多曲面、復雜鋁板裝配式吊頂在室內裝飾工程中的應用管理研究

姚蘊韻

上海久事北外灘建設發展有限公司 上海 200080

引言

隨著工業化發展的進程越來越快，建筑裝飾行業的工業化之路也穩步向前。進入新時代以來，隨著經濟結構的調整及供給側結構的改革，新型建筑工業化已成為新趨勢，不斷推進的城鎮化建設、城市更新等為建筑工業化的發展提供了新的機遇。而新型建筑裝飾工業化是集設計標準化、構件生產預制化、施工機械化、組織科學化和管理信息化于一體的高效生產方式，實現了設計、生產、施工、管理等整個產業鏈的整合和建筑全生命周期價值最大化的可持續發展[1]，在改變傳統落后方式的基礎上大幅提高施工效率，減少現場的手工作業，強化產品的加工質量和精度，達到了加快施工周期、施工場地低碳綠色、提供工程質量、降低工程成本的目的。

正是在建筑業可持續發展的背景下，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計、施工等項目管理內容，主要包括模塊集成深化設計及安裝工藝，通過高精度生產加工、部品部件模塊化集成、飾面模塊工業化安裝實現裝飾部品產品工廠模塊化制作、現場裝配化施工等。

1 工程分析

本工程位于上海市虹口區北外灘，黃浦江與蘇州河交匯處，室內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域，提升和優化濱江公共空間品質。其中，面積約1500㎡的室內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、吊點等設施設備有機組合而成（如圖1所示）。由于造型獨特且復雜，即要滿足多功能用途的聲學設計要求，同時還配套了多種模式的專業燈光效果，在全國未有過先例，需要組織設計、施工、專業生產等單位進行全方面研發、實施、控制等工作。本文以該會場為案例，著重研究多曲面、復雜鋁板裝配吊頂在室內裝飾工程中的應用管理。

圖1 多曲面、異形吊頂效果圖

2 多曲面、復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的是璀璨星空，共筑輝煌的設計理念，設計方案中展現了一種雙曲面吊頂，吊頂順勢與墻面裝飾連為一體，造型尺寸大約為2330㎡。吊頂內接六邊形造型，頂面起拱，弧形轉角處為異形處理，由于造型復雜、獨特，就現有成熟的施工技術中是否能達到設計效果，需進行全方位的市場調研。

在一些室內大空間中，比如展覽館、會場等，吊頂曲面造型按照常規做法采用GRG造型。考慮到GRG存在安裝精度與耐久性不高，且現場安裝后需進行批膩子、刷漆等各項后續手工作業步驟，竣工后運營維護和保養也較為不便等特點，不僅工序煩瑣，大空間大面積實施的施工質量控制困難，施工進度周期長，容易造成影響空間內其他飾面的施工進度的控制。同時考慮到設計要求的各種可變燈光效果，故本工程中摒棄了傳統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，相較常規尺寸飾面在難度上均呈現幾何級數上升。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、現場安裝及質量控制管理提出了新的要求，帶來了新的挑戰。

3 多曲面、復雜鋁板墻頂一體化技術管理研究

針對上述重點、難點，通過組織設計、施工和專業材料生產單位進行前期技術研發、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化設計、集成化生產、裝配式施工安裝等系統性管理內容。

3.1 產品樣板研發管理

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

通過多輪樣板比對，最終選擇了一種三維內凹式六邊形曲面鋁板造型，考慮整體造型的漸變性，采用參數化設計明確不同參數變化對整體造型的影響，通過打造模塊化的曲面六邊形，最終實現現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，有利于施工質量的控制，滿足整體視覺效果[2]。

目前采用的研發成果：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，面板為優質鋁合金板材，該項產品制作技術是國內極少的在室內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施設備在吊頂飾面，因此，要求設計單位針對六邊形的造型進行優化排列組合，六邊形造型承擔燈具安裝功能，配套研發了一種可連續調節出光面的光源裝置，與星空頂采用的六邊形金屬燈罩配套使用，解決了現有燈具出光面形式單一、不能連續調節亮度和炫光等問題，相鄰的三角形單元板有效地解決了機電設備布點需求。

3.2 參數化設計管理

通過對會場空間的功能分析，以星空為主題，采用基于Rhino+Grasshopper的參數化設計，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、整體傾斜等參數的變化等等，通過這些變化的參數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，總體模型成型參數化設計思路為將整體拱形曲面攤平，然后在展開平面上設計星空裝飾圖案與造型，最后將平面上構建好的飾面構件流轉還原至拱形曲面上（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，面板為優質鋁合金板材。在單元板塊的生產過程中，將犀牛模型導入專業軟件進行分析，產生加工數據，采用數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。成型產品用三維雕刻模具檢測，檢測合格后對產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。拋光完成后產品用3D掃描技術檢驗最后尺寸。完成后的毛坯送專業噴涂單位完成噴涂、包裝工作。

3.4 基層骨架構造研究管理

考慮到吊頂曲面鋁板會受重力影響產生扭曲不規則的變形，常規的龍骨安裝無法達到安裝精度。將龍骨設置成配套鋁板飾面的彎曲造型。曲面變形區域根據造型線定制彎曲型材背架龍骨，整套骨架系統包括縱向骨架、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凹單元沿滑槽移動，便于安裝。

3.5 集成模塊安裝技術管理

會場吊頂的多曲面鋁板是以弧形飾面+鋼基層組成異形鋁板吊頂系統，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，該系統結構組裝主要在工廠完成，有利于快速組織材料，運至現場后，將六邊形內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，將六邊形內凹單元擺正，通過掛鉤安裝在支撐軌道，六邊形內凹單元兩側的掛鉤掛在兩側的滑槽內，然后推動六邊形內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 結束語

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

本工程針對會場組織各相關單位召開了多次技術專題會，從方案設計、深化設計、研發生產、施工安裝等全過程方面進行管理，對參數化設計、模塊化集成、工業化安裝技術，針對多曲面、復雜吊頂采用飾面模塊集成及安裝手段進行優化，完善了曲面鋁板整體安裝節點，采取單元模塊化形式施工，將工業化建造方式引入建筑領域，保證整個過程的精準安裝，施工安全，工程質量滿足要求，進一步提升現場施工綠色環保性，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。