基于BIM技術的雙曲面異形鋁板吊頂施工技術研究

薛廣尉

中建海峽建設發展有限公司，福建 福州 350015

隨著國家影響力的擴大，國家舉辦大型國際會議也逐步增多，加快了大型公共建筑的建設進度，如會議中心、主題會址、綜合場館的興建。這些大型公共建筑大都采用了大曲面鋼結構空間網架屋面形式，創新了網架下弦的大空間吊頂技術，促進了建筑裝飾施工技術的提高[1]。

世界媽祖文化論壇永久性會址旅游項目的大規模雙曲面異形鋁板吊頂系統具有裝飾線條優美、波浪起伏的吊頂造型。優美的弧線與建筑外立面帷幔吊頂弧線高度擬合，但是傳統的二維CAD圖紙無法有效表達與設計雙曲的吊頂外形，因此雙曲吊頂的測量放樣和施工質量控制成為該工程裝飾施工的重大難題。最終，該工程采用BIM技術進行雙曲面異形鋁板吊頂深化設計與施工，實現了快速導出加工圖與施工圖的目標。

1 施工技術原理

大規模雙曲面異形鋁板吊頂系統的施工技術原理如下：（1）經過計算機立體空間提取數據總計超過235個測量點，形成可測量數據化的CAD圖紙及異形鋁單板加工圖；（2）對吊頂安裝前對定位軸線上的數據進行整理，形成吊頂網格定位高度圖；（3）按照吊頂網格定位高度圖進行網格放線與吊頂曲面施工，利用單曲面的異形鋁板實現雙曲面吊頂的裝飾效果。雙曲面異形鋁板吊頂施工原理圖如圖1所示。

圖1 雙曲面異形鋁板吊頂施工原理圖

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

2.2 操作要點

（1）設計準備。以CAD二維平面圖紙及已完成建筑的鋼結構模型為基礎進行BIM建模，如圖3所示。

圖3 雙曲面異形鋁板吊頂BIM建模效果圖

完成各專業管線管道布置后，確定吊頂模型。通過模型導出可測量數據化的CAD圖紙和吊頂網格定位高度圖，同步導出放樣軸線控制網，依據工藝流程，生成具有施工指導作用的各構配件尺寸加工圖。

針對雙曲弧度變化較大的部位，按照面、線、點的分解思路，將復雜雙曲面分離成單曲平面，再將單曲平面分解成獨立標高點，這些獨立標高點即為施工控制標高。在滿足精度要求的情況下，按照固定尺寸間距進行多次剖面，形成各剖面詳圖[2]。每個剖面圖形成獨立的標高控制體系，實現單曲二維平面組合成雙曲的三維立體空間效果，對定位網軸線上的吊頂精確數據進行分解，如圖4、圖5所示。

圖4 雙曲面吊頂剖面位置定位圖

圖5 雙曲面吊頂剖面圖

（2）材料準備。根據BIM模型，導出異形鋁單板加工料單，鋁單板在加工工廠內分段加工，并逐一編號，嚴格控制成品質量，保證安裝完成后的吊頂弧度均勻。構配件的運輸采用專用包裝箱，嚴格做好成品在運輸過程中的保護，材料進場后按編號逐一碼放，避免混淆。

（3）測量放線。①根據現場實際情況實地移交基準軸線、基準標高；②對移交的基準線進行偏差測量，根據測量結果，確定基準線準確性。復核基準線無誤后，進行控制軸線放樣，控制軸線用墨線彈至地面，并做好標記；③以控制軸線為基準，利用激光水平儀，將控制線引至鋼結構屋面網架下弦，并做好標記；④根據控制線和施工圖彈好吊桿懸掛點，并做好標記；⑤將基準標高，引測到墻面、柱面及增設的標桿上，根據吊頂剖面詳圖標記出弧度吊頂的端頭控制標高。

（4）轉換層骨架安裝。①根據放線位置，先進行轉換層骨架的吊桿安裝。吊桿采用L50mm×4mm角鋼，根據施工圖現場裁切不同長度的角鋼，并按施工圖編號安裝角鋼；②吊桿焊接前，先對鋼結構的焊接點位置，進行打磨處理，將防銹漆磨除，露出光亮金屬面；③吊桿安裝過程中，依據編號將吊桿焊接在鋼屋面網架的下弦桿上；④角鋼焊接采用雙面焊縫，焊接過程中控制好角鋼焊接的垂直度，保證角鋼豎直、縱橫向的角鋼平行，嚴禁歪斜；⑤焊接完成后，報監理進行隱蔽驗收，并對焊接縫進行防銹處理；⑥在轉換層主龍骨上焊接L100mm×50mm方鋼；⑦在主龍骨上焊接L50mm×4mm角鋼作為石膏板吊桿受力骨架；⑧根據深化設計圖，在主龍骨上進行精確定位，將異形鋁板單板的吊點位置在主龍骨上進行標記，在主龍骨上焊接L50mm×4mm角鋼作為鋁單板吊頂受力骨架。

（5）穿孔吸音石膏板吊頂骨架安裝。①通過角鋼次龍骨上的穿孔，安裝φ8mm吊桿；②組裝C型50mm主骨架，間距為1000mm，主龍骨之間采用對接連接；③根據標高控制參數，通過吊桿上的螺栓調整弧度主龍骨的高度，使弧度滿足設計要求；④在弧度主龍骨上，安裝龍骨吊掛件，在龍骨吊掛件上扣上石膏板吊頂C型50mm次龍骨；⑤在安裝龍骨的同時，檢修口照明燈、噴淋頭通風篦子等部位，應按施工圖紙要求留出位置。若發現預留口與主次龍骨發生碰撞的，要及時調整局部位置，在檢修口的四周加設封邊橫撐龍骨，主龍骨應加設吊桿；⑥在主次龍骨安裝過程中，同步進行吊頂內部機電安裝工程，以及管線、線路端口的安裝與檢查；⑦主次龍骨、機電管線安裝完成后，進行隱蔽驗收。

（6）穿孔吸音石膏板安裝。①在C型次龍骨之間填塞50mm厚的防火巖棉，防火巖棉要求厚度均勻，拼縫嚴密，表面平整；②防火巖棉填塞完成后，進行隱蔽驗收，并做詳細的隱蔽驗收記錄，及時整改局部不合格位置，保證防火巖棉的施工質量，各種電纜管線、燈架、管道等設備施工完畢后應進行調試；③通過自攻螺絲將穿孔吸音石膏板固定在吊頂龍骨上，石膏板的四邊均固定在龍骨或者橫撐上，保證四角不翹曲；④對機電管線端口、通風口處的穿孔石膏板進行取孔，點位復核；⑤穿孔吸音石膏板拼縫進行嵌縫處理，首先張貼嵌縫紙帶，然后涂刮嵌縫石膏；⑥在穿孔石膏板上噴涂金色防霉乳膠漆；⑦在穿孔吸音石膏板上安裝管線端口的面板、通風口百葉。

（7）鋁方通吊頂安裝。①將φ8mm鋁方通吊桿的上端與角鋼骨架固定；②根據BIM模型導出標高點位圖，在異形鋁單板吊點位置控制鋁單板的安裝高度；③通過調整吊桿上的螺栓，控制異形鋁單板的高度，使同一條弧線上的異形鋁單板弧度平順均勻；④采用自攻螺絲對兩段異形鋁單板進行連接加固；⑤對鋁方通的安裝位置和標高進行復核，不平順處采用吊桿上的調節螺母進行精確微調；⑥安裝完成后，揭除鋁單板表面保護膜，并組織驗收。

3 質量控制

3.1 質量控制標準

吊頂安裝允許偏差如表1所示。

表1 鋁單板吊頂施工質量檢測項目、允許偏差及檢驗方法

3.2 質量保證措施

（1）飾面材料與龍骨的搭接寬度應大于龍骨受力面寬度的2/3，保證飾面材料安裝的牢固可靠。（2）金屬吊桿、龍骨表面進行防腐處理，吊桿、龍骨的安裝符合設計要求。（3）確保焊縫質量，對現場焊接焊縫進行跟蹤檢查，保證除污、除銹、防腐處理到位。（4）石膏板吊頂上的燈具、煙感器、噴淋頭、風口蓖子等設備翹曲的位置應設置合理、美觀，與飾面板的交接應吻合、嚴密。（5）吊頂內填充的吸聲材料應有防散落措施。（6）安裝龍骨時，嚴格按水平標準線和規方線組裝周邊骨架。受力節點應裝訂嚴密、牢固，保證龍骨的整體剛度。龍骨的尺寸應符合設計要求，縱橫拱度均勻。吊頂龍骨嚴禁有硬彎，通過切槽形成弧度[3]。（7）為避免主龍骨向一邊傾斜，相鄰龍骨接頭須錯開設置。龍骨安裝完畢，應經檢查合格后再安裝飾面板，龍骨分格的幾何尺寸必須符合設計要求和飾面板塊的模數[4]。（8）吊頂內各專業施工完畢并驗收合格后方可進行穿孔吸音石膏板的安裝。

4 效益分析

采用雙曲異形鋁板吊頂，通過BIM技術進行虛擬施工，達到了設計要求的裝飾效果并將各種設計問題、碰撞沖突消化在深化設計階段，實現了多專業的設計整合，降低了管理成本。在復雜多曲面的吊頂系統施工中，顯著降低了返工率，實現了一次成型、一次成優，節約了工期，減少了材料損耗，降低了建設成本。

5 結束語

雙曲面異形鋁板吊頂系統施工技術以BIM技術為核心，利用BIM技術導出的施工圖與材料加工圖控制吊桿標高點，形成滿足要求的單曲異形鋁板吊頂弧度，最終完成雙曲異形鋁板吊頂系統施工。該技術使復雜多曲面的吊頂系統施工工效提高了約30%，降低造價20%，實現了一次成型、一次成優，起到節約工期、減少材料損耗、降低建設成本的作用，值得參考和推廣。