大跨度椭圆形球面软膜天花施工工法.docx
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大跨度椭圆形球面软膜天花施工工法
大跨度椭圆形球面软膜天花施工工法
1.前言3
2.特点3
3.适用范围4
4.工艺原理4
5.工艺流程和操作要点4
5.1工艺流程4
5.2操作要点5
6.材料与设备11
7质量控制12
7.1主要施工规范、标准12
7.3质量保证措施13
8.安全措施13
9环保措施14
10效益分析14
11应用实例15
大跨度椭圆形球面软膜天花施工工法
1.前言
随着我国建筑业的不断发展，建筑风格日益多样化。
大型建筑为了满足使用功能的需求，采用高大立体空间，使可利用空间增大，是未来建筑的发展方向，如采用常规吊顶材料和施工工艺则工艺复杂、施工繁琐、专业施工协调难度大。
椭圆形球面软膜天花是一种封闭式吊顶材料，其悬挂系统为：
钢架+扁码、F码、双扣码+铝板+内置光带模组，通过调节面板高度、方向以及照明和颜色的变化，将吊顶表现得更加通透和富有动感，具有独特雅致艺术效果，在现代建筑中优势越来越明显，经济效益不断提高。
北京城建集团在中国国学中心高大空间区域，首次采用大跨度椭圆形球面软膜天花施工工艺，对软膜天花内置光带施工工艺与施工工法进行了研究，特别是大跨度椭圆形球面软膜天花施工技术，各种连接节点进行了系统研究，形成了独特的“高大空间椭圆形球面软膜天花施工工法”。
经查新检索，该项技术属国内首创。
本工法成功应用于中国国学中心工程中，其工程质量、施工进度等各方面受到了业主、监理等有关部门的充分肯定，并先后获得国家优质工程钢结构金奖北京市结构长城杯金奖，并以确定了竣工长城杯，誓夺鲁班奖的质量目标。
2.特点
2.0.1针对高大异形结构空间吊顶设计与施工问题，该工法提出了大跨度椭圆形球面软膜天花施工技术，主要由钢架、灯带和软膜组成，悬挂系统简洁，施工工艺先进。
2.0.2采用特殊处理的玻璃纤维和氟树脂及维纶纤维A级防火软膜天花，具有抗腐蚀性强、防火性能佳等特点。
2.0.3LED模组灯带，简化了照明系统安装，节省了工期。
2.0.4利用BIM技术，直接产生加工尺寸，进行软膜天花预安装，此方法大大提高了生产效率。
2.0.5针对此项工程深化了专用码件（已获得专利，专利号：
201620837931.1），用于软膜和钢架的连接，即提高了工程的安全牢固性又提高了美观程度。
2.0.6针对大跨度椭圆形球面软膜天花施工进行深化分割，此分割提高了软膜天花整体荷载又不失其美观性，使其安全性大大提高。
3.适用范围
本工法适用于大型公建、体育馆、机场、地铁站等的高大异型结构空间软膜天花吊顶装饰施工。
4.工艺原理
针对公共建筑高大异形结构空间，通过深化设计，选用适合的软膜天花分割方式，在现场按顺序安装。
悬挂体系为热镀锌方钢，通过连接件将扁码、双扣码、F码（以下简称码件）固定在方钢上。
热镀锌方钢与码件协同作用、受力合理，减少吊顶骨架重量。
采用计算机BIM三维建模的辅助方法，深化了型材的连接形式与加工尺寸，采用方钢焊接与新型码件安装的方式解决了传统工艺带来的安装工艺复杂与安装牢固性弱等问题。
5.工艺流程和操作要点
5.1工艺流程
型钢检修马道焊接
图5.0.1-1大跨度椭圆形球面软膜天花施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1精准放线定位：
以国学堂中心点为基准起拱高度与圆的直径为辅助，精确计算测量出钢架与完成面线的尺寸。
5.2.2深化设计材料加工：
按照总体设计思路对吊顶部位的布局和节点进行细化设计（以精确放线得出的尺寸应用到图纸当中），以达到既符合设计要求同时又方便安装的理想效果。
按照深化设计图纸要求加工完后，先在工厂抽样进行预拼装，经拼装检验合格后方可出厂进场。
5.2.3型钢检修马道焊接：
为了保证软膜天花安装完毕后期灯具的检修特增设检修马道，马道钢材均采用Q235B型钢，与结构钢梁采用T型连接焊接，两端设置焊缝的引弧板和引出板，手工焊引弧和引出板的长度不小于20mm，焊缝等级为三级，（并以通过焊缝探伤检查试验）设置检修用过人横道，横道宽度900mm，分为外环；中环；内环，便于检修。
5.2.4内腔钢架焊接：
内腔钢架焊接根据软膜天花图案造型焊接，采用40*40*4方钢在冷床上进行弯曲作业，焊缝长度尺寸为≥25mm，焊缝高度≥5mm并满足相应焊接规范与要求，软膜天花单块尺寸最大宽度为2490*615mm，两条边长为5620mm，安装高度达23m。
弧度起拱高度进行计算后，钢架弧度在厂家直接加工，这样既能缩短工期，又能保证弧度的准确性。
进场后按照前期深化设计分割要求通过与检修马道的转换连接进行焊接作业，在焊口处涂刷防锈漆防锈漆搅拌均匀，共计刷两道深灰色防锈漆作为防锈处理。
到达尺寸与造型精确，钢架焊接无漏焊，焊接牢固等鲁班奖质量验收等级。
5.2.5安装码件：
采用不锈钢燕尾丝固定双扣码件，双扣码贴近弧形钢架通长安装，F码贴近圆形直径通长安装，接缝处一定要密实，缝隙大小为±1mm。
在靠边的一侧，采用F码件进行收边固定，F码与双扣码交接处要进行通缝处理。
安装示意图如下：
5.2.5-1本图为介绍三种码件的样式
5.2.5-3软膜天花竖向剖面图
5.2.5-4双扣码安装示意图（5.2.5-3中附图1）
5.2.5-5F码安装示意图
5.2.6安装内腔铝板：
因部分铝板具有检修功能，所以安装时采用非固定式可开启铝板进行安装，每块铝板四边具有40mm翻，每块铝板进行错位搭接方式固定在热镀锌方钢上。
如下图5.2.6-1
图5.2.6-1内腔铝板安装搭接图
5.2.7LED灯带模组安装：
首先采用双面胶条临时临时固定，待安装完成后采用专用卡扣件固定在内腔铝板处。
如下图5.2.7-1模组安装位置图。
5.2.7-1模组安装位置图
5.2.8．星象图案软膜天花利用BIM软件预安装；为了使天圆地方的理念得到深刻的阐述，特增加星象图案，但由于软膜天花安装时对接缝隙过大，造成星象与星象之间美观性降低。
在安装之前利用BIM软件进行预组装，使双扣吗缝隙大小保持在10mm之内，误差保持在2mm之内，使整体造型自然流畅。
如下图5.2.8-1星象图案。
5.2.9安装软膜天花:
找出对应的软膜，用风炮或吹风机协调至合理加热展开，距离不宜太近，温度不宜过高，以防损坏软膜。
按对角、对点进行安装，扣边条、角位、软膜平整顺畅，焊接缝调整直线。
安装过程中一定要注意软膜的保护，不要让软膜碰到周围尖锐、棱角物品，更要注意铲刀对自身的伤害。
铲刀顶到扣边缝里后，一定确保刀与缝接触牢固，在用力往龙骨槽里拉时更要注意力度的均匀性，不要用力过猛，不然会使铲刀滑出扣边，伤到自己或邻近的软膜。
5.2.10接缝打胶:
用道康灵透明玻璃胶在F码处。
双扣码软膜天花边角处打胶留缝，胶缝宽2-3mm。
6.材料与设备
6.0.1材料：
40*40*4热镀锌方钢；双扣码；F码、A级防火软膜天花、透明玻璃胶、LED灯具模组等
6.0.2施工用主要设备。
表6.0.2-1主要施工机具
序号
名称
规格型号
定额功率
或容量
数量
备注
1
电焊机
BX6-120
0.28kW
2
2
切割机
JIG-SDG-350
1.25kW
2
3
氧气、乙炔
2
4
板手
活动板手或六角板手
5
5
墨斗
2
6
小白线
φ1
100m
7
小配电箱
4
8
角磨机
other
交流电
2
9
加热风炮
1
6.0.2测量器具：
表6.0.2-2测量器具配置
仪器名称
仪器型号
数量
红外线水准仪
1
钢尺
50m
1
线坠
1kg3kg5kg
各1个
铝合金塔尺
5m
2
靠尺
2m
1
水平尺
600mm
2
经纬仪
1
激光测距仪
量程50m
1
7质量控制
7.1主要施工规范、标准
建筑装饰装修工程质量验收规范（GB50210—2013）建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-91）
7.2质量标准
7.2.1主控项目
（1）吊顶标高、尺寸、起拱和造型应符合设计要求。
（2）软膜天花材质、品种、式样、规格、颜色必须符合设计和国家标准要求。
（3）扁码、F码和双扣码安装必须稳固、严密、无松动。
（4）镀锌方钢、规格、安装间距及连接方式应符合设计和规范要求。
方钢、龙骨应经过防锈或防腐处理。
7.2.2一般项目
（1）软膜天花表面应洁净，色泽一致，表面平整。
几何尺寸误差在允许范围内，宜负误差。
（2）扁码、双扣码、F码接缝应均匀一致，角缝应吻合，表面应平整、无翘曲、锤印，不得有划伤等表面缺陷。
（3）软膜天花吊顶安装的允许偏差和检验方法应符合表7.2.2-1的规定。
表7.2.2-1软膜天花吊顶工程的质量允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验方法
起拱高度
2
通过手持测距仪测量±0之间距离
分格间距
2
尺量检查
接缝高低差
1
用钢直尺和塞尺检查
起拱弧度
2
采用经纬仪以圆形为基准测量
7.3质量保证措施
7.3.1材料要求
所有物资进场必须进行检验，检验的内容有原材检验报告、产品出厂合格证，对涂料、油漆、胶类物质按相关标准进行抽样复检。
7.3.2技术要求弹线必须准确，经复验后方可进行下道工序。
内腔铝板加工尺寸必须准确。
7.3.3质量要求
1.内腔镀锌方钢龙骨必须牢固、弧线自然：
起拱高度应符合图纸要求。
安装码件时严格按照方钢弧线进行安装。
受力节点应装订严密、牢固、保证龙骨的整体刚度。
镀锌方钢的尺寸应符合设计要求，纵横拱度均匀，互相适应。
2.当所有软膜天花铝合金码件固定好后再安装软膜，软膜天花吊顶面层必须与码件贴合固定，先把软膜打开用专用的加热风炮充分加热均匀，然后用专用的插刀把软膜张紧插到铝合金龙骨上，把四周多出的软膜修剪完整即可。
3.接缝应弧度自然，软膜天花安装前应严格控制其角度和周边的规整性，尺寸要一致。
安装时应严格控制与方钢之间的缝隙，并按拼缝中心点，排放软膜天花，排列必须保持整齐，应沿中心点和边线进行，并保持接缝均匀一致。
8.安全措施
8.0.1专业工种必须持证上岗，戴好齐全合格的防护用品，所有工人必须经进场教育并考核通过后方可进行施工作业。
8.0.2从事电气焊、剔凿、磨削作业人员应使用面罩或护目镜。
氧气瓶口处禁止沾油。
氧气瓶和乙炔瓶工作间距不得小于5m，两瓶距用火点不应少于10米。
未安装减压器的氧气瓶严禁使用。
如采用二氧化碳气体保护焊接，应严格执行各项有关安全规定，保持良好通风。
8.0.3严格遵守防护架使用规定，高空作业人员系安全带，观察好周围作业环境。
操作架经验收合格后使用。
8.0.4定期对滑轮等吊具进行检查，发现破损立即更换。
8.0.5电焊作业时必须双线到位，漏电保护器灵敏有效。
8.0.6用火应开用火证，设看火人，用火地点设置消防器材，焊接部位下方设接火盆。
8.0.7施工时应搭设专用的操作平台，经验收合格和方可使用。
随着工程进展分层拆除。
9环保措施
9.0.1喷刷油漆、涂料时，在作业范围内的楼地面上用彩条布覆盖隔垫，有效防止油漆、涂料污染。
9.0.2施工垃圾采用封闭容器吊运到地面，施工垃圾严禁随意凌空抛撒。
现场垃圾要及时清运，清运时要洒水，防止扬尘。
9.0.3严格控制强噪声作业，电动等强噪音机具，采取隔音棚或隔音罩进行降噪封闭、遮挡。
9.0.4加工机具楼地面采取有效防渗漏隔垫措施，防止润滑剂等对地面造成污
染。
9.0.5电焊作业面做好防护遮挡，防止对周边环境造成光污染。
10效益分析
10.0.1经济效益
通过对吊顶区域采用椭圆形球面软膜天花施工工艺，保证了节点的受力状态且降低了工程质量风险，降低了操作难度，大大节约了人工费和工期。
以中国国学中心工程为例，国学堂椭圆形球面软膜天花吊顶施工面积近140平米。
其中，
钢架与码件的使用减低了此项工程的造价，较普通安装方式降低2400元/平米，节约材料费336000元，并且通过降低软膜天花自重，使整体椭圆形球面软膜天花得到了简化；异性铝板采取先进BIM软件与工厂化加工生产，减少了现场手工操作，节约人工5工日/平米，节约人工费10万元。
共节约材料费、机械费和人
工费共计436000元。
大体积LED模组式发光灯带的设计，使照明系统安装更加
简单，而且避开了吊顶交叉施工，争取了工期3天。
取得了很好的经济效益。
10.0.2社会效益
中国国学中心工程已获得国家优质工程钢结构金奖北京市结构长城杯金奖，并以确定了竣工长城杯，誓夺鲁班奖的质量目标。
特别是气势宏伟，赋予立体感的椭圆形球面软膜天花的构思和综合效果得到有关部门和社会各界的一致认同和好评；为大跨度椭圆形球面软膜天花施工工艺在公共建筑高大空间的应用积累了丰富经验。
节点连接简洁、可靠，操作方便易行，在施工中积累的丰富经验，将会在以后类似工程施工中起到很好的借鉴作用。
11应用实例
11.0.1中国国学中心工程
中国国学中心位于奥林匹克中心区，其建筑面积103531㎡，中国国学中心项目地上部分由主楼（国学展陈、国学体验）和东西两翼裙房（国学研究、教育培训用房）部分组成。
地下一层功能包括国学图书馆、国际学术交流会场池座层、国学中心管理办公及附属设施。
国学堂为本工程重点施工区域，着对中国传统文化，天圆地方的理念的阐述，本施工工艺应运而生，通过对软膜天花上喷绘出星象图案，从而营造出气势恢宏的天空星象体系。
本施工工艺椭圆形球面直径13.28米，软膜天花最高起拱高度1.7米，内腔基层最高起拱高度2.1米，超越了国内其他项目对软膜天花施工工艺的认知。
11.0.2北苑大酒店工程
位于北京市朝阳区双营路甲6号，处于北京北五环外的奥运商务区、2008奥运会媒体村之中，毗邻首都奥林匹克森林公园，周边公交网络发达拥有200间舒适客房，设有行政标准间、豪华套间、总统套间等；拥有1100平方米的大型多功能报告厅1个，不同类型设施完善的会议室6个；拥有1100平方米的豪华宴会厅1个，总建筑面积61138平米。
由北京城建集团有限责任公司总承包，城建道桥和深港公司相互配合共同打造的大堂为本工程重点施工区域，本施工工艺圆形软膜天花直径6米，在施工过程中项目部精心组织，强化施工工
艺和施工质量，于2015年12月30日全部完成，整个软膜天花吊顶表面干净整洁，弧度自然，使整个建筑空间宽畅而通透。
从装饰效果、细部质量完全达到设计要求，受到各方好评，成为北京北苑宾馆工程的一大亮点。
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