裝配式圓錐體復雜造型吊頂施工技術研發和實踐

王紅成 胡敏華 徐志強 陳望霜

1 前言

我國建筑裝修行業的不斷發展，裝修風格日益多樣化，裝修設計沖破了以往的束縛，涌現了一批造型新穎獨特的設計風格，反映了強烈的時代氣息。不銹鋼材料是一種新型的裝飾材料，在現代裝飾施工中被廣泛應用。不銹鋼材料的可塑性非常高，可以用于制作各種裝飾飾面材料，尤其是現在的彩色不銹鋼板造型吊頂，比不銹鋼板原材料有更加鮮艷的外表美觀性，比如彩色不銹鋼鈦金色拉絲板，顯得高貴而又有金屬的時代感氣息，對空間環境的裝飾效果起到強化、點綴和烘托作用。大眾的審美觀越來越高的同時，不銹鋼天花造型也越來越復雜，傳統工藝采用阻燃板制作基層、測量尺寸下單、分塊粘貼在基層板上，基層垂直度、平整度要求非常高，稍有偏差弧形不銹鋼飾面面板的拼裝就會出現分縫間隙過大、無法密拼的問題，拼接處無法保證上板面與下板面、左板面與右板面的平整。傳統工序繁瑣、調節不靈活、焊接專業較多、工人勞動強度大、造價成本高。因為需要現場焊接，且多為仰焊，焊接不僅易引起火災，存在安全隱患，還需要對施焊后的部位進行噴涂處理，造成二次空氣污染。通過設計創新、施工技術改善[1]。本技術研發了圓錐體不銹鋼造型集成安裝技術通過吊頂飾面由采用裝配式轉換層、訂制階梯式鋼龍骨、在飾面板背面設置對位卡件、不銹鋼扣條固定不銹鋼飾面，保證工藝縫的密拼效果和平整度的施工技術方案。

2 國內相關研究現狀

我國自上世紀80 年代才逐步將裝配式裝修技術應用到建筑工程領域。“十二五”是全面建設小康社會的重要時期，國家大力提倡綠色可持續發展，推進建筑節能減排，積極推動建筑工業化及信息化，裝配式裝修技術的研發得到了國家科技支撐項目的支持，裝配式裝修發展迅速，各地各企業積極性高漲。2016 年頒布的《建筑產業現代化發展綱要》中明確指出:“到2020 年裝配式建筑在新建建筑中會占據超過20%比例，到2025 年，所占比例會達到50%以上”。有助于發展建筑業和網絡信息化工業化高度合作、培養新興產業和新動能、積極發展化解過剩產能而后國家又先后發布了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》《“十三五”裝配式建筑行動方案》等文件。隨著裝修施工技術的不斷精進，新材料新工藝的推動下，在大空間裝修領域實現了裝配化突破。裝配式裝修有助于節省資源消耗、降低施工污染程度、提高勞動生產和質量安全水平，有助于發展建筑業和網絡信息化工業化高度合作、培養新興產業和新動能、積極發展化解過剩產能[2]。目前國內對吊頂裝配化安裝的研究如下。浙江亞廈裝飾股份有限公司設計了NP 板集成吊頂及其安裝方法，能夠實現無吊桿、龍骨飾面一體式的整體集成吊頂，通過與框架頂框的連接，以及龍骨與NP 板的集成，能夠實現簡化工藝、縮短工期、減少粉塵污染、提高重復利用率、快速施工等一系列優點；林婷設計了集成吊頂安裝方法，通過對所述中轉箱體抽氣從而提高所述真空吸盤的吸附力，提高吊頂板材拆卸的穩定性，使用方便，提高了抽氣效率；浙江移動電氣股份有限公司設計了集成吊頂的二層吊頂結構及安裝方法，由三角龍骨和扣接在三角龍骨上的平面扣板組成，具有結構簡單，能簡化安裝結構，降低安裝操作難度系數，降低勞動強度，減少材料浪費等特點。

3 研究目的和意義

建筑領域節能減排是實現碳達峰、碳中和的重要一環。近年來，推廣裝配式建筑、綠色建筑、被動式建筑、近零能耗建筑在內的新型建筑相關政策陸續出臺，提升新建、改造建筑物能效，推廣全裝修交付成為政策文件重點。全國各省市陸續發布新建住宅精裝修、全裝修政策。成品房類別呈現毛坯房比例逐年下降，精裝房比例逐年上升趨勢。隨著精裝房政策的密集推出，裝配式建筑在全國范圍內得到大力推廣和應用。裝配式裝修是裝配式建筑的重要組成部分，是一種以工廠化部品應用、裝配式施工建造為主要特征的裝修方式，其本質是以部品化的方式解決傳統裝修質量問題，以提升品質、提升效率，同時減少人工、減少資源能源消耗為核心目標，從深層含義來講，裝配式裝修是適應當前行業發展形勢的一種高品質裝修的實現方式，推廣裝配式裝修勢在必行。

裝配式裝修絕對不能割裂成單一的專業，更不能理解為一種施工工法。其與裝配式建筑共同構成整體的建筑產業化體系，并有助于推動全鏈條各專業、各工種、各類資源的協同發展，凸顯建筑現代化的低碳、綠色、節能、節材、控制造價、提高質量、優化管理等優勢，力求做到生產標準化、生產過程機械化、建設管理規范化、建設過程集成化、技術生產科研一體化，增強資源利用可持續性。國內大空間吊頂裝配式裝修還處于起步階段，設計、施工、材料的整體產業鏈資源并不多，且針對性的國家標準與規范措施尚未形成，傳統工人存在很難理解其建造工法并實施，其選擇性也較單一。因此需要不斷成熟化大空間裝配式裝修體系，發揮其優勢，優化其劣勢，開展創新性模式探索，解決與傳統工藝對接難題，推動建筑產業現代化發展。

4 創意構思

裝配式圓錐體復雜造型吊頂施工技術（圖1）系統地分析了傳統金屬板立體造型的制作安裝工藝，對其結構、安裝工藝進行研究，杜絕了現場焊接，全部采用物理連接，把現場制作過程全部轉移到工廠加工，現場拼裝。結構曲面立體跌級造型的構造，找出內在規律，逐步攻克安裝技術難點，不銹鋼組件拼接通過在不銹鋼背面設置對位卡件，組件之間的卡件對位之后，采用不銹鋼扣條插入卡件的卡槽起到緊固作用。結合圓錐體不銹鋼造型高、中、低錯層橢圓形分布特點，研制了階梯式龍骨，使每階段造型間距一致，消除了安裝誤差。考慮階梯式龍骨橢圓形分布對吊桿安裝精度非常高，研發裝配式轉換層，利用不銹鋼飾面的十字中心線位置作為橢圓形轉換層的十字中心連接鍍鋅方通，在十字連接方通上連接轉換層骨架，同時在轉換層骨架上開設各階梯式龍骨的吊桿安裝位置，確保每根階梯式龍骨精準安裝。也就是從飾面板、龍骨、轉換層都是一套裝配式組件，安裝前先測量出不銹鋼造型的十字中心線，轉換層與不銹鋼造型的中心線位置一致進一步確保了安裝精度，工藝操作便捷、效率高，更節約能源、造價低、可實現快速安裝。

圖1 現場效果圖

5 工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

具體工藝流程為：不銹鋼造型制作→階梯式龍骨制作→轉換層龍骨制作→測量放線→轉換層龍骨安裝→階梯式龍骨安裝→不銹鋼造型單元組件拼裝→懸掛式酒架安裝→雙面鏡不銹鋼水波紋掛片安裝→石膏板吊頂。

5.2 操作要點

5.2.1 不銹鋼造型制作

根據施工圖尺寸深化出跌級造型加工圖紙，不銹鋼造型是曲面立體造型，需要分別用激光裁切造型的底板和立板，對其進行氬弧焊滿焊，再進行整體拋光打磨處理。板材采用3 mm 厚304 鏡面玫瑰金不銹鋼，面層納米技術處理，提高抗指紋性能，為提高板面造型的平整穩定性在造型空腔內@1 000 mm 增設Z型2.5 mm 厚鍍鋅鋼板加強件。

5.2.2 階梯式龍骨制作

根據不銹鋼造型尺寸定制階梯式龍骨，龍骨采用40 mm×40 mm×3 mm鍍鋅方通焊接而成，龍骨的兩端和中間段穿孔固定通絲吊桿，吊桿用膨脹螺栓栓接固定在結構樓板上，龍骨通過吊桿調節高度。龍骨上設置方形固定構件和掛鉤式固定構件，方形固定構件焊接固定，掛鉤式固定構件栓接固定在龍骨上。

5.2.3 轉換層龍骨制作

由于不銹鋼造型時橢圓形分布的沿著造型準確安裝階梯式龍骨吊桿難度大，為此找出了吊桿的規律性，定制了橢圓形轉換層，通過階梯式龍骨分布的間距設置了每根吊桿的安裝位置，可以精確定位每根吊桿和階梯式龍骨安裝位置。轉換層采用60 mm×60 mm×4 mm 鍍鋅方通弧彎形成橢圓形轉換層龍骨，通過階梯式龍骨三根吊桿的間距制作大、中、小三根橢圓形轉換層，轉換層之間通過方通栓接成單元式。

連接的鍍鋅方通與不銹鋼造型的中心線位置一致，便于定位安裝，轉換層龍骨上畫出階梯式龍骨吊桿安裝點位并開好栓接孔，為了便于運輸和安裝，轉換層可拆卸和組拼裝（圖2）。最后對轉換層龍骨進行防腐防銹處理，均采用零甲醛水性防銹漆進行均勻涂刷，再氟碳噴涂。

圖2 制定轉換層拼裝圖

5.2.4 測量放線

根據柱子軸線，測量出不銹鋼造型外圓橫向中心線與軸線的第一交叉點，通過軸線向右偏移2 103 mm 畫出輔助定位線，結合輔助定位線測量出第二交點，兩點彈出不銹鋼造型外圓橫向中心線。在第二交點測出不銹鋼造型完成面線豎向中心線，據此線左右偏移2 045 mm 畫出小圓圓心點位。據中心點位縱向偏移2 426 mm 畫出大圓圓心點位。通過大、小圓半徑尺寸畫出不銹鋼造型外輪廓完成面線。并在地面彈出完成面線，通過地面完成面線，紅外線測量儀定位標出天花樓板上定制轉換層固定點位。詳見圖3。

圖3 造型定位詳圖

5.2.5 轉換層龍骨安裝

紅外線測量儀定位轉換層中心線安裝位置，起到設置角碼固定點位的作用。在混凝土樓板上預埋角碼，在角碼上栓接L40x3 mm 鍍鋅角鋼，角鋼末端栓接定制的轉換層，此時注意需要用紅外儀復核定制轉換層的安裝精度，確保無誤后栓接固定。

5.2.6 安裝階梯式龍骨安裝

階梯式龍骨根據不銹鋼造型特點定制，采用Φ10 mm 吊桿穿過龍骨的栓接孔進行栓接，再在吊桿的另一端栓接在定制轉換層上，沿橢圓邊長間距600 mm排布龍骨，龍骨與吊桿連接后，復驗龍骨水平及垂直度直到自檢達標，見圖4。

圖4 階梯式龍骨剖面詳圖

5.2.7 不銹鋼造型單元組件拼裝

不銹鋼造型出廠前先在工廠進行預拼裝，驗收合格后方可運至現場進行安裝。從大圈到小圈不銹鋼造型依次安裝定位。先把每個單元組件預掛在階梯式龍骨上臨時固定。不銹鋼造型是曲面立體單元式組件，組件之間的定位通過在組件不銹鋼造型底板與立板背面設置有對位卡件，安裝時通過對位卡件的凹凸槽之間相互制約達到精準定位的目的。測量組件之間的拼接平整度、密實度無誤后把不銹鋼扣槽插入對位卡件上進行固定。不銹鋼造型安裝完成后在各造型之間安裝波浪紋不銹鋼，用自攻螺絲固定在單元組件的翻邊上。見圖5 至圖8。

圖8 固定卡件透視圖

圖6 造型加強件剖面圖

圖7 固定卡件詳圖

5.2.8 懸掛式酒架安裝

酒架實心不銹鋼圓立柱分布的位置，階梯式龍骨之間焊接縱向弧形龍骨，實心不銹鋼圓立柱栓接在弧形龍骨上，立柱上安裝弧形鏡面玫瑰金不銹鋼酒架和鋼化玻璃。

5.2.9 雙面鏡不銹鋼水波紋掛片安裝

根據水波紋掛片分布區域上方設置弧形龍骨，弧形龍骨與階梯式龍骨栓接固定。弧形龍骨上開設安裝孔，不銹鋼掛鉤與吊桿焊接成一體，吊桿穿過鏡面玫瑰金不銹鋼造型預留安裝孔與弧形龍骨進行栓接。依次從左到右鉤掛不銹鋼水波紋掛片。

5.2.10 石膏板吊頂

根據反光燈槽尺寸分別沿著不銹鋼造型四周懸掛弧形阻燃板掛板，在掛板上安裝邊龍骨和副龍骨，最后封雙層石膏板。

6 結語

裝配式圓錐體復雜造型吊頂施工技術中提供的技術方案不僅是每一個相關技術點的創新和突破，更重要的是各項技術之間的關聯性。開展此項技術工作一定要遵循研發、加工、設計、安裝“四位一體”的體系化思維方式。技術人員要清醒地認識到每個復雜項目實施技術之間只能“參照”，不可能“照搬”。更要注意的是，對于自由曲面這種具有藝術和工業化雙重屬性的工程項目，不能拋開經濟條件和技術基礎盲目追求[3]。

在我國逐步推進建筑工業4.0 的背景下，“一體化集成”的工業化建造模式被提出，基于信息網絡技術、計算機仿真技術、建筑裝飾裝配化技術、機械自動化技術與項目管理模式相結合的智能建造技術可以實現對建筑的全生命期的整合與升級，實現整套建筑體系綠色、節能、環保目標，并推動建筑整體產業鏈的發展與社會工業化進程[4,5]。