大型航站楼室内装饰双曲铝板施工关键技术.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 21 期 2023 年 11 月Vol.54 No.21 Nov.20232623随着经济的发展，全国各地兴建了许多大型公共建筑，如火车站、会展中心、机场等，这些大空间公共建筑的设计在满足使用功能的同时，也越加趋于追求外观的象形寓意创作中，尤其对于超大空间网架下弦的吊顶技术不断创新，异形柱、双曲面大吊顶的应用也愈加广泛。杭州萧山机场 T4 航站楼，其屋面采用大跨度网架结构体系，网架下弦采用大跨度双曲天花铝板工艺，竖向柱为钢结构摇摆柱，外包双曲铝板，整体呈瘦长荷叶造型，其具有超高、构件复杂、加工难度大、安装困难等特点，局部双曲板整板尺寸达7 m余长，整个出发层吊顶及荷叶柱呈连续双曲过渡，目前国内此种超高、超大双曲铝板未见报道。基于此种背景，该项目采用了样板先行、技术攻关的措施，在现场进行实体样板建造，验证设计效果的同时确定了可行性技术参数，总结了高大空间大吊顶双曲板优化、加工、安装的成套关键技术，推动了项目的顺利实施，同样可为相关类似工程提供借鉴。1 项目概况杭州萧山国际机场三期工程航站楼空间高大宽阔，整体设计以荷叶、荷花为蓝本，竖向柱采用荷叶造型，大吊顶采用菱形肌理单元分块，象形寓意“接天莲叶、出水芙蓉”；大吊顶的设计根据整体建筑的特点与柱网分布，进行了整体天花造型的分割，形成主次有序的天花结构，以富于流畅感的布局形态，凸出中国文化中的传承与启发，又使人们感受到杭州这座城市所具有的独特中国文化气息。1.1 荷叶柱铝板设计概况荷叶柱系统由双曲蜂窝铝板、配套铝合金连接件、主次钢龙骨等部分组成。荷叶柱吊顶单元下部也可定义为几个不同的造型面：柱面板，伞形区铝板，荷叶柱侧封飘带铝板。柱面板为喇叭状双曲板；伞形区铝板基本为双曲蜂窝板；荷叶柱顶部侧封铝板基本都为单曲板，荷叶柱铝板分解如图 1 所示。双曲蜂窝铝板总厚度 25 mm，面板厚度 1.2 mm，蜂窝厚度 22.8 mm，背板厚度 1.0 mm。蜂窝芯边长6 mm，蜂窝芯壁厚 70 m。安装边内衬铝合金型材大型航站楼室内装饰双曲铝板施工关键技术李志瑞（中国建筑第八工程局有限公司，200000，上海）摘要：杭州萧山国际机场航站楼大吊顶系统为复杂双曲面渐变排布，具有超大空间多造型拼接、超高安装难度大的特点。超宽超大双曲铝板在施工过程中存在诸多技术壁垒，以此为背景，总结了双曲板优化、加工、安装的成套关键技术，可为相关工程提供借鉴。关键词：超宽超大双曲板；航站楼；成套关键技术中图分类号：TU 391 文献标志码：A 文章编号：10004726(2023)21262305Key construction technology of hyperbolic aluminum plate for interior Decoration of large terminal LI Zhi-rui(China Construction Eighth Engineering Division Co.,Ltd.,200112,Shanghai,China)abstract:The large suspended ceiling system of Hangzhou Xiaoshan International Airport Terminal is a complex hyperbolic gradual arrangement.The overall design is based on lotus leaves and lotus flowers,which symbolizes lotus leaves meet the sky and lotus flowers come out of the water.It has the characteristics of large space,multi shape splicing and high installation difficulty.Among them,the super wide and super large hyperbolic aluminum plate is a leader in the industry,and there are many technical barriers.With this as the background,a complete set of key technologies for the optimization,processing and installation of the hyperbolic plate are summarized,which can provide reference for related projects.Keywords:super wide and super large hyperbolic plate;terminal;complete set of key technologies收稿日期：20230925作者简介：李志瑞（1989），男，江苏徐州人，工程师，e-mail:.建 筑 技 术第 54 卷第 21 期2624吊顶双曲翘曲蜂窝板荷叶双曲蜂窝铝板荷叶双曲蜂窝铝板柱形双曲蜂窝铝板柱形双曲蜂窝铝板图 1 荷叶柱铝板分解示意边框，可见面氟碳预辊涂。1.2 菱形单元吊顶铝板设计概况菱形单元吊顶根据设计建模分析，分为双曲及翘曲板，具体分布如图 2 所示。双曲板翘曲板图 2 菱形单元吊顶铝板效果模型吊顶铝板面板材料选用超微孔吸音铝合金蜂窝铝板，厚度为 12 mm（面板 1.0 mm 高漫反射涂层铝板+10.3 mm蜂窝芯+底板0.7 mm聚酯预辊涂铝板），面板孔径 3 mm，穿孔率 13%。1.3 蜂窝铝板氟碳涂层性能要求氟碳预辊涂漆膜：正面采用聚酯预辊涂，三涂三烤，漆膜厚度不小于 32 m，氟碳含量不小于75%；背面采用聚酯预辊涂，一涂一烤，漆膜厚度不小于 5 m。铝 板 氟 碳 涂 层 性 能 要 求：采 用 PVDF 氟 碳树脂（聚偏氟乙烯）涂料，涂层的氟碳树脂含量 75%，氟碳树脂需为 KYNAR500 或 HYLAR5000或同等标准的材料。整体光线漫反射率 75%。1.4 难点与措施分析（1）荷叶柱构造复杂，采用三维扫描技术配合犀牛软件建立 11 的构造模型，分析板块曲率、确定构件尺寸、优化板块分割，对构件工厂生产提供下单数据并指导现场精确安装，同时采用样板引路方案，验证不同的效果参数，来确定最终的实施方案。（2）柱形区双曲板（1、2 段）长度达7 469 mm、7 375 mm，宽度 1 276 mm，如此宽大的整块双曲蜂窝板超出现有双曲拉伸机及双曲模具加工范围内，制作过程中材料拉伸、曲面拉伸回弹变形、烤漆时的热胀冷缩变形难以把控，应通过样板实施、技术攻关逐项解决技术难关，来保证后续正式工程板材加工的精确度。（3）根据设计分缝效果，宽缝 20 mm、细缝5 mm，如此复杂的双曲板拼接，相邻的双曲板如果出现正负反误差、安装精度出现反误差，很难保证安装效果；如何保证大吊顶过渡自然，不出现拼接处不平整、形态突变、过渡割裂、不完整等情况。（4）高大空间下的异形双曲铝板，具备施工难度大、安全风险大、质量要求高等特点，根据项目特点因地制宜选择整体吊装或反吊提升的施工方案是保证设计效果体现的基础。（5）为保证航站楼光学效果，双曲铝板需保证涂层漫反射率 75%，此种涂层极易污染，继而影响光学效果，对铝板涂层的成品保护措施是重点。2 大吊顶实施过程关键流程2.1 关键流程因萧山机场大吊顶设计的独特及复杂程度，现行可参考的实施案例较少，为确保设计效果的完美体现，整个实施过程主要划分几个阶段：样板阶段、深化阶段、加工制作、施工安装、成品保护。关键工序流程如图 3 所示。2.2 关键工序过程解析（1）样板实施阶段，主要目的验证设计效果、确定双曲铝板加工参数、确定施工方案、优化施工节点。（2）深化阶段，主要是对样板确认的设计方案进行模型、图纸体现，同时对其他专业的设施、管线等进行碰撞检测、点位融图，得到大吊顶的实施效果，同时兼顾其他专业系统的使用功能。（3）加工制作阶段，主要确定超长双曲板折边滚边、蒙皮拉伸、真空覆压、烘烤成型等技术参数，确保双曲成型效果。（4）施工阶段，主要解决复杂工况下的安装方法，确保安装精度，同时做好成品保护。3 设计优化大吊顶铝板初步设计仅有概念分割线，为保证大吊顶顺利实施，需将概念分割落实到犀牛模型中，根据模型进行板块分析、调整分割线、解决局部小板问题等。铝板从设计到落实中要历经多次技术攻关、不断优化调整的过程，且要经过样板实施验证，根据样板实施效果确定最终设计方案。2625李志瑞：大型航站楼室内装饰双曲铝板施工关键技术主体钢结构施工完毕3D 扫描、测量复核工厂加工样板施工样板模型方案设计确定技术参数技术攻关、节点优化确定样板实施方案根据样板效果确定实施方案大吊顶建模大吊顶图纸深化点位融图（确定各专业点位位置及数量）胎膜制作胎膜复核铝卷预辊涂穿孔、落料喷胶、蜂窝附合辊压、折边（蒙皮拉伸、真空加压）施工安全措施施工（安全网、施工马道）预拼装、装箱菱形单元基层龙骨安装菱形单元铝板安装、复核灯槽板、十字定位板安装施工方案论证、审批荷叶柱基层龙骨安装荷叶柱柱身铝板安装荷叶柱伞形区域铝板安装成品保护样板阶段深化阶段加工制作施工安装图 3 大吊顶实施关键工序流程3.1 板材分割利用犀牛软件，将分割线投影至模型中，对模型进行整体分析，主要解决一下问题。（1）经分割后的模型会存在无法加工的窄板、小板情况，此时需要调整局部分割线或合并相邻板块。（2）经分割后的模型会存在极难加工大板的情况，调整分缝方案进行再分割，为了突出设计效果而无法分割的大板，有些已超过现有工厂加工能力，亟需技术攻关方可解决。（3）考虑整体的设计效果，在模型分割、调整过程中，结合类似的工程经验，会有多种方案的比较，比如板缝曲率、分割线线型、板缝大小等，此时可在一个单元内进行不同方案的分割，待下一步的样板实施验证效果。调整后的分缝方案比选，菱形单元分割方案如图4所示，优化原波纹线性、调整局部窄小板等问题。荷叶柱菱形单元密封原方案调整方案图 4 菱形单元分割方案荷叶柱采用不同的分割方案，利用样板先行的方法验证不同方案的实施效果，解决柱身到伞形区域过渡处的拼接方案等。分割方案如图 5 所示。40 宽铝单板凹槽柱身分三段区域柱身分两段区域图 5 荷叶柱分割方案3.2 板缝间隔原设计方案：宽缝 20 mm，细缝 5 mm，600 mm宽凹槽板密缝（灯槽板），荷叶柱飘带内侧板缝为5 mm。考虑高大空间安装难度大安装精度无法掌控、超大双曲板的加工难度大等问题，设计阶段深化后方案：宽缝 20 mm，细缝 10 mm，荷叶柱飘带内侧板缝为 10 mm。两种方案在样板段进行对比验证，经过技术攻关板块加工精度、现场安装精度得到提升，经现场对比实物效果，采用原设计的分缝有更好的视觉效果，最终选择细缝的方案两种方案比选如图 6 所示。图 6 板缝分割比选方案3.3 构造节点大吊顶吊装系统主要由以下几部分组成：T 字形连接件、万向节十字爪件结构、转换层主龙骨、副龙骨、铝合金单元龙骨、安装挂件、吊顶面板。该体系为多方向可调节结构，便于吊顶铝板的精确建 筑 技 术第 54 卷第 21 期2626定位、细部微调，如图 7 所示。钢结构预留支托10 mm 定制 T 形连接件100755 定制 L 形转接件M24 丝杆8 mm 一字连接爪件5 mm 定制连接耳板100503 镀锌矩管钢龙骨图 7 吊顶系统由于整个吊顶完成面呈波浪造型，网架结构的沉降及安装精度偏差，部分网架下弦球点距离龙骨较近，无法满足可调空间要求，故对吊装系统进行优化为抱箍形式，如图 8 所示。图 8 吊顶抱箍形式荷叶柱伞形区域弧度较大，常规固定模式难以保证精度，故设计弧形龙骨、U 形活动耳板、可调节吊杆保证铝板在多方向上可调，如图 9 所示。图 9 荷叶柱连接构造节点示意4 铝板加工关键技术双曲铝板加工工艺趋于成熟，但诸如萧山机场如此超大双曲板的加工还没有成熟经验，本项目大吊顶施工前期进行了为时半年之久的技术攻关，邀请国内多家顶尖铝板加工厂进行样板铝板制作，逐步攻克了双曲铝板加工成型工艺参数确定、涂层颜色及漫反射涂层色差问题、铝板安装节点优化、铝板加工产能优化、决铝板保护膜粘连问题、穿孔率、漫反射率等参数确定等多项技术难关。4.1 涂层效果因本项目铝板体量较大，单一铝板加工厂难以供应如此之规模，需要多家生产厂家联合加工，为保证大型空间 75%漫反射光线效果，需要解决色样选择、色差消除等问题。为达到理想的视觉效果，需要经历以下各阶段的不断尝试：色号选择实体色板确认预辊涂及喷涂工艺样板比选实体样板制作解决样板中存在的色差问题并确定最终实施方案。根据样板引路确定了色号的选择；验证了预辊涂的漫反射效果更佳；铝卷由同一家涂料厂进行涂饰加工后配发至各铝板加工厂，解决色差问题。4.2 胎模制作胎模的形式分为木模与钢模两种形式，两种形式对成型的效果均可，主要是保证胎模的加工精度，加工时胎模模型的分割是关键、加工完成后的模型修正是难点（采用三维扫描胎模成型效果，对不符合的部位进行修正）。4.3 拉弯成型主要成型方法有蒙皮拉伸和真空覆压成型两种：蒙皮拉伸主要确定开料尺寸、拉应力取值及张拉方向、张拉时长、矫形及切割蒙皮等关键参数；中空覆压主要是利用防火袋将初步复合的胎膜及铝板包裹，抽真空后使两者紧密贴合，然后进入热成型烘烤房进行定型，并确定烘烤温度及时长等关键条件，以使应力得到足够释放，确保不回弹。5 铝板安装关键技术5.1 工艺流程吊顶施工前第一步应进行高精度测量控制网的建立及三维扫描，建立模型后进行分析调整。根据不同的施工方法，主要工艺流程有以下 4 种方案。（1）荷叶柱铝板预拼装+整体吊装安装工艺流程：荷叶柱胎架制作、荷叶柱基基层龙骨安装荷叶柱预拼装铝板精度调整整体吊装、加固。（2）荷叶柱铝板散拼分件安装工艺流程：测量放线基层竖龙骨安装基层横龙骨安装铝板面板安装。（3）菱形单元铝板整体提升安装工艺流程：菱形单元胎架制作、吊顶转换层安装菱形单元板预拼装铝板精度调整整体吊装、加固多单元吊装完毕后精调灯槽板安装。（4）菱形单元铝板反吊安装工艺流程：抱箍系2627李志瑞：大型航站楼室内装饰双曲铝板施工关键技术统安装吊顶钢骨架转接层施工基层龙骨安装定位板安装面层金属板安装自检、调试。荷叶柱预拼装精度把控困难、重量大起吊困难、安装完成后难以再调整，荷叶柱采用散拼分件吊装的形式，更能把控每块板材的精度，消除相邻板的安装误差。菱形单元铝板整体提升前每一起吊单元的板块精度可以有效把控，但起吊的同时会有轻微变形，相邻单元拼接后会有对缝不齐的情况，安装完成后需要有大量的再调整过程，应尽量使用反吊法安装；采用可行的定位方法、区域分割误差、合理的安装顺序，能够使菱形单元安装效果更佳。5.2 工艺要点5.2.1 高精度控制测量及三维扫描技术应用（1）采用整体控制测量为大空间吊顶系统安装提供统一且精准的起算依据，保证了分段、分期施工的统一性。（2）应用三维扫描技术，对结构误差进行分析，调整模型及基层龙骨尺寸，消除了结构误差带来的安装难度。5.2.2 菱形单元反吊法施工要点（1）根据模型提取主龙骨安装点位，用全站仪进行点位复测，对主龙骨进行位置调整，确保安装位置准确。（2）主龙骨安装完成后，根据模型点位将50 mm5 mm3 mm 副龙骨位置大致确定，用专用连接杆和 U 形抱箍件进行固定连接。根据模型提取副龙骨安装点位，用全站仪进行点位复测，对副龙骨位置进行调整，确保安装位置准确。（3）分割控制单元，优先安装十字定位铝板，十字定位铝板分区定位，将铝板加工、安装误差消耗在每个分区内的宽缝处。5.2.3 荷叶柱吊装工艺要点（1）运用 BIM 模型确定的控制点，在现场用全站仪对 100 mm50 mm3 mm 竖龙骨安装进行实时定位安装，确保龙骨安装的精准性；（2）用全站仪实时定位，对 503 圆管横龙骨与竖龙骨进行焊接安装；（3）铝板安装初步紧固后校验铝板 4 个交点及中点三维坐标，进行适时调整。6 运输及成品保护措施6.1 板材运输因大吊顶为波浪式起伏设计，荷叶柱、菱形单元板材设计分割不同，所以必须进行分类编码、分批有序运输。（1）菱形单元按整个单元为一批，不得分批。（2）荷叶柱单元按从上到下生产加工运输（柱子第一段第二段飘带第三段弧形第四段弧形第五段）。（3）每块板材上均贴有板材编码、二维码信息，经终端扫描后显示板材安装部位等详细信息。运输采用木箱包装，板与板之间采用气泡膜保护。6.2 安装完成后的成品保护为防止板材污染，铝板出厂会贴有 PE 保护膜，常规的保护膜安装完成 15 d 左右会极难撕除，并有胶水粘连的情况发生。过早拆除保护膜，铝板极易被航站楼内其他工序灰尘污染，如石材切割打磨、水磨石打磨飞尘等。（1）经技术攻关，从胶水确定粘度、胶水性质选择不当或胶水质量不稳定等各方面因素出发，确定了低粘保护膜方案，延长了撕膜时间。（2）采用铝材用静电膜专利技术，免胶覆膜保护，可在项目整体保洁阶段撕膜。7 结论以萧山机场室内装饰双曲铝板为背景，样板引路作为技术攻关先行条件，旨在解决无类似工程经验可借鉴的诸多问题，总结了大曲率、超大双曲铝板设计、加工、施工成套关键技术，同类工程可参考技术攻关思路逐步解决技术难题。（1）铝板颜色的选择、漫反射效果的验证，是统一高大空间视觉效果的重要因素，在样板阶段得以确定，解决了色差问题。（2）通过样板引路，解决高大空间下弦吊挂节点的优化以及荷叶柱伞形区域大曲率可调节安装节点的优化。（3）综合国内各加工厂先进工艺，解决了国内绝无仅有的大曲率超大双曲板的成型效果，使各厂家分批供应的铝板均能可靠地对接，使双曲效果得以完美呈现。（4）通过不同分缝效果、不同分段效果、不同安装方法等样板方案，获得了更佳的设计方案及后续的高精度、高效安装方案。（5）解决了双曲铝板在各环节的成品保护措施，以及防污染措施。参考文献1 段新华,李健,王丙泽,等.天津周大福金融中心建筑维护系统(擦窗机)设计 J.建筑施工,2019,41(1):4.2 林锐斌.探究大跨度双曲面拉索式异形镂空天花铝板施工的关键技术 J.门窗,2018(1):111.3 李志瑞,陈华,于秀斌,等.超大空间双曲面大吊顶测量及三维扫描技术应用 J.建筑施工,2021,43(12):24742476.4 于秀斌,鄢全科,封锐,等.高大空间双曲菱形肌理单元大吊顶的施工 J.建筑施工,2022,44(2):300301,310.