雙曲面超大仿銅不銹鋼門施工技術

侯 磊 孫 浩 張 騰 張慶銳 畢研超

中建八局第二建設有限公司 山東 濟南 250014

1 工程概況

南寧國際會展中心改擴建工程配套設施項目位于南寧市青秀區，總建筑面積158 000 m2，地下2層、局部5層、地上13層。

該工程宴會廳的雙曲面不銹鋼門單樘高4 m、寬4 m，單扇門的質量達到500 kg，共4樘。于2018年6月1日開始施工，7月30日完成不銹鋼飾面安裝并調試完畢。豪生酒店于2018年8月30日投入運營，自投入使用以來已圓滿完成了第15屆中國-東盟博覽會的任務，并經歷了數次大型演出及布展，使用功能優良，未發生任何質量問題，社會各界好評如潮。

2 重點、難點分析

1）整個門扇系統為雙曲面構造，需兼顧設計要求的隔聲性能和氣密性，在滿足門扇基本受力構造的同時，增加門扇腔體空間，用來填充隔聲棉，增加門體隔聲性能，此為一大難點，對深化設計提出較高要求[1]。

2）門扇超高超寬，單扇門自重達到400 kg，需考慮門扇受力合理性，兼顧美觀性，同時還要考慮使用便捷性，如何滿足以上基本要求，最大程度展現原設計效果，為又一難點[2]。

3）每扇門均為雙曲造型，仿銅不銹鋼飾面板僅厚2 mm，保證飾面板雙曲面造型的平滑性和變曲率部位過渡平順性，是門扇加工的一大難點。

4）單扇門的幅面超寬超高，仿銅不銹鋼板飾面材最寬只能達到1 440 mm，在平行于門扇高度方向需合理布置分縫位置，接縫處采用密縫工藝，做到過渡自然。分縫的效果直接影響到門扇的裝飾效果，為質量控制的重點[3]。

5）門扇自重大，隔聲、氣密性等功能要求高，這就需要門扇和門洞尺寸完美結合，門扇的加工精度和安裝精度是本工程控制的重點[4]。

3 施工工藝要點

3.1 雙曲面門系統深化設計

雙曲面仿銅不銹鋼門尺寸超大，為防止大門變形損壞，內部需采用鋼襯背架設計。4個大門結構一致，以單個為一組。鋼襯背架的整體設計如圖1所示，其主要由兩側支撐立柱、左右弧形背架、直線段背架和中支撐立柱組成，左右對稱結構。其中兩側支撐立柱和混凝土所預留的門洞高度一致，與弧形背架相連，中支撐柱為鋼板及弧形背架提供中部支撐，確保整個骨架的牢固性。

圖1 雙曲面門系統整體構造模型

通過建立模型，計算出單扇門質量，根據門重選用相對應的軸承，確保受力合理。

3.2 骨架體系建模提料

根據初設CAD版二維圖紙，確定門扇骨架系統截面尺寸及規格后，結合現場測量尺寸，運用Tekla Structures軟件建模，精確繪制出每個構件的相對位置關系，確定構件的加工尺寸、開孔位置及配件尺寸等，做到構件加工有圖可依，降低出錯概率，提高工作效率。

3.3 門扇骨架系統構件制作

箱形鋼柱構件制作流程遵循“放樣號料、激光切割加工、矯正和成形、邊緣加工、制孔、端部加工、鋼骨構件的組裝、預拼裝”的順序，具體委托專業廠家加工制作，此處不再贅述。

需要注意的是雙曲面橫梁切割工藝：因橫梁為雙曲面造型，為提高門扇施工精度，雙曲面橫梁采用4塊鋼板焊接組裝的方法，切割方法同肋筋板。另外，橫梁平板應留凹槽，立板應留凸槎（圖2、圖3），這樣能精準拼裝，在咬合處點焊，可大大減少焊接變形。

圖2 橫梁骨架加工

圖3 橫梁骨架局部放大

3.4 鋼骨架系統的組裝

為方便施工，以及避免構件在運輸途中缺失，鋼骨架系統及背襯板選擇在廠家分單元體組裝，拼裝完成后，再運往現場進行安裝。主要安裝工序如下：

1）根據模型圖紙，將每扇門分解成若干最小單元體，以最利于加工和運輸為前提，根據最小單元體曲率，焊接定尺操作平臺，可提高組裝精度和工作效率。

2）門扇立柱分為軸承連接的立柱和對開門側立柱，立柱采用成品冷彎矩形空心鋼管。其中對開門側立柱內預裝有天地鎖，在此立柱高度方向，找到立柱的1/3分割點，對應位置龍骨開矩形洞，將傳動桿導向板安裝在相應位置，焊接牢靠（圖4）。需注意安裝的傳動桿導向板開口處與兩端端板圓孔同心，確保天地鎖傳動桿順利通過。

圖4 導向板安裝示意

3）組裝遵循先整體后局部的施工順序，首先將肋筋板與2個立柱焊接，對2個立柱進行定位，組成基礎骨架。根據設計圖紙將上下連接橫梁與兩側立柱焊接，此處雙曲面橫梁骨架和立柱可能有錯位，需進行微調，將錯位在此處消化，確認無誤后進行焊接，可滿焊的均滿焊；薄板處分段焊盡量減少形變，焊道均勻，焊接過程中嚴格控制誤差范圍和焊接質量。

4）按步驟3的焊接方法依次將剩余肋筋板、橫梁骨架和內立筋焊接完畢。

5）依次組裝剩余門扇單元體。

3.5 鋼襯板的安裝

項目選用薄型鋼板作為門扇鋼襯板，薄型鋼板具有自重輕、易加工成形的特性，通過特定加工手段，可加工成工程所需的任何造型，同時與骨架系統結合，具有一定的抗沖擊強度。

鋼襯板安裝過程中采用點焊臨時固定，將一個單元體的所有鋼襯板安裝就位后，進行打磨微調，確保板塊間接縫平整度和大小，然后進行滿焊加固。襯板采用薄鋼板，為減少焊接過程中襯板的變形，可采用退焊法和跳焊法（圖5）。

圖5 背襯鋼板分段示意

3.6 門扇天地軸承安裝

3.6.1 天地軸施工情況說明

1）經計算，單扇門的質量約400 kg，鋼墊板和軸承的選擇以及地軸設計、加工由計算確定。

2）地軸主要由推力球軸承、調心滾子軸承、彈性擋圈和鋼墊板等構件組成，精密度為高精級加工。

3）地軸鋼板制孔大小、孔間距、孔邊距符合相關規范的規定。

3.6.2 施工工藝

1）依據主體鋼結構軸線控制線，放出后置鋼板的定位軸線，將預埋件安裝位置標示于結構樓板上，包括進出位置和門扇左右位置。預埋件的定位放線要及時與主體鋼柱、鋼梁相印證，確保位置偏差、標高偏差控制在規范允許范圍以內。

2）安裝地軸，地軸安裝時借助激光水平儀，只需要控制好標高即可，確保軸承碗狀裝置的圓心與十字叉心墨線重合（圖6）。

3.7 門扇吊裝（毛條安裝、天地鎖安裝）

門扇吊裝前所有后置埋板化學錨栓強度已經達到要求，地軸已經安裝就位。檢查門扇的鋼襯板是否牢靠、平整度是否滿足要求，天地鎖的上下傳動桿和齒條咬合并能聯動，門扇的上下門軸套、封堵板、吊裝轉接件等配件已經組裝好，無遺漏。

門扇安裝就位后為豎直構件，吊裝前將門扇倒運安放在靠近底部固定點。由于門安裝在室內，操作空間有限，故吊裝方案需根據現場實際情況確認。吊裝點選在門扇固定門軸側的立柱上，距離頂部1/3長度處，此處吊裝門扇形變最小，既滿足受力要求，又滿足吊裝空間的要求。

門扇高度4.2 m，根據現場施工條件及起吊質量，采用2 t電動卷揚機吊裝。門扇吊裝流程如下：

1）吊裝前將門扇受力立柱的下門軸套口對準下地軸，上門軸套已固定在立柱上口，吊鉤掛住吊點耳板。

2）啟動卷揚機起吊，起吊要緩慢，防止起吊過快導致門扇與地面接觸點出現應力集中，同時也減少門扇磕碰對門扇造成的損壞。

3）下部采用大繩通過人工微調就位后，用手動倒鏈將門扇慢慢降落，使門下軸套放入下地軸座碗狀裝置內，并用激光水平儀（結合鉛垂儀）調整門扇前后左右垂直度。調整無誤后，將上門軸套與門上軸咬合，滿焊固定門上軸，完成吊裝作業。

4）門扇起吊時不得在地面上拖拉，為避免吊起的門扇自由擺動，應在門扇底用麻繩或吊裝帶綁好，作為牽制溜繩的調整方向（圖7）。

5）整個吊裝過程門扇保持開啟狀態，方便吊裝就位和位置調整。門扇吊裝以一樘對開門為一個吊裝流程，吊裝完畢后才能進行整樘雙開門的開啟關閉調試，還能及時檢查安裝精度和安裝方法是否合理。

圖6 地軸安裝完后效果

圖7 牽引繩固定示意

3.8 門扇密封措施安裝

所有門扇吊裝并調試完畢后，進行門扇四周毛條和毛刷的安裝，門扇的上、下和門軸側采用毛刷，門鎖側采用毛條，既能保證門的氣密性，也能提高門的隔聲性能。

門扇由內外側兩層襯板加龍骨構成，門扇厚度達到150 mm，如果采用傳統的1道密封毛條，與超大超高的門扇不協調，同時不能很好地起到氣密性和隔聲性能。因此采用密封毛條穿槽固定在定制鋁型材上，將鋁型材連同毛條采用螺釘固定在門扇上，可做多道密封毛條，與門的構造完美融合（圖8、圖9）。

圖8 門軸側毛刷和門鎖側毛條

圖9 門扇上下毛刷固定示意

上毛刷高50 mm、下毛刷高30 mm，安裝在鋁型材上，鋁型材拼接成曲線，長度同門扇寬度。

3.9 雙曲面仿銅不銹鋼飾面板安裝

由于單樘門寬超過4 m，不銹鋼原材料寬度不夠，故在制作的時候將飾面板也進行分塊加工。不銹鋼飾面板的雙曲面輥壓加工，委托專業加工廠根據我方提供的數據，由專業人員操作完成。

在不銹鋼制作完成后，進行安裝，安裝步驟如下：

1）不銹鋼飾面板安裝。由于不銹鋼板塊過大，僅用結構膠固定容易發生安全隱患，故在粘接的基礎上對不銹鋼進行焊接處理，點固后應盡快焊接，以防長時間放置變形或定位焊縫被氧化破壞。

2）焊接變形控制。首先，采用小電流、短電弧、窄焊道、快速焊接工藝，減少熱輸入，控制層間溫度。其次，采用合理的焊接順序，將連續焊改為分段焊，并適當改變焊接方向，合理運用跳焊法和退焊法。

3）對焊接點進行處理。在采用分段焊后，由于接頭增多，對整體形象稍有破壞。因此在焊接完成之后，對焊接點進行打磨，運用原廠漆進行噴涂，將焊點全部掩蓋（圖10）。

圖10 整體拼裝示意和實物效果

3.10 密封收口處理

整樘門施工完畢后，由于門扇超高超重，構件種類多，不同材料間存在較多的交界面，為了能讓這套門完美地出現在大眾眼前，在門扇的深化設計中，嚴格制定不同材料交界處的收口方案和施工順序：不同材料之間留有搭接余量；后道工序盡量將前面工序材料覆蓋；工藝孔采用裝飾帽封堵；不銹鋼與毛條鋁型材采用同色不銹鋼條填充；飾面板拼接處不銹鋼采用折邊加點焊處理，現場修補焊點，杜絕可視面采用密封膠收口的原始處理方式。

以上方案的應用，使整個門系統高大雄偉，從整體看，與宴會廳和宴會前廳的裝飾空間完美融合；從細節看，門扇系統曲線過渡自然，邊角收口精細，將宴會廳的這套門系統精雕細琢后，做成了一副工藝品。

4 結語

本工程成功應用雙曲面超大仿銅不銹鋼門施工技術，為廣西同類工程做法提供了可借鑒的經驗。經工程實踐檢驗，該技術施工質量可靠，工期快，造價低，綜合效益顯著，具有很好的推廣意義。