多曲面、復(fù)雜鋁板裝配式吊頂在室內(nèi)裝飾工程中的應(yīng)用管理研究

姚蘊韻

上海久事北外灘建設(shè)發(fā)展有限公司 上海 200080

引言

隨著工業(yè)化發(fā)展的進程越來越快，建筑裝飾行業(yè)的工業(yè)化之路也穩(wěn)步向前。進入新時代以來，隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整及供給側(cè)結(jié)構(gòu)的改革，新型建筑工業(yè)化已成為新趨勢，不斷推進的城鎮(zhèn)化建設(shè)、城市更新等為建筑工業(yè)化的發(fā)展提供了新的機遇。而新型建筑裝飾工業(yè)化是集設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)預(yù)制化、施工機械化、組織科學(xué)化和管理信息化于一體的高效生產(chǎn)方式，實現(xiàn)了設(shè)計、生產(chǎn)、施工、管理等整個產(chǎn)業(yè)鏈的整合和建筑全生命周期價值最大化的可持續(xù)發(fā)展[1]，在改變傳統(tǒng)落后方式的基礎(chǔ)上大幅提高施工效率，減少現(xiàn)場的手工作業(yè)，強化產(chǎn)品的加工質(zhì)量和精度，達到了加快施工周期、施工場地低碳綠色、提供工程質(zhì)量、降低工程成本的目的。

正是在建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的背景下，本研究依托于項目工程（以下簡稱：本工程），針對裝飾工程中大空間飾面造型復(fù)雜、貴重、材料繁多等普遍性難點，研究了超大尺寸天花飾面的設(shè)計、施工等項目管理內(nèi)容，主要包括模塊集成深化設(shè)計及安裝工藝，通過高精度生產(chǎn)加工、部品部件模塊化集成、飾面模塊工業(yè)化安裝實現(xiàn)裝飾部品產(chǎn)品工廠模塊化制作、現(xiàn)場裝配化施工等。

1 工程分析

本工程位于上海市虹口區(qū)北外灘，黃浦江與蘇州河交匯處，室內(nèi)裝飾工程總建筑面積51070m2，本工程旨在進一步拓展和延伸濱水開放區(qū)域，提升和優(yōu)化濱江公共空間品質(zhì)。其中，面積約1500㎡的室內(nèi)超大多功能會場空間采用星空造型的異形鋁板吊頂，主要分布在的會場吊頂與部分墻面飾面，由近千個蜂窩造型吊頂與包括燈具、噴淋、煙感、音響、吊點等設(shè)施設(shè)備有機組合而成（如圖1所示）。由于造型獨特且復(fù)雜，即要滿足多功能用途的聲學(xué)設(shè)計要求，同時還配套了多種模式的專業(yè)燈光效果，在全國未有過先例，需要組織設(shè)計、施工、專業(yè)生產(chǎn)等單位進行全方面研發(fā)、實施、控制等工作。本文以該會場為案例，著重研究多曲面、復(fù)雜鋁板裝配吊頂在室內(nèi)裝飾工程中的應(yīng)用管理。

圖1 多曲面、異形吊頂效果圖

2 多曲面、復(fù)雜鋁板裝配式吊頂實施的重點、難點分析

本工程中會場上空呈現(xiàn)的是璀璨星空，共筑輝煌的設(shè)計理念，設(shè)計方案中展現(xiàn)了一種雙曲面吊頂，吊頂順勢與墻面裝飾連為一體，造型尺寸大約為2330㎡。吊頂內(nèi)接六邊形造型，頂面起拱，弧形轉(zhuǎn)角處為異形處理，由于造型復(fù)雜、獨特，就現(xiàn)有成熟的施工技術(shù)中是否能達到設(shè)計效果，需進行全方位的市場調(diào)研。

在一些室內(nèi)大空間中，比如展覽館、會場等，吊頂曲面造型按照常規(guī)做法采用GRG造型。考慮到GRG存在安裝精度與耐久性不高，且現(xiàn)場安裝后需進行批膩子、刷漆等各項后續(xù)手工作業(yè)步驟，竣工后運營維護和保養(yǎng)也較為不便等特點，不僅工序煩瑣，大空間大面積實施的施工質(zhì)量控制困難，施工進度周期長，容易造成影響空間內(nèi)其他飾面的施工進度的控制。同時考慮到設(shè)計要求的各種可變燈光效果，故本工程中摒棄了傳統(tǒng)GRG做法。另一方面，也需要考慮到超大尺寸飾面在加工制作、板面變形控制、板塊安裝方面，相較常規(guī)尺寸飾面在難度上均呈現(xiàn)幾何級數(shù)上升。由此可知，針對本工程的星空造型異形曲面板塊的精度較難控制，漸變式造型增加了單元板塊的制作、安裝難度，這對工廠加工、運輸、現(xiàn)場安裝及質(zhì)量控制管理提出了新的要求，帶來了新的挑戰(zhàn)。

3 多曲面、復(fù)雜鋁板墻頂一體化技術(shù)管理研究

針對上述重點、難點，通過組織設(shè)計、施工和專業(yè)材料生產(chǎn)單位進行前期技術(shù)研發(fā)、模型模擬分析，制作實體樣板等研究管理手段，最終落實并完善如下參數(shù)化設(shè)計、集成化生產(chǎn)、裝配式施工安裝等系統(tǒng)性管理內(nèi)容。

3.1 產(chǎn)品樣板研發(fā)管理

通過多方面、多渠道、多領(lǐng)域的調(diào)查、研究，組織國內(nèi)優(yōu)秀專業(yè)材料加工工廠分別進行多次試驗，采用不同材質(zhì)如GRG、金屬、3D打印模型進行比對（圖2），以及研發(fā)漸變大小尺寸角度的六邊形造型快門燈，并通過構(gòu)造樣板和實體樣板來達到可實施的工藝和設(shè)計認可的效果。

通過多輪樣板比對，最終選擇了一種三維內(nèi)凹式六邊形曲面鋁板造型，考慮整體造型的漸變性，采用參數(shù)化設(shè)計明確不同參數(shù)變化對整體造型的影響，通過打造模塊化的曲面六邊形，最終實現(xiàn)現(xiàn)場拼接的裝配化安裝方式，這種模塊化安裝可以大大提升施工效率，有利于施工質(zhì)量的控制，滿足整體視覺效果[2]。

目前采用的研發(fā)成果：六邊形吊頂板材為3.0mm厚鋁單板，三角形吊頂表面穿孔率22%直徑2.3mm，鋁板正面為金色涂層，反面灰白色保護漆，面板為優(yōu)質(zhì)鋁合金板材，該項產(chǎn)品制作技術(shù)是國內(nèi)極少的在室內(nèi)采用三維曲面鋁板造型，墻頂一體，以金屬板加工工藝塑造璀璨星空，渾然一體的感覺。考慮到還需要安裝機電設(shè)施設(shè)備在吊頂飾面，因此，要求設(shè)計單位針對六邊形的造型進行優(yōu)化排列組合，六邊形造型承擔(dān)燈具安裝功能，配套研發(fā)了一種可連續(xù)調(diào)節(jié)出光面的光源裝置，與星空頂采用的六邊形金屬燈罩配套使用，解決了現(xiàn)有燈具出光面形式單一、不能連續(xù)調(diào)節(jié)亮度和炫光等問題，相鄰的三角形單元板有效地解決了機電設(shè)備布點需求。

3.2 參數(shù)化設(shè)計管理

通過對會場空間的功能分析，以星空為主題，采用基于Rhino+Grasshopper的參數(shù)化設(shè)計，以六邊形為單元組成矩陣，擬合成一個拱形的穹頂空間，每個六邊形單元沿著法線方向凹進布置一個小六邊形，用于安裝燈具，內(nèi)置小六邊形與燈具成漸變趨勢，宛如點陣星空。控制六邊形孔徑大小、曲面弧度、整體傾斜等參數(shù)的變化等等，通過這些變化的參數(shù)來控制整體模型的效果。

空間自由曲面由拱形空間的斷面曲線a控制，總體模型成型參數(shù)化設(shè)計思路為將整體拱形曲面攤平，然后在展開平面上設(shè)計星空裝飾圖案與造型，最后將平面上構(gòu)建好的飾面構(gòu)件流轉(zhuǎn)還原至拱形曲面上（如圖2所示）。

圖2 方案模型成型流程

3.3 單元板塊制作管理

吊頂板材為3.0mm厚鋁單板，局部表面穿孔率22%，直徑2.3mm，鋁板正面為金色涂層，反面灰白色保護漆，面板為優(yōu)質(zhì)鋁合金板材。在單元板塊的生產(chǎn)過程中，將犀牛模型導(dǎo)入專業(yè)軟件進行分析，產(chǎn)生加工數(shù)據(jù)，采用數(shù)控機床等離子切割厚板。每個造型單獨加工，采用定制折彎機卷曲成型，然后再點焊成型，整個六邊體僅由兩部分拼接而成，極大地控制了板面變形問題。成型產(chǎn)品用三維雕刻模具檢測，檢測合格后對產(chǎn)品進行全穿透焊縫焊接，焊接完成后對焊縫處進行手工打磨，打磨后再整體依次打磨，逐漸拋光，從粗到細，彎弧、焊接、打磨拋光。拋光完成后產(chǎn)品用3D掃描技術(shù)檢驗最后尺寸。完成后的毛坯送專業(yè)噴涂單位完成噴涂、包裝工作。

3.4 基層骨架構(gòu)造研究管理

考慮到吊頂曲面鋁板會受重力影響產(chǎn)生扭曲不規(guī)則的變形，常規(guī)的龍骨安裝無法達到安裝精度。將龍骨設(shè)置成配套鋁板飾面的彎曲造型。曲面變形區(qū)域根據(jù)造型線定制彎曲型材背架龍骨，整套骨架系統(tǒng)包括縱向骨架、橫向骨架、斜撐骨架，通過螺栓固定的方式進行龍骨調(diào)配。然后將支撐軌道逐個吊裝，通過連接支撐懸置在骨架下方。支撐軌道呈拱形，由弧形槽鋼、平直槽鋼對接焊接而成，在支撐軌道的上方形成滑槽，滑槽一方面為后期六邊形內(nèi)凹單元掛鉤安裝提供安裝位，另外一方面還可以借助該滑槽對六邊形內(nèi)凹單元沿滑槽移動，便于安裝。

3.5 集成模塊安裝技術(shù)管理

會場吊頂?shù)亩嗲驿X板是以弧形飾面+鋼基層組成異形鋁板吊頂系統(tǒng)，最大單個面積約2.4m2，墻頂一體化的星空金屬造型總面積約2330m2，共967個六邊形，共43道模塊，需要吊裝86次，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組裝主要在工廠完成，有利于快速組織材料，運至現(xiàn)場后，將六邊形內(nèi)凹單元傾斜后從紅色支撐軌道下方，送至相鄰的兩個支撐軌道之間，將六邊形內(nèi)凹單元擺正，通過掛鉤安裝在支撐軌道，六邊形內(nèi)凹單元兩側(cè)的掛鉤掛在兩側(cè)的滑槽內(nèi)，然后推動六邊形內(nèi)凹單元使其沿滑槽移動至安裝位置，然后通過螺絲將掛鉤與支撐軌道連接固定，依照此方法，將六邊形內(nèi)凹單元依次安裝完成，提高施工效率情況下，也有效確保施工安全（如圖3所示）[3]。

圖3 龍骨骨架三維示意圖

4 結(jié)束語

近年來，隨著新型建筑工業(yè)化發(fā)展的日趨成熟，人們對超大空間室內(nèi)造型追求越來越高，異形飾面的不斷出現(xiàn)，加大了超大板塊安裝施工和安全質(zhì)量控制的難度。

本工程針對會場組織各相關(guān)單位召開了多次技術(shù)專題會，從方案設(shè)計、深化設(shè)計、研發(fā)生產(chǎn)、施工安裝等全過程方面進行管理，對參數(shù)化設(shè)計、模塊化集成、工業(yè)化安裝技術(shù)，針對多曲面、復(fù)雜吊頂采用飾面模塊集成及安裝手段進行優(yōu)化，完善了曲面鋁板整體安裝節(jié)點，采取單元模塊化形式施工，將工業(yè)化建造方式引入建筑領(lǐng)域，保證整個過程的精準(zhǔn)安裝，施工安全，工程質(zhì)量滿足要求，進一步提升現(xiàn)場施工綠色環(huán)保性，對類似工程的超大飾面裝配式施工，特別是大空間異形曲面單元式造型吊頂施工提供了較好的案例。