大跨度球面结构双曲吊顶铝面板安装技术

摘 要：大空间异型地标性建筑越来越受欢迎，平滑双曲面天花吊顶经常被应用到此类建筑中。然而，要实现理想的设计效果，需要切实可行的实施方案，每个工程的特点不同，难易程度不同，铝格栅吊顶居多，大面积铝板吊顶则鲜为人见，本文根据工程案例，对大型双曲面铝板面吊顶的安装施工进行探索。

关键词：球面结构;双曲投影面;天花吊顶;技术难点

1 工程概况

某中法联合设计的水幕秀场，主屋面采用钢网架和桁架组合结构，高30米，跨度96.87米。天花吊顶穿孔铝板总面积约6000m2，由5375块形状各异的双曲面穿孔铝板组成（图1）。天花吊顶在本工程中至关重要，不仅要求美观更重要的是投影的立体画面也要在水幕及吊顶板上呈现，直接关系到演出效果。

2 吊顶特点与难点

吊顶的完成面要求平滑，吸音，每块板均为双曲面，铝板内壁粘贴澳大利亚进口吸音布。板面穿孔，穿孔率30%-50%，悬挂于结构下。每块板都是对角线不同的平行四边形，相邻板之间保持均匀20mm的间隙，间隙用曲面板条扣严。结构是焊接球网架与管桁架组合式结构，结构内布置灯光及音响设备，其中有38处半球型摇头灯罩突出吊顶，灯罩必须从板的预留孔中刚好露出，要求安装精度极高，还有需要移动拆卸的吊顶板，有需要90°向下开启的吊顶板，这些位置都要求准确无误，要求极为严苛，而且施工周期非常紧张。大型空间的曲面网架与桁架结构安装施工时不可避免存在变形及施工误差，结构内部构造过于复杂也给吊顶安装造成巨大的困难。应用BIM技术及3D扫描技术建立实体模型，对每一块吊顶板进行曲率分析，数控下料，精准制作，以适应双曲面的空间变化，通过万向调节螺盘将吊顶板骨架与吊顶龙骨连接并消除主结构施工误差。在施工中体现出了施工工艺先进、速度快、精度高、工作效率高、质量容易保证等特征，充分体现了新材料、新技术的应用价值。

3 吊顶系统施工组织设计

总体吊顶设计思路：反向思维，正向施工。定位放线必须准确←要求主龙骨基本准确←固定调节螺盘的次龙骨要准确且可调←吊装螺盘要准确且可调←吊顶面板要准确。施工工艺流程即为：施工图纸深化→钢结构3D扫描→设计模型与实体模型对比对分析→定位放线→吊顶主次骨架安装→吊顶板定位放线→吊顶调节螺盘组件安装→隐蔽工程验收→天花吊顶面板安装→面板调平→清洗→施工验收。

4 施工技术难点及解决措施

主龙骨与网架固定，次龙骨与主龙骨栓接固定且可以延主龙骨滑动.吊装调节螺盘与次龙骨栓接且可延次龙骨滑动，吊装螺盘可以三维调节，如此可适用于本项目不同固定条件。龙骨框架与主结构一直维持垂直状态，吊装盘随着屋顶的曲率旋转。每块吊顶板能从吊顶安装单元上方便地拆卸，以便进行维护和更换。

4.1 测量难点解决措施

本工程吊顶结构大型双曲面，测量难度较大，首先通过实体模型和设计模型对比，找出主体结构下挠最大点，即最贴近吊顶板面的球节点，计算球面与吊顶面的调节空间是否满足要求，按最后确定的模型导出每块板的交点坐标，找出纵横两条控制线，然后再延八字形散开测点。

4.2 龙骨及吊杆安装

弯弧的次龙骨与主龙骨要固定且可以延主龙骨滑动，施工设计方案采用一对U形抱卡和一个几字型折板将次龙骨环抱于主龙骨，实现固定和滑动的目的（图2）。同理，吊杆通过伸长连接件加一个U型抱卡环抱于次龙骨，实现固定和滑动的目的（图3）。次龙骨及吊杆的可移动性解决了吊装螺盘的纵横向的调节问题。

4.3 吊装盘与双曲板固定的设计

一个吊装盘连接着四块吊顶板的四个角，吊装盘如何应对吊顶板角度的徐变是问题的焦点。一块板角用一颗螺丝固定势单力薄且容易移位，一块双曲穿孔面板背面配套一副铝制双曲副框，副框平行于板的四边且略小于边长10mm，副框与双曲板铆接，副框的每个角开两个矩形孔，即每块板有8颗螺栓与吊装盘连接。吊装盘由6片条形钢板组成（图4），2片主板4片副板，每片钢板两端均开矩形孔，大小同铝板副框的矩形孔，2片主板中點用螺纹吊杆串联可转动，4片副板中点开圆孔分别螺栓固定于主板两端的矩形孔，整套吊装盘形成，不但可以调整平面角度而且可以调整高度，实现空间微调，经实践可靠可行。整套双曲板安装系统完成，制作简单，施工方便。

4.4 面板调平与板缝的处理

面板调平质量关乎到整体天花外观效果，早在安装过程中就已严格把控，有若干个三维空间控制点控制双曲板的走向及标高。为了保证天花吊顶整体效果，每块板的板缝均保持20mm，我们在双曲板的副框之间设置一条40mm宽的扣条（图5），扣条呈“几”字型倒置于副框之间与副框铆接，副框与扣条紧密贴合，板缝均匀美观，而且扣条自身具有弹性变形空间，解决了整个板面伸缩变形的问题。

5 结语

大空间双曲面天花吊顶工程与结构关系紧密，我们通过整个安装方案的设计与优化解决了安装精度和速度难题，实践证明技术的可靠性及效率性，为类似工程的施工积累经验。

参考文献：

[1]武胜，张素梅，杨华.轻钢龙骨墙体经济性研究[J].钢结构，2009（04）.

作者简介：范圣健（1984-），男，汉族，江苏连云港人，本科，中级，研究方向：工程技术。