装配式圆锥体复杂造型吊顶施工技术研发和实践

王红成 胡敏华 徐志强 陈望霜

1 前言

我国建筑装修行业的不断发展，装修风格日益多样化，装修设计冲破了以往的束缚，涌现了一批造型新颖独特的设计风格，反映了强烈的时代气息。不锈钢材料是一种新型的装饰材料，在现代装饰施工中被广泛应用。不锈钢材料的可塑性非常高，可以用于制作各种装饰饰面材料，尤其是现在的彩色不锈钢板造型吊顶，比不锈钢板原材料有更加鲜艳的外表美观性，比如彩色不锈钢钛金色拉丝板，显得高贵而又有金属的时代感气息，对空间环境的装饰效果起到强化、点缀和烘托作用。大众的审美观越来越高的同时，不锈钢天花造型也越来越复杂，传统工艺采用阻燃板制作基层、测量尺寸下单、分块粘贴在基层板上，基层垂直度、平整度要求非常高，稍有偏差弧形不锈钢饰面面板的拼装就会出现分缝间隙过大、无法密拼的问题，拼接处无法保证上板面与下板面、左板面与右板面的平整。传统工序繁琐、调节不灵活、焊接专业较多、工人劳动强度大、造价成本高。因为需要现场焊接，且多为仰焊，焊接不仅易引起火灾，存在安全隐患，还需要对施焊后的部位进行喷涂处理，造成二次空气污染。通过设计创新、施工技术改善[1]。本技术研发了圆锥体不锈钢造型集成安装技术通过吊顶饰面由采用装配式转换层、订制阶梯式钢龙骨、在饰面板背面设置对位卡件、不锈钢扣条固定不锈钢饰面，保证工艺缝的密拼效果和平整度的施工技术方案。

2 国内相关研究现状

我国自上世纪80 年代才逐步将装配式装修技术应用到建筑工程领域。“十二五”是全面建设小康社会的重要时期，国家大力提倡绿色可持续发展，推进建筑节能减排，积极推动建筑工业化及信息化，装配式装修技术的研发得到了国家科技支撑项目的支持，装配式装修发展迅速，各地各企业积极性高涨。2016 年颁布的《建筑产业现代化发展纲要》中明确指出:“到2020 年装配式建筑在新建建筑中会占据超过20%比例，到2025 年，所占比例会达到50%以上”。有助于发展建筑业和网络信息化工业化高度合作、培养新兴产业和新动能、积极发展化解过剩产能而后国家又先后发布了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》《“十三五”装配式建筑行动方案》等文件。随着装修施工技术的不断精进，新材料新工艺的推动下，在大空间装修领域实现了装配化突破。装配式装修有助于节省资源消耗、降低施工污染程度、提高劳动生产和质量安全水平，有助于发展建筑业和网络信息化工业化高度合作、培养新兴产业和新动能、积极发展化解过剩产能[2]。目前国内对吊顶装配化安装的研究如下。浙江亚厦装饰股份有限公司设计了NP 板集成吊顶及其安装方法，能够实现无吊杆、龙骨饰面一体式的整体集成吊顶，通过与框架顶框的连接，以及龙骨与NP 板的集成，能够实现简化工艺、缩短工期、减少粉尘污染、提高重复利用率、快速施工等一系列优点；林婷设计了集成吊顶安装方法，通过对所述中转箱体抽气从而提高所述真空吸盘的吸附力，提高吊顶板材拆卸的稳定性，使用方便，提高了抽气效率；浙江移动电气股份有限公司设计了集成吊顶的二层吊顶结构及安装方法，由三角龙骨和扣接在三角龙骨上的平面扣板组成，具有结构简单，能简化安装结构，降低安装操作难度系数，降低劳动强度，减少材料浪费等特点。

3 研究目的和意义

建筑领域节能减排是实现碳达峰、碳中和的重要一环。近年来，推广装配式建筑、绿色建筑、被动式建筑、近零能耗建筑在内的新型建筑相关政策陆续出台，提升新建、改造建筑物能效，推广全装修交付成为政策文件重点。全国各省市陆续发布新建住宅精装修、全装修政策。成品房类别呈现毛坯房比例逐年下降，精装房比例逐年上升趋势。随着精装房政策的密集推出，装配式建筑在全国范围内得到大力推广和应用。装配式装修是装配式建筑的重要组成部分，是一种以工厂化部品应用、装配式施工建造为主要特征的装修方式，其本质是以部品化的方式解决传统装修质量问题，以提升品质、提升效率，同时减少人工、减少资源能源消耗为核心目标，从深层含义来讲，装配式装修是适应当前行业发展形势的一种高品质装修的实现方式，推广装配式装修势在必行。

装配式装修绝对不能割裂成单一的专业，更不能理解为一种施工工法。其与装配式建筑共同构成整体的建筑产业化体系，并有助于推动全链条各专业、各工种、各类资源的协同发展，凸显建筑现代化的低碳、绿色、节能、节材、控制造价、提高质量、优化管理等优势，力求做到生产标准化、生产过程机械化、建设管理规范化、建设过程集成化、技术生产科研一体化，增强资源利用可持续性。国内大空间吊顶装配式装修还处于起步阶段，设计、施工、材料的整体产业链资源并不多，且针对性的国家标准与规范措施尚未形成，传统工人存在很难理解其建造工法并实施，其选择性也较单一。因此需要不断成熟化大空间装配式装修体系，发挥其优势，优化其劣势，开展创新性模式探索，解决与传统工艺对接难题，推动建筑产业现代化发展。

4 创意构思

装配式圆锥体复杂造型吊顶施工技术（图1）系统地分析了传统金属板立体造型的制作安装工艺，对其结构、安装工艺进行研究，杜绝了现场焊接，全部采用物理连接，把现场制作过程全部转移到工厂加工，现场拼装。结构曲面立体跌级造型的构造，找出内在规律，逐步攻克安装技术难点，不锈钢组件拼接通过在不锈钢背面设置对位卡件，组件之间的卡件对位之后，采用不锈钢扣条插入卡件的卡槽起到紧固作用。结合圆锥体不锈钢造型高、中、低错层椭圆形分布特点，研制了阶梯式龙骨，使每阶段造型间距一致，消除了安装误差。考虑阶梯式龙骨椭圆形分布对吊杆安装精度非常高，研发装配式转换层，利用不锈钢饰面的十字中心线位置作为椭圆形转换层的十字中心连接镀锌方通，在十字连接方通上连接转换层骨架，同时在转换层骨架上开设各阶梯式龙骨的吊杆安装位置，确保每根阶梯式龙骨精准安装。也就是从饰面板、龙骨、转换层都是一套装配式组件，安装前先测量出不锈钢造型的十字中心线，转换层与不锈钢造型的中心线位置一致进一步确保了安装精度，工艺操作便捷、效率高，更节约能源、造价低、可实现快速安装。

图1 现场效果图

5 工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

具体工艺流程为：不锈钢造型制作→阶梯式龙骨制作→转换层龙骨制作→测量放线→转换层龙骨安装→阶梯式龙骨安装→不锈钢造型单元组件拼装→悬挂式酒架安装→双面镜不锈钢水波纹挂片安装→石膏板吊顶。

5.2 操作要点

5.2.1 不锈钢造型制作

根据施工图尺寸深化出跌级造型加工图纸，不锈钢造型是曲面立体造型，需要分别用激光裁切造型的底板和立板，对其进行氩弧焊满焊，再进行整体抛光打磨处理。板材采用3 mm 厚304 镜面玫瑰金不锈钢，面层纳米技术处理，提高抗指纹性能，为提高板面造型的平整稳定性在造型空腔内@1 000 mm 增设Z型2.5 mm 厚镀锌钢板加强件。

5.2.2 阶梯式龙骨制作

根据不锈钢造型尺寸定制阶梯式龙骨，龙骨采用40 mm×40 mm×3 mm镀锌方通焊接而成，龙骨的两端和中间段穿孔固定通丝吊杆，吊杆用膨胀螺栓栓接固定在结构楼板上，龙骨通过吊杆调节高度。龙骨上设置方形固定构件和挂钩式固定构件，方形固定构件焊接固定，挂钩式固定构件栓接固定在龙骨上。

5.2.3 转换层龙骨制作

由于不锈钢造型时椭圆形分布的沿着造型准确安装阶梯式龙骨吊杆难度大，为此找出了吊杆的规律性，定制了椭圆形转换层，通过阶梯式龙骨分布的间距设置了每根吊杆的安装位置，可以精确定位每根吊杆和阶梯式龙骨安装位置。转换层采用60 mm×60 mm×4 mm 镀锌方通弧弯形成椭圆形转换层龙骨，通过阶梯式龙骨三根吊杆的间距制作大、中、小三根椭圆形转换层，转换层之间通过方通栓接成单元式。

连接的镀锌方通与不锈钢造型的中心线位置一致，便于定位安装，转换层龙骨上画出阶梯式龙骨吊杆安装点位并开好栓接孔，为了便于运输和安装，转换层可拆卸和组拼装（图2）。最后对转换层龙骨进行防腐防锈处理，均采用零甲醛水性防锈漆进行均匀涂刷，再氟碳喷涂。

图2 制定转换层拼装图

5.2.4 测量放线

根据柱子轴线，测量出不锈钢造型外圆横向中心线与轴线的第一交叉点，通过轴线向右偏移2 103 mm 画出辅助定位线，结合辅助定位线测量出第二交点，两点弹出不锈钢造型外圆横向中心线。在第二交点测出不锈钢造型完成面线竖向中心线，据此线左右偏移2 045 mm 画出小圆圆心点位。据中心点位纵向偏移2 426 mm 画出大圆圆心点位。通过大、小圆半径尺寸画出不锈钢造型外轮廓完成面线。并在地面弹出完成面线，通过地面完成面线，红外线测量仪定位标出天花楼板上定制转换层固定点位。详见图3。

图3 造型定位详图

5.2.5 转换层龙骨安装

红外线测量仪定位转换层中心线安装位置，起到设置角码固定点位的作用。在混凝土楼板上预埋角码，在角码上栓接L40x3 mm 镀锌角钢，角钢末端栓接定制的转换层，此时注意需要用红外仪复核定制转换层的安装精度，确保无误后栓接固定。

5.2.6 安装阶梯式龙骨安装

阶梯式龙骨根据不锈钢造型特点定制，采用Φ10 mm 吊杆穿过龙骨的栓接孔进行栓接，再在吊杆的另一端栓接在定制转换层上，沿椭圆边长间距600 mm排布龙骨，龙骨与吊杆连接后，复验龙骨水平及垂直度直到自检达标，见图4。

图4 阶梯式龙骨剖面详图

5.2.7 不锈钢造型单元组件拼装

不锈钢造型出厂前先在工厂进行预拼装，验收合格后方可运至现场进行安装。从大圈到小圈不锈钢造型依次安装定位。先把每个单元组件预挂在阶梯式龙骨上临时固定。不锈钢造型是曲面立体单元式组件，组件之间的定位通过在组件不锈钢造型底板与立板背面设置有对位卡件，安装时通过对位卡件的凹凸槽之间相互制约达到精准定位的目的。测量组件之间的拼接平整度、密实度无误后把不锈钢扣槽插入对位卡件上进行固定。不锈钢造型安装完成后在各造型之间安装波浪纹不锈钢，用自攻螺丝固定在单元组件的翻边上。见图5 至图8。

图8 固定卡件透视图

图6 造型加强件剖面图

图7 固定卡件详图

5.2.8 悬挂式酒架安装

酒架实心不锈钢圆立柱分布的位置，阶梯式龙骨之间焊接纵向弧形龙骨，实心不锈钢圆立柱栓接在弧形龙骨上，立柱上安装弧形镜面玫瑰金不锈钢酒架和钢化玻璃。

5.2.9 双面镜不锈钢水波纹挂片安装

根据水波纹挂片分布区域上方设置弧形龙骨，弧形龙骨与阶梯式龙骨栓接固定。弧形龙骨上开设安装孔，不锈钢挂钩与吊杆焊接成一体，吊杆穿过镜面玫瑰金不锈钢造型预留安装孔与弧形龙骨进行栓接。依次从左到右钩挂不锈钢水波纹挂片。

5.2.10 石膏板吊顶

根据反光灯槽尺寸分别沿着不锈钢造型四周悬挂弧形阻燃板挂板，在挂板上安装边龙骨和副龙骨，最后封双层石膏板。

6 结语

装配式圆锥体复杂造型吊顶施工技术中提供的技术方案不仅是每一个相关技术点的创新和突破，更重要的是各项技术之间的关联性。开展此项技术工作一定要遵循研发、加工、设计、安装“四位一体”的体系化思维方式。技术人员要清醒地认识到每个复杂项目实施技术之间只能“参照”，不可能“照搬”。更要注意的是，对于自由曲面这种具有艺术和工业化双重属性的工程项目，不能抛开经济条件和技术基础盲目追求[3]。

在我国逐步推进建筑工业4.0 的背景下，“一体化集成”的工业化建造模式被提出，基于信息网络技术、计算机仿真技术、建筑装饰装配化技术、机械自动化技术与项目管理模式相结合的智能建造技术可以实现对建筑的全生命期的整合与升级，实现整套建筑体系绿色、节能、环保目标，并推动建筑整体产业链的发展与社会工业化进程[4,5]。