装配式抗震支架异形曲面铝板吊顶施工技术

李奇志 漆佳欣 覃昌吼 黄 俊 陈 之

中国建筑第二工程局有限公司华南分公司 广东 深圳 518048

1 工程概况

珠海市横琴口岸通关大厅总建筑面积294 233 m2，地上4层、地下3层。地上4层用于通关大厅及配套商业，地下3层用于客运站及停车库。计划把横琴口岸打造为通关服务水平高、功能服务设施完善的集口岸通关服务、城市综合交通枢纽及配套商业为一体的横琴新区标志性城市功能综合体。通关大厅结构净高9 m，吊顶设计净高5～7 m，吊顶采用六边形铝板曲面错位拼接，整体呈波浪形，营造出海洋波浪的设计效果（图1）。吊顶上方有各类管线穿过，以矩形风管为主，还包括给排水管、线管、电缆等。机电管线排布设计最大跨度3.5 m。天花吊顶上需嵌入各类灯具、监控设备、消防设备、音响设备等。

图1 通关大厅铝板曲面吊顶效果图

横琴口岸为国内最大的陆路通关口岸，设计方案要求吊顶具备抗震性能，另考虑到吊顶上方有各类管线穿过，要求吊顶支架间距较大。根据设计方案，曲面吊顶纵向支架平均跨度3.0 m，横向平均跨度2.5 m。但吊顶设计为曲面造型，这意味着需要较密的吊杆，因此吊顶支架需采用转换层，即楼板下方先安装一层过渡性的支架，该支架跨度较大，可供各类管线穿越，转换层支架的下方再安装曲面吊顶的吊杆系统，满足曲面吊顶的安装需求。

2 施工重、难点

1）通关大厅施工工期非常紧，施工进度要求机电管线安装与曲面吊顶转换层支架同期完工。吊顶上空管线密布，如何协调机电管线的安装与吊顶转换层支架安装是施工难点。

2）吊顶为不规则波浪曲线造型，各类灯具、监控设备、消防设备、音响设备等末端设备安装困难。

3）吊顶每块单元板尺寸均有差异，板面开孔数量大，精度要求极高。

4）传统的吊顶转换层支架施工工艺，采用角钢或方通满铺焊接，间距1 000 mm，然而1 m的跨度无法避开跨度较大的桥架及管线，大量的动火焊接作业严重影响机电安装进度，并有安全隐患，导致成品保护措施投入增加。

3 总体解决方案

针对铝板曲面吊顶安装难点，项目决定采用装配式抗震支架作为铝板吊顶的吊挂结构[1-2]。装配式抗震支架主要由转换层钢架、φ10 mm吊杆、配套龙骨等构件组成，转换层支架的间距在1.2～1.5 m之间，根据现场实际情况可调整。铝板通过螺栓与φ10 mm吊杆连接固定。将配套龙骨与转换层支架固定牢固，形成一个整体的吊顶系统（图2）。

图2 吊顶支架系统效果图

装配式抗震支架转换层由C形槽钢、90°角连接件、抗震锚栓、槽钢扣板、U形槽钢底座、螺栓锁扣、抗震连接件组成。顶部以冲击钻打孔，用膨胀螺栓固定管卡，在装配时通过结构计算书确保受力符合规范要求，支吊架之间采用螺栓连接。定制龙骨包括弧形主龙骨和副龙骨，弧形龙骨通过配套连接件与转换层横向槽钢锁扣连接，面层采用异形曲面铝板与副龙骨错位拼装。

抗震支吊架是以地震力为主要荷载的抗震支撑系统。当遭遇到本地区抗震设防烈度的地震时，抗震支架可以减轻地震破坏，减少和尽可能防止次生灾害发生，从而达到减少人员伤亡及财产损失的目的。抗震支架是限制附属机电工程设施产生位移，控制设施振动，并将荷载传递至承载结构上的各类组件或装置（图3）。

图3 抗震支架转换层构成示意

4 施工流程

4.1 测量放线

测量放线工作总体上遵守先整体、后局部的程序。利用水平仪、全站仪对结构轴线进行复核，并施放到原结构梁底或自控基点面上，作为原始控制线。

4.2 运用BIM技术对异形曲面铝板建模、排版及编号

横琴口岸项目的天花板吊顶空间高、跨度大，设计造型为波浪形，需要建模排版。建模之前，先利用全站仪对现场进行精准放线，然后利用犀牛建模测算出适合整个大厅造型效果的每块单元板尺寸。经测算，单元板尺寸大小为1 477 mm时满足最优排版条件（图4），最后给模型中的每块单元板编号。每块板的编号以及位置都在模型中确定完成（图5），再由工厂加工生产。

图4 单元板尺寸大小

图5 铝板模型排版

4.3 打孔埋膨胀螺栓

根据图纸要求，采用红外线进行U形槽钢底座定位，在楼板上确定安装位置。根据定位使用冲击钻打孔，清孔后将膨胀螺栓埋入孔中。

4.4 转换层安装

1）转换层骨架吊杆的安装。施工人员将U形槽钢底座固定安装，再将横向和纵向C形槽钢与90°角连接件采用螺栓连接，然后将纵向C形槽钢斜撑与抗震连接件进行螺栓连接，将成品开孔的型钢底座螺栓与竖向型钢连接拧紧。

2）转换层钢架的安装。转换层角钢末端用角码与墙体固定。转换层水平网架由电缆桥架单侧双纵抗震转换层组成，间距1 200 mm×1 200 mm，网架边缘部分距墙200 mm处设置C形槽钢龙门装配式转换层系列边框，走廊等狭窄空间转换层必须形成“井”字网架体系以增加整体刚度。机电管线完成后，以2人一组配合转换层施工。支架连接件及螺栓固定必须满足规范要求（图6）。

图6 转换层现场安装示意

4.5 定制成品弧形龙骨安装

根据吊顶的设计标高要求放线定位，根据BIM建模测算，龙骨将以安装空间的中轴线向两边安装。对于检修口、通风箅子部位，在安装龙骨的同时，应将尺寸及部位留出，在检修口的四周加设封边横撑龙骨，且检修口处的主龙骨应加设吊杆。吊顶中的一般轻型灯具可固定在副龙骨或横撑龙骨上；重型灯具按设计要求重新加设吊杆，不将其固定在龙骨上。

1）主龙骨安装时，根据拉好的标高控制线，将主龙骨安装到U形槽钢底座上，拧紧U形槽钢底座上的螺栓将主龙骨卡牢。再用配套的连接件进行连接。主龙骨吊平时，将按空间轴线与轴线的十字或对角拉线，拧动连接件上的升降螺栓，升降调平。

2）副龙骨安装时，副龙骨垂直于主龙骨，在交叉点用90°角连接件将其固定在主龙骨上，90°角连接件的上端搭在主龙骨上，吊挂件的U形连接件用钳子卧入主龙骨内。副龙骨间也是通过连接件连接，连接件与副龙骨间要用螺栓进行紧固。副龙骨作为构造龙骨，其主要功能是固定异形曲面铝板（图7、图8）。

4.6 异形曲面铝板的安装

定制成品弧形龙骨安装并调平后，先将π形挂接角码与定制弧形龙骨勾搭式连接，再将π形挂接件固定弹簧限位件，按照图纸设计要求，将已编号的异形曲面铝板依次从空间的中轴线向左右两侧安装到主龙骨上。异形曲面铝板与连接板之间通过凹凸槽相互卡住，不用另外进行锚固。板与板之间连接有20 mm的间距以满足角度及拆装的要求；灯孔、风口孔位由工厂开孔，安装顺序为先铝板、后机电末端，后期机电管线末端需要安装或者检修时，单块铝板可以任意拆卸，便于维修（图9）。

图7 成品弧形龙骨安装

图8 成品弧形龙骨现场安装效果

图9 铝板错位拼装现场示意

5 效益分析

角钢或方通焊接转换层与装配式成品抗震转换层的对比如下：

1）角钢或方通焊接转换层特点：结构稳定性差，不具备抗震性且需形成“井”字格满铺，间距1 m；现场需要场地二次加工，安装时大量动火作业的安全隐患大；施工过程中无法进行有效的穿插作业施工，材料损耗大，工序多，严重影响工期。

2）装配式成品抗震支架转换层特点：结构稳定性强，具有抗震性，安装间距在2 m以上；工厂定尺加工一次成形，施工安装时所有连接件均为螺栓连接，实现现场快速拼装；与其他专业可交叉施工，不受影响。

通过2种转换层的对比可见，采用装配式抗震转换层施工技术更有利于提高施工效率，缩短施工周期，满足了节能、节地、节水、节材和环境保护等绿色施工要求。

装配式抗震支架及龙骨所用材料均为工厂预制、现场拼装。抗震支架转换层及定制龙骨在安装时的经济效益主要体现在：不需要脚手架移动平台，钢材使用量大大减少，且该施工方法安装效率较高，人工费用也随之减少。

6 结语

装配式抗震支架铝板天花吊顶通过结构计算确定管线大小及具体位置，在安装转换层时跨度可设置为1.5～3.0 m，减少了施工作业面积，降低了对其他专业施工空间的影响，站在高空车上即可完成抗震支架及龙骨的安装。转换层及龙骨均采用工厂预制、现场拼装。装配式安装无动火作业，降低危险性，施工更便捷。

本文从运用BIM对异形曲面铝板进行建模、排版及编号，装配式成品转换层的施工，定制成品弧形龙骨安装，异形曲面铝板安装等方面出发，详细地介绍了装配式铝板天花吊顶施工技术在大型公共类高大空间建筑中的应用，并对需要注意的事项进行了强调。整个方案经济可行，为装配式抗震支架铝板天花吊顶施工提供了新的思路，值得类似工程借鉴。