多曲面、复杂铝板装配式吊顶在室内装饰工程中的应用管理研究

姚蕴韵

上海久事北外滩建设发展有限公司 上海 200080

引言

随着工业化发展的进程越来越快，建筑装饰行业的工业化之路也稳步向前。进入新时代以来，随着经济结构的调整及供给侧结构的改革，新型建筑工业化已成为新趋势，不断推进的城镇化建设、城市更新等为建筑工业化的发展提供了新的机遇。而新型建筑装饰工业化是集设计标准化、构件生产预制化、施工机械化、组织科学化和管理信息化于一体的高效生产方式，实现了设计、生产、施工、管理等整个产业链的整合和建筑全生命周期价值最大化的可持续发展[1]，在改变传统落后方式的基础上大幅提高施工效率，减少现场的手工作业，强化产品的加工质量和精度，达到了加快施工周期、施工场地低碳绿色、提供工程质量、降低工程成本的目的。

正是在建筑业可持续发展的背景下，本研究依托于项目工程（以下简称：本工程），针对装饰工程中大空间饰面造型复杂、贵重、材料繁多等普遍性难点，研究了超大尺寸天花饰面的设计、施工等项目管理内容，主要包括模块集成深化设计及安装工艺，通过高精度生产加工、部品部件模块化集成、饰面模块工业化安装实现装饰部品产品工厂模块化制作、现场装配化施工等。

1 工程分析

本工程位于上海市虹口区北外滩，黄浦江与苏州河交汇处，室内装饰工程总建筑面积51070m²，本工程旨在进一步拓展和延伸滨水开放区域，提升和优化滨江公共空间品质。其中，面积约1500㎡的室内超大多功能会场空间采用星空造型的异形铝板吊顶，主要分布在的会场吊顶与部分墙面饰面，由近千个蜂窝造型吊顶与包括灯具、喷淋、烟感、音响、吊点等设施设备有机组合而成（如图1所示）。由于造型独特且复杂，即要满足多功能用途的声学设计要求，同时还配套了多种模式的专业灯光效果，在全国未有过先例，需要组织设计、施工、专业生产等单位进行全方面研发、实施、控制等工作。本文以该会场为案例，着重研究多曲面、复杂铝板装配吊顶在室内装饰工程中的应用管理。

图1 多曲面、异形吊顶效果图

2 多曲面、复杂铝板装配式吊顶实施的重点、难点分析

本工程中会场上空呈现的是璀璨星空，共筑辉煌的设计理念，设计方案中展现了一种双曲面吊顶，吊顶顺势与墙面装饰连为一体，造型尺寸大约为2330㎡。吊顶内接六边形造型，顶面起拱，弧形转角处为异形处理，由于造型复杂、独特，就现有成熟的施工技术中是否能达到设计效果，需进行全方位的市场调研。

在一些室内大空间中，比如展览馆、会场等，吊顶曲面造型按照常规做法采用GRG造型。考虑到GRG存在安装精度与耐久性不高，且现场安装后需进行批腻子、刷漆等各项后续手工作业步骤，竣工后运营维护和保养也较为不便等特点，不仅工序烦琐，大空间大面积实施的施工质量控制困难，施工进度周期长，容易造成影响空间内其他饰面的施工进度的控制。同时考虑到设计要求的各种可变灯光效果，故本工程中摒弃了传统GRG做法。另一方面，也需要考虑到超大尺寸饰面在加工制作、板面变形控制、板块安装方面，相较常规尺寸饰面在难度上均呈现几何级数上升。由此可知，针对本工程的星空造型异形曲面板块的精度较难控制，渐变式造型增加了单元板块的制作、安装难度，这对工厂加工、运输、现场安装及质量控制管理提出了新的要求，带来了新的挑战。

3 多曲面、复杂铝板墙顶一体化技术管理研究

针对上述重点、难点，通过组织设计、施工和专业材料生产单位进行前期技术研发、模型模拟分析，制作实体样板等研究管理手段，最终落实并完善如下参数化设计、集成化生产、装配式施工安装等系统性管理内容。

3.1 产品样板研发管理

通过多方面、多渠道、多领域的调查、研究，组织国内优秀专业材料加工工厂分别进行多次试验，采用不同材质如GRG、金属、3D打印模型进行比对（图2），以及研发渐变大小尺寸角度的六边形造型快门灯，并通过构造样板和实体样板来达到可实施的工艺和设计认可的效果。

通过多轮样板比对，最终选择了一种三维内凹式六边形曲面铝板造型，考虑整体造型的渐变性，采用参数化设计明确不同参数变化对整体造型的影响，通过打造模块化的曲面六边形，最终实现现场拼接的装配化安装方式，这种模块化安装可以大大提升施工效率，有利于施工质量的控制，满足整体视觉效果[2]。

目前采用的研发成果：六边形吊顶板材为3.0mm厚铝单板，三角形吊顶表面穿孔率22%直径2.3mm，铝板正面为金色涂层，反面灰白色保护漆，面板为优质铝合金板材，该项产品制作技术是国内极少的在室内采用三维曲面铝板造型，墙顶一体，以金属板加工工艺塑造璀璨星空，浑然一体的感觉。考虑到还需要安装机电设施设备在吊顶饰面，因此，要求设计单位针对六边形的造型进行优化排列组合，六边形造型承担灯具安装功能，配套研发了一种可连续调节出光面的光源装置，与星空顶采用的六边形金属灯罩配套使用，解决了现有灯具出光面形式单一、不能连续调节亮度和炫光等问题，相邻的三角形单元板有效地解决了机电设备布点需求。

3.2 参数化设计管理

通过对会场空间的功能分析，以星空为主题，采用基于Rhino+Grasshopper的参数化设计，以六边形为单元组成矩阵，拟合成一个拱形的穹顶空间，每个六边形单元沿着法线方向凹进布置一个小六边形，用于安装灯具，内置小六边形与灯具成渐变趋势，宛如点阵星空。控制六边形孔径大小、曲面弧度、整体倾斜等参数的变化等等，通过这些变化的参数来控制整体模型的效果。

空间自由曲面由拱形空间的断面曲线a控制，总体模型成型参数化设计思路为将整体拱形曲面摊平，然后在展开平面上设计星空装饰图案与造型，最后将平面上构建好的饰面构件流转还原至拱形曲面上（如图2所示）。

图2 方案模型成型流程

3.3 单元板块制作管理

吊顶板材为3.0mm厚铝单板，局部表面穿孔率22%，直径2.3mm，铝板正面为金色涂层，反面灰白色保护漆，面板为优质铝合金板材。在单元板块的生产过程中，将犀牛模型导入专业软件进行分析，产生加工数据，采用数控机床等离子切割厚板。每个造型单独加工，采用定制折弯机卷曲成型，然后再点焊成型，整个六边体仅由两部分拼接而成，极大地控制了板面变形问题。成型产品用三维雕刻模具检测，检测合格后对产品进行全穿透焊缝焊接，焊接完成后对焊缝处进行手工打磨，打磨后再整体依次打磨，逐渐抛光，从粗到细，弯弧、焊接、打磨抛光。抛光完成后产品用3D扫描技术检验最后尺寸。完成后的毛坯送专业喷涂单位完成喷涂、包装工作。

3.4 基层骨架构造研究管理

考虑到吊顶曲面铝板会受重力影响产生扭曲不规则的变形，常规的龙骨安装无法达到安装精度。将龙骨设置成配套铝板饰面的弯曲造型。曲面变形区域根据造型线定制弯曲型材背架龙骨，整套骨架系统包括纵向骨架、横向骨架、斜撑骨架，通过螺栓固定的方式进行龙骨调配。然后将支撑轨道逐个吊装，通过连接支撑悬置在骨架下方。支撑轨道呈拱形，由弧形槽钢、平直槽钢对接焊接而成，在支撑轨道的上方形成滑槽，滑槽一方面为后期六边形内凹单元挂钩安装提供安装位，另外一方面还可以借助该滑槽对六边形内凹单元沿滑槽移动，便于安装。

3.5 集成模块安装技术管理

会场吊顶的多曲面铝板是以弧形饰面+钢基层组成异形铝板吊顶系统，最大单个面积约2.4m2，墙顶一体化的星空金属造型总面积约2330m2，共967个六边形，共43道模块，需要吊装86次，该系统结构组装主要在工厂完成，有利于快速组织材料，运至现场后，将六边形内凹单元倾斜后从红色支撑轨道下方，送至相邻的两个支撑轨道之间，将六边形内凹单元摆正，通过挂钩安装在支撑轨道，六边形内凹单元两侧的挂钩挂在两侧的滑槽内，然后推动六边形内凹单元使其沿滑槽移动至安装位置，然后通过螺丝将挂钩与支撑轨道连接固定，依照此方法，将六边形内凹单元依次安装完成，提高施工效率情况下，也有效确保施工安全（如图3所示）[3]。

图3 龙骨骨架三维示意图

4 结束语

近年来，随着新型建筑工业化发展的日趋成熟，人们对超大空间室内造型追求越来越高，异形饰面的不断出现，加大了超大板块安装施工和安全质量控制的难度。

本工程针对会场组织各相关单位召开了多次技术专题会，从方案设计、深化设计、研发生产、施工安装等全过程方面进行管理，对参数化设计、模块化集成、工业化安装技术，针对多曲面、复杂吊顶采用饰面模块集成及安装手段进行优化，完善了曲面铝板整体安装节点，采取单元模块化形式施工，将工业化建造方式引入建筑领域，保证整个过程的精准安装，施工安全，工程质量满足要求，进一步提升现场施工绿色环保性，对类似工程的超大饰面装配式施工，特别是大空间异形曲面单元式造型吊顶施工提供了较好的案例。