公共建筑大空間吊頂施工質(zhì)量管理要點(diǎn)

馬小杉

(上海建科工程咨詢有限公司,上海 200032)

0 引言

近年來(lái),我國(guó)因大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè),修建公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、高鐵站等公用設(shè)施而被譽(yù)為“基建狂魔”,機(jī)場(chǎng)、高鐵站等需要容納大量客流的大空間公共建筑的建設(shè)也呈現(xiàn)遍地開(kāi)花的趨勢(shì),作為城市的窗口,這些建筑也逐漸與城市的特點(diǎn)結(jié)合,外形復(fù)雜、形式多樣。例如近幾年投運(yùn)通航的幾個(gè)大型機(jī)場(chǎng):北京大興機(jī)場(chǎng)、成都天府機(jī)場(chǎng)、深圳寶安機(jī)場(chǎng)、杭州蕭山機(jī)場(chǎng)等,受到社會(huì)的廣泛好評(píng),各具特色的出發(fā)層吊頂使它們成為“網(wǎng)紅”景點(diǎn)。

建筑行業(yè)有句俗話“優(yōu)不優(yōu)看裝修,精不精看大廳”,對(duì)航站樓之類的大型公共建筑而言,大廳的吊頂施工及其管理,決定了整個(gè)精裝修工程的最高水平和格局,相應(yīng)的這也同樣是整個(gè)裝飾裝修工程的最難點(diǎn),任何瑕疵都將被放大而影響對(duì)整個(gè)航站樓工程的評(píng)價(jià)。本文以杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)的出發(fā)層吊頂為例,深入研究剖析公共建筑的大空間吊頂施工質(zhì)量管理要點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建航站樓總建筑面積約61萬(wàn)m2,平面布局采取集中式構(gòu)型設(shè)計(jì),包括一個(gè)主樓、南北兩條水平長(zhǎng)廊和三根指廊,主樓面寬約440 m,進(jìn)深約205 m,長(zhǎng)廊寬度22 m,指廊寬度42 m,設(shè)有32座固定登機(jī)橋。整個(gè)航站樓以荷花蓮葉為設(shè)計(jì)主題,既承載了地域特色,又體現(xiàn)了城市精神,參照西湖十景的理念在整個(gè)航站樓內(nèi)營(yíng)造出了空港十景,其中出發(fā)層大空間吊頂?shù)脑O(shè)計(jì)理念為“蓮下泛舟”,大廳內(nèi)支撐屋面的結(jié)構(gòu)柱造型宛如一片片荷葉,辦票島仿佛一艘艘小舟隨波起伏,使得旅客徜徉其間,感受蓮下泛舟的獨(dú)特體驗(yàn)(見(jiàn)圖1)。

為實(shí)現(xiàn)大吊頂?shù)脑O(shè)計(jì)效果存在諸多困難。起伏多變的雙曲面被樣條曲線劃分為肌理菱形吊頂單元和荷葉柱單元;菱形吊頂單元荷葉面呈現(xiàn)墜落度的造型,中心部位的鋁板全為雙曲鋁板,周邊全為翹曲板型,而且劃分的肌理分割線為發(fā)散性的曲線,所有鋁板全為不規(guī)則,每塊鋁板都具有唯一性;荷葉柱單元所有鋁板均為雙曲鋁板,曲率半徑在無(wú)規(guī)律地變化,且鋁板間拼縫較小,這種細(xì)膩的設(shè)計(jì)對(duì)異形雙曲鋁板的加工、安裝定位的精度要求極為嚴(yán)苛。

為實(shí)現(xiàn)“蓮下泛舟”的唯美構(gòu)想,最終達(dá)到設(shè)計(jì)理念的完美呈現(xiàn),從工程管理的角度而言,無(wú)論在前期的深化設(shè)計(jì),中期的材料采購(gòu)加工還是后期的現(xiàn)場(chǎng)安裝,三個(gè)階段均應(yīng)進(jìn)行施工質(zhì)量的管理把控。

2 深化設(shè)計(jì)階段的管理要點(diǎn)

2.1 三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

項(xiàng)目整個(gè)大吊頂共有40個(gè)荷葉柱單元,加上荷葉柱之間的菱形吊頂單元共有約34 600塊曲板。整個(gè)吊頂呈軸對(duì)稱分布,理論上沒(méi)有一塊板是一樣的,每一塊板的尺寸、曲率均有不同,加工和安裝難度極大[1-3]。

前期在深化設(shè)計(jì)中進(jìn)行了部分優(yōu)化,優(yōu)化后其中雙曲板率仍達(dá)到約30%。深化設(shè)計(jì)過(guò)程中,針對(duì)吊頂板在安裝過(guò)程中的調(diào)節(jié)和定位,施工單位進(jìn)行了三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和完善,整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由鋼結(jié)構(gòu)與主龍骨的轉(zhuǎn)接件和副龍骨與蜂窩鋁板的連接件組成,結(jié)合吊頂模型曲率變化,系統(tǒng)配件在X,Y,Z三個(gè)方向的自由度調(diào)節(jié)量需滿足不同部位曲率的變化,確保雙曲板在安裝后能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)。三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖見(jiàn)圖2。

2.2 轉(zhuǎn)換層龍骨的深化

航站樓主樓的鋼結(jié)構(gòu)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu),根據(jù)《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求,當(dāng)?shù)鯒U上部為網(wǎng)架、鋼屋架或吊桿長(zhǎng)度大于2 500 mm時(shí),應(yīng)設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層是一個(gè)承上啟下的構(gòu)造層,因此在深化排布的時(shí)候,上部要考慮與鋼結(jié)構(gòu)預(yù)留支托的連接,下部要考慮鋁板的分格變化,必須保證每塊鋁板有足夠多的掛點(diǎn),才能達(dá)到鋁板的不變形及結(jié)構(gòu)安全。

在構(gòu)造上轉(zhuǎn)換層必須與裝飾面層形成等距面,龍骨轉(zhuǎn)換層的排布應(yīng)沿著曲率變化小的方向排布,若無(wú)法滿足曲率的變化,則須進(jìn)行相應(yīng)的拉彎處理,這是轉(zhuǎn)換層龍骨深化的過(guò)程中需要著重考慮的問(wèn)題,龍骨的拉彎擬合既要保證精度,也要考慮方便加工的需求。

此外,轉(zhuǎn)換層的深化不僅要滿足吊頂永久荷載的要求,例如考慮風(fēng)荷載,需要設(shè)置龍骨加密區(qū),同時(shí)還要滿足施工臨時(shí)集中荷載的要求,考慮實(shí)際施工過(guò)程中,轉(zhuǎn)換層頂部是需要上人配合安裝蜂窩鋁板的。

3 采購(gòu)加工階段的管理要點(diǎn)

3.1 鋁板加工工藝的確定

航站樓出發(fā)層大吊頂用到的雙曲鋁板主要是蜂窩鋁板和鋁單板,二者加工成型的工藝略有不同,但主要控制點(diǎn)均在模胎的加工控制,雙曲鋁單板成型采用的工藝是蒙皮拉伸加工工藝,結(jié)合模胎抽真空,將鋁板拉伸產(chǎn)生塑性變形(見(jiàn)圖3)。因此模胎必須選擇凸模,而且鋁板的接觸位置永遠(yuǎn)是鋁板的中心部位,這樣的選擇才會(huì)讓鋁板在抽真空的時(shí)候每個(gè)部位完全處于受拉狀態(tài),一旦鋁板屬于受壓狀態(tài),成型后的鋁板表面會(huì)出現(xiàn)皺褶,成橘子皮形狀的質(zhì)量缺陷。雙曲蜂窩鋁板則是在鋁板和蜂窩芯剛剛進(jìn)行膠粘還未成型之時(shí)將其放置在模具上,再在蜂窩鋁板上覆蓋一層膜,并將四周密封,同樣通過(guò)抽真空的方式對(duì)蜂窩鋁板進(jìn)行加壓,待膠粘劑固化成型即可。二者均需利用成型的木質(zhì)模胎確保鋁板的成型,同時(shí)還要保證成型的鋁板表面光滑無(wú)褶皺,對(duì)鋁板加工廠有一定的要求。

在大吊頂方案確定之初,國(guó)內(nèi)不同鋁板生產(chǎn)廠家關(guān)于雙曲鋁板的加工工藝、加工效果甚至加工成本,都有著很大的差距,在經(jīng)過(guò)大半年的考察,14次專題會(huì)的研究討論,前后進(jìn)行了試制加工、樣板施工、優(yōu)化設(shè)計(jì)之后,最終實(shí)現(xiàn)了5家鋁板廠具備成熟的生產(chǎn)雙曲鋁板的技術(shù),產(chǎn)能滿足蕭山機(jī)場(chǎng)大面積施工的供應(yīng)需求。

3.2 鋁板涂層質(zhì)量的控制

吊頂?shù)耐繉訛榫埘ヮA(yù)輥涂,且有嚴(yán)格的漫反射率要求,因此預(yù)輥涂的涂層需要分多次滾涂,從而導(dǎo)致涂層厚度比常規(guī)的預(yù)輥涂涂層要厚,達(dá)到85 μm以上,涂層太厚帶來(lái)的問(wèn)題是會(huì)在鋁板加工的過(guò)程中出現(xiàn)爆邊、龜裂等質(zhì)量缺陷,因此在逐層預(yù)輥涂的過(guò)程中,控制每一層的涂層厚度以及最終的涂層總厚度,確保漫反射的效果的實(shí)現(xiàn)。

此外,在對(duì)鋁板加工工藝研究的過(guò)程中,項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)即使是同樣的涂層施工工藝、同樣的色卡色號(hào),不同鋁板廠生產(chǎn)出來(lái)的雙曲蜂窩鋁板,依舊存在著肉眼可以辨別的色差,加上預(yù)輥涂的涂層因滾涂方向的不同也會(huì)產(chǎn)生各向異性的特性,逆光、順光的色彩效果也會(huì)存在偏差,因此保證各向同性的指標(biāo)以及不同廠家生產(chǎn)的蜂窩鋁板顏色統(tǒng)一成為新的難題。最終經(jīng)過(guò)多次討論確定了統(tǒng)一由一個(gè)廠家進(jìn)行鋁卷的預(yù)輥涂處理,完成后再由各鋁板廠家進(jìn)行后續(xù)的深加工處理,最終的效果極其成功,不同標(biāo)段、不同廠家的吊頂鋁板之間沒(méi)有任何色差出現(xiàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)安裝階段的管理要點(diǎn)

4.1 測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)與復(fù)核

現(xiàn)場(chǎng)安裝階段的首要控制點(diǎn)在于對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)和復(fù)核。測(cè)量控制網(wǎng)具有控制全局、限制測(cè)量誤差累積的作用,是安裝過(guò)程中各項(xiàng)測(cè)量工作的依據(jù)。專業(yè)分包根據(jù)總包提供的基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量的坐標(biāo),聯(lián)合總包單位、監(jiān)理單位共同對(duì)現(xiàn)存的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè),驗(yàn)證基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確,測(cè)算出精度誤差[4]。

測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)需要綜合考慮以下兩個(gè)特殊情況:1)如果連續(xù)的大空間吊頂被劃分為若干個(gè)標(biāo)段,則每個(gè)標(biāo)段均必須統(tǒng)一采用總包提供的測(cè)量控制網(wǎng),不得單獨(dú)建立各自的測(cè)量控制網(wǎng),避免不同控制網(wǎng)之間的累計(jì)誤差造成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際較大的偏差。2)如果大空間吊頂存在結(jié)構(gòu)變形縫,則控制網(wǎng)的布設(shè)需按板塊獨(dú)立布設(shè),每個(gè)板塊內(nèi)的控制網(wǎng)是單獨(dú)閉合的,同時(shí)結(jié)構(gòu)變形縫部位的吊頂需單獨(dú)設(shè)置特殊構(gòu)造,其變形量應(yīng)能滿足結(jié)構(gòu)的變形量需求。

4.2 主副龍骨的定位安裝

龍骨的定位安裝直接決定了吊頂面層的位置,主龍骨與主體鋼結(jié)構(gòu)連接,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的鋼結(jié)構(gòu)球形節(jié)點(diǎn)底部檁托坐標(biāo),與模型中鋼結(jié)構(gòu)的檁托理論坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì),施工過(guò)程中根據(jù)比對(duì)的數(shù)據(jù)利用三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行龍骨的定位調(diào)節(jié),確保主龍骨空間定位準(zhǔn)確。蕭山機(jī)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架球形節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大,意味著底部檁托測(cè)量的工作量極大,同時(shí)又要保證測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確性,對(duì)測(cè)量人員技術(shù)要求較高。主龍骨安裝完成后應(yīng)以單個(gè)菱形單元或者荷葉柱單元為單位進(jìn)行一次復(fù)測(cè),將點(diǎn)位偏差較大的龍骨數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記,并反饋到現(xiàn)場(chǎng)安裝人員進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整到位后再進(jìn)行副龍骨的定位安裝(見(jiàn)圖4)。

副龍骨層的完成面和鋁板完成面是一個(gè)等距面,意味著副龍骨的形態(tài)直接決定了鋁板完成面的形態(tài)。因此副龍骨定位的準(zhǔn)確性是需要重點(diǎn)控制的節(jié)點(diǎn),主龍骨現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整完成后首先在三維模型中完成副龍骨的取點(diǎn)放線,現(xiàn)場(chǎng)配合進(jìn)行畫(huà)點(diǎn)。將測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入副龍骨的三維模型中進(jìn)行編號(hào),計(jì)算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的高度位置,從而確定副龍骨的安裝高度。在蕭山機(jī)場(chǎng)的實(shí)際操作中,單個(gè)菱形單元進(jìn)行了超300個(gè)副龍骨點(diǎn)位的測(cè)存,最終保證了副龍骨安裝的準(zhǔn)確性以及后續(xù)蜂窩鋁板安裝的快捷和精準(zhǔn)。

4.3 鋁板的定位安裝

吊頂鋁板首先進(jìn)行各個(gè)單元之間燈槽板的安裝,燈槽板閉合后,將整個(gè)大吊頂劃分為若干個(gè)獨(dú)立的菱形格子,可分別進(jìn)行菱形單元或荷葉柱單元的安裝(見(jiàn)圖5)。燈槽板的閉合也是對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)的一種復(fù)核,能閉合就說(shuō)明龍骨的誤差可控,無(wú)法閉合則可以在大面積安裝面板之間進(jìn)行再次調(diào)整,避免更大的質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生。如果整個(gè)大空間吊頂劃分為若干個(gè)標(biāo)段,則同樣需要考慮標(biāo)段之間的施工組織和順序,保證交界面的順利合龍[5-6]。

單個(gè)菱形單元或者荷葉柱單元的面積均在1 100 m2左右,因此為了保證安裝精度,單元內(nèi)的鋁板安裝也要合理確定安裝順序。在實(shí)際安裝過(guò)程中,將單個(gè)菱形單元內(nèi)區(qū)分為定位板和填充板,按短邊控制長(zhǎng)邊的原則,結(jié)合菱形單元的特點(diǎn),將兩條相互交叉為X型的通常線確定為菱形單元的控制線,控制線兩側(cè)的鋁板為定位板,先行安裝,定位板安裝完成后整個(gè)菱形單元自然形成四個(gè)區(qū)域,可逐個(gè)有序進(jìn)行蜂窩鋁板的安裝,安裝過(guò)程中如果擔(dān)心控制不好,可以在細(xì)分的四個(gè)小塊內(nèi),用同樣的方式再確定一到兩條控制線,一次完成安裝(見(jiàn)圖6)。

圖7為大吊頂施工完成后的實(shí)景圖。通過(guò)前期深化設(shè)計(jì)階段、中期采購(gòu)加工階段和現(xiàn)場(chǎng)安裝階段的科學(xué)管控,施工質(zhì)量和呈現(xiàn)效果達(dá)到了預(yù)期。

5 結(jié)語(yǔ)

從前期深化控制三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換層的分格排布;過(guò)程中控制材料加工工藝和涂層質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)安裝控制龍骨和鋁板的定位整個(gè)過(guò)程對(duì)杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)的出發(fā)層大空間吊頂?shù)馁|(zhì)量科學(xué)管控,實(shí)現(xiàn)了工程每個(gè)階段的有效推進(jìn),呈現(xiàn)了復(fù)雜室內(nèi)大空間吊頂?shù)母哔|(zhì)量履約,相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可為后續(xù)國(guó)內(nèi)大型公共建筑的大空間吊頂?shù)膶?shí)施提供參考。