異型扭曲面不銹鋼網架與鋁板吊裝工藝與安全分析

【摘要】大體量及異形不銹鋼造型件在裝飾工程施工中存在著與設計相符合的制作與吊裝的難點，本文以外灘中信城主樓一層至三層精裝修工程為例，對異型扭曲面不銹鋼造型與鋁板結構集中底部的受力大、撓度強、異型扭曲工藝等難度進行分析，并闡述施工吊裝工藝的科學性和安全施工的準確性，以此確保工程高質量和工程的高效益。

【關鍵詞】異型扭曲面；不銹鋼造型；制作與吊裝

1、工程概況

位于虹口區四川北路889號的外灘中信城設計單位為株式會社日建設計，而大堂1至3層是中信城項目的重要組成部分之一，本樓高地上47層，本工程是虹口區的第一高樓，1～3層大堂使用扭曲面的不銹鋼網架造型和扭曲面的鋁板，其金屬斜拉桿的安裝在大廳大堂2層與4層之間裝飾墻空處。金屬斜拉桿是150×100×2、150×50×2、150×25×2不銹鋼管組合成藝術立體圖像。斜拉管表面拉絲加工，一層用料99支。150×25×2用料24支，150×50×2用料75支。一層和三層之間為中間層用150×100×2管7支。第三層斜拉管用料150×100×2管15支、150×50×2管27支、150×25×2管15支，共57支，故一層～三層共用管163支。如圖1-a。

2、不銹鋼斜拉桿設計與施工的重難點分析

2.1斜拉桿管長且底部受力大

由于不銹鋼管斜拉桿為定制產品，長度為7m以上，采用斜拉桿頂部抓拉的形式以減少底部受力。斜拉桿管較長，將分為二段加工，利用方型鋼管插入連接，方型鋼管長度500mm，二端用二排4根對穿螺栓固定。每根斜拉桿的頂底部的連接角碼開腰形孔，便于安裝位置調整。本次不銹鋼斜拉桿分為三層，施工時分層進行安裝。由于斜拉桿的長度較長，約為二層樓層的長度。

2.2拉桿過長產生的撓度

在每層斜拉桿的交叉點的位置上，采用點位固定方法，采用橡膠墊層和不銹鋼板加螺栓固定，來避免拉桿過長產生撓度，采用不銹鋼管設置水平支撐。水平支撐設置原則為：讓開電梯廳門洞口；盡量接近斜拉桿交叉點。交叉點固定的不銹鋼片的側面和水平支撐的不銹鋼管采用鏡面處理，以造成一種視覺的錯覺，達到空間整體設計效果。整個大堂的重點在于大堂背景，設計用大體量的不銹鋼板焊接制作成的亮面和拉絲面不銹鋼網架來體現一種竹林的構想，同時配合以周圍與室外同面的鋁板構成整個扭曲面，給人以視覺上的強大沖擊力。

2.3扭曲工藝難度大

大堂正面的扭曲型的不銹鋼網架由100×100mm、100×50mm、100×25mm三種規格的2mm厚不銹鋼制作而層，全部不銹鋼網架由三層構成，該部分的難點在于整個完成面包括外邊的鋁板全部為扭曲面，在不銹鋼放樣、焊接以及交錯縫的處理上均采用了三維建模放樣以控制完成效果。同時曲面鋁板上的加工上，要保證鋁板加工扭曲弧度達到和不銹鋼飾面圓滑過度的效果，將每塊鋁板均進行放樣以確保精度。

3、方管制作工藝

所有方管均為非標異形，全部需人工焊接、打磨、拋光、拉絲制作而成，整個焊縫總長度約5800米。

通過電腦建模，將方管四面料型展開，采購2㎜冷軋304不銹鋼板，根據電腦模板，對不銹鋼板進行激光切割，并對所有板材進行排序編號。根據編號，對切割好的板材進行組裝焊接（氬弧焊點焊），再由專業的氬弧焊工進行滿焊處理，焊接時要兩面同時進行，以減少方管的變形量。焊接完成后，再對焊接部位進行初步的打磨，以檢查焊接的強度是否達到要求，達標后可以正式的打磨處理，在打磨的程序中，要按照先粗后細的步驟進行，完全打磨光滑后，表面進行拉絲處理，絲紋要連貫、均勻；全部完成后，表面再做納米抗指紋處理。出廠裝車時要做好成品保護，每組料單獨包裝，對在運輸過程中容易碰傷的部位，要重點保護，對容易變形、折斷的部位要做好支架固定，進行加強處理。

4、造型吊裝

（1）吊點的選擇。鋼梁在吊裝前應前仔細計算鋼梁的重心，并在構件上作出明確的標注，吊裝時吊點的選擇應保證吊鉤與構件的中心線在同一鉛垂線上。對于跨度大的梁，由于側向剛度小，腹板寬厚比大的構件，防止構件扭曲和損壞，如果采用雙機抬吊，必要時考慮在兩機大鉤中間拉一跟鋼絲繩，在起鉤時兩機距離固定，防止互相拉動。

（2）造型件的吊裝。不銹鋼斜拉桿造型件的特點是跨度小，為3米一跨，所以可以采用單機雙點的吊裝法，在造型件的重心點橫向固定一支受力桿件，起吊點為該桿件的兩端。

斜拉管的結構受力，在上端焊接在3000×170×5㎜鋼板上，聯接鋼板與聯接管120×60×5用M12×300螺栓調節聯接，M12×300螺栓每塊鋼板上用6枚。聯接管120×60×5一頭與H型鋼連接，一頭與墻體聯接板連接。聯接板用化學螺栓M12×170，4支連接。下端斜拉管在鋼板上固定（用螺栓M10×300連接）下端鋼板為3000×150×4㎜。下端實際是托住斜拉管，受力在上端，受拉力。斜拉管安裝空間距離長度為8470mm，寬度：550mm=150+250+150mm，管面寬度分別為100mm、50mm、25mm三種。

5、組件的運輸及就位

根據不銹鋼斜拉桿的重量情況以及現場腳手架情況，采用人力搬運的方式從大堂西入口平移至大廳內，在大堂西面地面固定額定拉力為10KN的電動卷揚機和9.3mm直徑的鋼纜繩，同時采用12mm的膨脹螺栓加鋼板對卷揚機固定限位。大堂地面東側同時固定一個定滑輪，第一個吊裝滑輪放置于吊裝組件完成后在新增次梁鋼架的中點位置，用吊裝繩呈八字形綁住組件，第二個吊裝滑輪放在每跨需就位的位置，調整好滑輪位置后起吊，吊至安裝高度后，即用螺栓固定就位。根據現場情況，準備從南面第一跨開始吊裝，第一跨完成吊裝后，地面卷揚機及地面定滑輪位置不動，只把吊頂上第二個吊裝滑輪固定到第二跨位置上的鋼梁上，準備進行第二跨的吊裝。地面卷揚機距地面定滑輪為11m，上下定滑輪距離為12m。吊裝工況如下圖1-b。

6、安全分析

6.1斜拉管的重量和受力：

（1）150×100×2 三層用料為共22支，G1=8.8×22×7.93=69.8kg×22=1535kg，150×50×2三層用料為共102支，G2=8.8×6.344×102=55.8kg×102=5692kg。150×25×2 三層用料為共39支，G3=8.8×5.551×39=48.8kg×39=1903kg。

（2）三層鋼管總重量 G總=1535+5692+1903=9130kg，加上附件和螺栓、螺母等，重量為10000kg 合受力100KN。

6.2聯接上端的H型鋼工況分析

（1）次大梁強度分析。斜拉管在上端掛在聯接桿上，而聯接桿為120×60×5鋼管。鋼管一端焊接次大梁上，一端焊接在聯接板280×220×12鋼板上。4枚化學螺栓固定在墻體上。按現場實際聯接桿長度不超過3500mm。最小為1500mm左右。

（2）每支斜拉不銹鋼管最重為68kg，Po=680N，每塊鋼板3000×170×5最多掛9支料，P總=680N×9+18×10=6300N， 每塊鋼板用6枚高強度螺栓M12×300掛上聯接并調節尺寸，下端用3000×150×4鋼板也用螺栓聯接。鋼管最長為10M，由溫度應力產生的伸縮尺寸為σ=12×10-6×80×10000=9.6mm，伸縮長腰孔設計取[C]=12mm為合適。

（3）下端托架由H型鋼H200×100×5.5-8組合成，斜拉鋼管曲面最外端托距與現有H型托架相差最大處有1100mm。所以在托架的外側再焊上1100mm大小不等距離的鋼管。120×60×5鋼管受力為懸挑梁。P=3125N/m×1.5M=4687.5N≈4688N，強度通過。如圖1-c。

結語：

對于大型裝修工程施工而言，因工程設計需要，對于異型扭曲面不銹鋼網架與鋁板作為美學的應用，其吊裝工藝與安全不可忽視，通過對造型件、斜拉管、鋼梁和組件的吊裝工藝和質量實施控制管理，并對各工況進行核算，并次大梁、H型鋼（托架）和鋼管強度和撓度都進行核算并標準，工程安全而高效。

參考文獻：

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