就需要门扇和门洞尺寸完美结合，门扇的加工精度和安装精度是本工程控制的重点[4]。

3 施工工艺要点

3.1 双曲面门系统深化设计

双曲面仿铜不锈钢门尺寸超大，为防止大门变形损坏，内部需采用钢衬背架设计。4个大门结构一致，以单个为一组。钢衬背架的整体设计如图1所示，其主要由两侧支撑立柱、左右弧形背架、直线段背架和中支撑立柱组成，左右对称结构。其中两侧支撑立柱和混凝土所预留的门洞高度一致，与弧形背架相连，中支撑柱为钢板及弧形背架提供中部支撑，确保整个骨架的牢固性。

图1 双曲面门系统整体构造模型

通过建立模型，计算出单扇门质量，根据门重选用相对应的轴承，确保受力合理。

3.2 骨架体系建模提料

根据初设CAD版二维图纸，确定门扇骨架系统截面尺寸及规格后，结合现场测量尺寸，运用Tekla Structures软件建模，精确绘制出每个构件的相对位置关系，确定构件的加工尺寸、开孔位置及配件尺寸等，做到构件加工有图可依，降低出错概率，提高工作效率。

3.3 门扇骨架系统构件制作

箱形钢柱构件制作流程遵循“放样号料、激光切割加工、矫正和成形、边缘加工、制孔、端部加工、钢骨构件的组装、预拼装”的顺序，具体委托专业厂家加工制作，此处不再赘述。

需要注意的是双曲面横梁切割工艺：因横梁为双曲面造型，为提高门扇施工精度，双曲面横梁采用4块钢板焊接组装的方法，切割方法同肋筋板。另外，横梁平板应留凹槽，立板应留凸槎（图2、图3），这样能精准拼装，在咬合处点焊，可大大减少焊接变形。

图2 横梁骨架加工

图3 横梁骨架局部放大

3.4 钢骨架系统的组装

为方便施工，以及避免构件在运输途中缺失，钢骨架系统及背衬板选择在厂家分单元体组装，拼装完成后，再运往现场进行安装。主要安装工序如下：

1）根据模型图纸，将每扇门分解成若干最小单元体，以最利于加工和运输为前提，根据最小单元体曲率，焊接定尺操作平台，可提高组装精度和工作效率。

2）门扇立柱分为轴承连接的立柱和对开门侧立柱，立柱采用成品冷弯矩形空心钢管。其中对开门侧立柱内预装有天地锁，在此立柱高度方向，找到立柱的1/3分割点，对应位置龙骨开矩形洞，将传动杆导向板安装在相应位置，焊接牢靠（图4）。需注意安装的传动杆导向板开口处与两端端板圆孔同心，确保天地锁传动杆顺利通过。

图4 导向板安装示意

3）组装遵循先整体后局部的施工顺序，首先将肋筋板与2个立柱焊接，对2个立柱进行定位，组成基础骨架。根据设计图纸将上下连接横梁与两侧立柱焊接，此处双曲面横梁骨架和立柱可能有错位，需进行微调，将错位在此处消化，确认无误后进行焊接，可满焊的均满焊；薄板处分段焊尽量减少形变，焊道均匀，焊接过程中严格控制误差范围和焊接质量。

4）按步骤3的焊接方法依次将剩余肋筋板、横梁骨架和内立筋焊接完毕。

5）依次组装剩余门扇单元体。

3.5 钢衬板的安装

项目选用薄型钢板作为门扇钢衬板，薄型钢板具有自重轻、易加工成形的特性，通过特定加工手段，可加工成工程所需的任何造型，同时与骨架系统结合，具有一定的抗冲击强度。

钢衬板安装过程中采用点焊临时固定，将一个单元体的所有钢衬板安装就位后，进行打磨微调，确保板块间接缝平整度和大小，然后进行满焊加固。衬板采用薄钢板，为减少焊接过程中衬板的变形，可采用退焊法和跳焊法（图5）。

图5 背衬钢板分段示意

3.6 门扇天地轴承安装

3.6.1 天地轴施工情况说明

1）经计算，单扇门的质量约400 kg，钢垫板和轴承的选择以及地轴设计、加工由计算确定。

2）地轴主要由推力球轴承、调心滚子轴承、弹性挡圈和钢垫板等构件组成，精密度为高精级加工。

3）地轴钢板制孔大小、孔间距、孔边距符合相关规范的规定。

3.6.2 施工工艺

1）依据主体钢结构轴线控制线，放出后置钢板的定位轴线，将预埋件安装位置标示于结构楼板上，包括进出位置和门扇左右位置。预埋件的定位放线要及时与主体钢柱、钢梁相印证，确保位置偏差、标高偏差控制在规范允许范围以内。

2）安装地轴，地轴安装时借助激光水平仪，只需要控制好标高即可，确保轴承碗状装置的圆心与十字叉心墨线重合（图6）。

3.7 门扇吊装（毛条安装、天地锁安装）

门扇吊装前所有后置埋板化学锚栓强度已经达到要求，地轴已经安装就位。检查门扇的钢衬板是否牢靠、平整度是否满足要求，天地锁的上下传动杆和齿条咬合并能联动，门扇的上下门轴套、封堵板、吊装转接件等配件已经组装好，无遗漏。

门扇安装就位后为竖直构件，吊装前将门扇倒运安放在靠近底部固定点。由于门安装在室内，操作空间有限，故吊装方案需根据现场实际情况确认。吊装点选在门扇固定门轴侧的立柱上，距离顶部1/3长度处，此处吊装门扇形变最小，既满足受力要求，又满足吊装空间的要求。

门扇高度4.2 m，根据现场施工条件及起吊质量，采用2 t电动卷扬机吊装。门扇吊装流程如下：

1）吊装前将门扇受力立柱的下门轴套口对准下地轴，上门轴套已固定在立柱上口，吊钩挂住吊点耳板。

2）启动卷扬机起吊，起吊要缓慢，防止起吊过快导致门扇与地面接触点出现应力集中，同时也减少门扇磕碰对门扇造成的损坏。

3）下部采用大绳通过人工微调就位后，用手动倒链将门扇慢慢降落，使门下轴套放入下地轴座碗状装置内，并用激光水平仪（结合铅垂仪）调整门扇前后左右垂直度。调整无误后，将上门轴套与门上轴咬合，满焊固定门上轴，完成吊装作业。

4）门扇起吊时不得在地面上拖拉，为避免吊起的门扇自由摆动，应在门扇底用麻绳或吊装带绑好，作为牵制溜绳的调整方向（图7）。

5）整个吊装过程门扇保持开启状态，方便吊装就位和位置调整。门扇吊装以一樘对开门为一个吊装流程，吊装完毕后才能进行整樘双开门的开启关闭调试，还能及时检查安装精度和安装方法是否合理。

图6 地轴安装完后效果

图7 牵引绳固定示意

3.8 门扇密封措施安装

所有门扇吊装并调试完毕后，进行门扇四周毛条和毛刷的安装，门扇的上、下和门轴侧采用毛刷，门锁侧采用毛条，既能保证门的气密性，也能提高门的隔声性能。

门扇由内外侧两层衬板加龙骨构成，门扇厚度达到150 mm，如果采用传统的1道密封毛条，与超大超高的门扇不协调，同时不能很好地起到气密性和隔声性能。因此采用密封毛条穿槽固定在定制铝型材上，将铝型材连同毛条采用螺钉固定在门扇上，可做多道密封毛条，与门的构造完美融合（图8、图9）。

图8 门轴侧毛刷和门锁侧毛条

图9 门扇上下毛刷固定示意

上毛刷高50 mm、下毛刷高30 mm，安装在铝型材上，铝型材拼接成曲线，长度同门扇宽度。

3.9 双曲面仿铜不锈钢饰面板安装

由于单樘门宽超过4 m，不锈钢原材料宽度不够，故在制作的时候将饰面板也进行分块加工。不锈钢饰面板的双曲面辊压加工，委托专业加工厂根据我方提供的数据，由专业人员操作完成。

在不锈钢制作完成后，进行安装，安装步骤如下：

1）不锈钢饰面板安装。由于不锈钢板块过大，仅用结构胶固定容易发生安全隐患，故在粘接的基础上对不锈钢进行焊接处理，点固后应尽快焊接，以防长时间放置变形或定位焊缝被氧化破坏。

2）焊接变形控制。首先，采用小电流、短电弧、窄焊道、快速焊接工艺，减少热输入，控制层间温度。其次，采用合理的焊接顺序，将连续焊改为分段焊，并适当改变焊接方向，合理运用跳焊法和退焊法。

3）对焊接点进行处理。在采用分段焊后，由于接头增多，对整体形象稍有破坏。因此在焊接完成之后，对焊接点进行打磨，运用原厂漆进行喷涂，将焊点全部掩盖（图10）。

图10 整体拼装示意和实物效果

3.10 密封收口处理

整樘门施工完毕后，由于门扇超高超重，构件种类多，不同材料间存在较多的交界面，为了能让这套门完美地出现在大众眼前，在门扇的深化设计中，严格制定不同材料交界处的收口方案和施工顺序：不同材料之间留有搭接余量；后道工序尽量将前面工序材料覆盖；工艺孔采用装饰帽封堵；不锈钢与毛条铝型材采用同色不锈钢条填充；饰面板拼接处不锈钢采用折边加点焊处理，现场修补焊点，杜绝可视面采用密封胶收口的原始处理方式。

以上方案的应用，使整个门系统高大雄伟，从整体看，与宴会厅和宴会前厅的装饰空间完美融合；从细节看，门扇系统曲线过渡自然，边角收口精细，将宴会厅的这套门系统精雕细琢后，做成了一副工艺品。