《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》是湖南建工集團裝飾工程有限公司、中南大學完成的建築類施工工法，完成人是李忠、梁曙曾、趙波、彭琳娜、周玉明。適用於室內大跨度、高淨空大廳藻井天棚施工。
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》其主要的工法特點是利用天棚藻井的分層組合構造設計，工法採用了藻井天棚組合件上下分層組裝施工工藝，省去了滿堂紅腳手架搭設，減少高空作業，保證了作業人員的安全，節約了生產費用；採用該工法施工天棚藻井，為地。上其他裝飾工程作業提供了作業場地，避免了交叉作業，加快了生產周期；該工法針對超長鋁板包梁；進行最佳化設計，設定柔性伸縮縫，解決了超長鋁板包梁溫度變形的施工難題，保證了安裝質量。
2011年9月，《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009—2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法
- 工法編號：GJEJGF129—2010
- 主要完成人：李忠、梁曙曾、趙波、彭琳娜、周玉明
- 完成單位：湖南建工集團裝飾工程有限公司、中南大學
- 套用實例：中國國家博物館
- 主要榮譽：國家二級工法（2009—2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
中國國家博物館是新中國成立十周年建設中“全國十大標誌性建築之一”。在這次改擴建工程中，整個大廳吊頂為藻井天棚造型，結構形式由縱橫包梁及359個錐形鋁方筒組合式透空藻井組成。縱橫跨度248米x120米，高度30.4米，總面積18372平方千米，是整個裝飾工程中關鍵項目之一，也是館內所有裝飾中工程量最大，難度係數最高的高空作業項目。其質量要求之高，施工難度之大，均未全國首例。天棚藻井靜空最高高度40多米，且地面結構層次多，採用常規落地式腳手架安裝天棚藻井，安裝難度大，成本費用高。在施工方案的選擇中，公司運用了鋼結構及馬道頂部組裝、藻井、鋁板包梁地面分層組裝、整體吊裝的“超高、大跨，度天棚藻井系統的施工創新技術，大大降低了成本，加快了工程進度，經濟效益和社會效益顯著，在總結施工經驗的基礎上，為了使天棚藻井組合分層安裝裝工藝得到推廣，特編制《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》。
工法特點
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的工法特點是：
1.利用天棚藻井的分層組合構造設計，工法採用了藻井天棚組合件上下分層組裝施工工藝，省去了滿堂紅腳手架搭設，減少高空作業，保證了作業人員的安全，節約了生產費用.
2.採用該工法施工天棚藻井為地。上其他裝飾工程作業提供了作業場地，避免了交叉作業，加快了生產周期。
3.該工法針對超長鋁板包梁進行最佳化設計，設定柔性伸縮縫，解決了超長鋁板包梁溫度變形的施工難題，保證了安裝質量。
操作原理
適用範圍
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》適用於室內大跨度、高淨空大廳藻井天棚施工。
工藝原理
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的工藝原理敘述如下：
將單個藻井分為鋼骨架結構及馬道部分、反射透光張拉膜部分、鋁方筒及小梁以外人口組成部分、完整性分格式鋁板包梁部分等不同的結構層次，運用鋼結構及馬道頂部組裝、藻井、鋁板包梁地面分層組裝、整體吊裝技術安裝天棚藻井，並通過設定在組件間微調機理，實現組件的三維微調，保證大空間天棚藻井平整度和線條的平順。
施工工藝
- 工藝流程
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的工藝流程參見圖1。
圖1 施工工藝流程
- 操作要點
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的操作要點如下：
1.大廳整體分格定位放線組織一支專業的測量放線隊伍，建立施工測量控制網，根據先整體後局部、高精度控制低精度的施工測量工作原則，準確地施測和保護好天棚平面控制網和高程控制網，為整個天棚工程各細部定位和高程確定提供依據，為整個天棚工程施工測量精度與分區、分期施工相互銜接順利進行工作提供基礎。
2.頂部結構層安裝吊頂鋼結構安裝分為兩個部分進行，首先將馬道鋼構系統安裝完畢後，再安裝藻井鋼構結合層骨架系統。
3.鋼骨架牛腿支撐安裝由於屋架鋼結構不允許任何熱源，影響屋架產生內應力與變形，故採用螺栓固定方式進行牛腿支撐的安裝。（見圖2）
圖2 鋼骨架牛腿構造及平面布置圖
4.組裝馬道及欄桿施工人員在操作平台上將馬道鋼樑安裝就位後，根據定位線進行調整，校正後螺栓固定，隨後鋪設馬道踏板，每組踏板中心部位留檢修孔，然後將4組欄桿安裝就位，與馬道龍骨進行焊接，馬道系統安裝完畢，依次順延安裝。然後將地面線放置到馬道部位，核線定位。（見圖3）
圖3 馬道及欄桿平面布置圖
5.製作鋁方筒結合層骨架：將藻井鋼結構分成4組，減輕了自重，便於人工搬運、調整及高空組裝。將每組鋼結構安裝就位後，臨時固定，根據定位線校正無誤後螺栓固定，依次順延安裝。藻井鋼結構安裝完畢後，安裝吊筋，將吊筋的上端與原預埋桿件搭接焊接，搭接長度大於10d，吊筋的下端與藻井鋼構件栓接，便於調整緊固，並在張拉膜標高位置預留耳板，便於安裝張拉膜。
6.鋁包梁、藻井鋁方筒錐體地面組裝：
1）鋁方筒組件製作：鋁方筒組件是指疊成錐形鋁方筒的方形鋁框，為工廠化生產，現場拼裝組合，在加工過程中，嚴格按照設計和現場安裝的要求控制好成品的精度和生產進度。產品出廠前嚴格檢查其質量，做好保護處理，做到不合格產品不進場。產品出廠時是半成品，在運輸過程中應做好產品的保護措施，碼放要合理，嚴禁碰撞或擠壓，防止產品掉漆和變形。
2）製作胎模及地面組裝鋁方筒：在施工前清理好施工現場，製作產品拼裝胎模。（見圖4）調節好胎具，按步驟拼裝，嚴格按規範操作，按照產品的設計要求，控制好產品尺寸的精度，保護好產品的表面，產品成品的質量必須達到優良標準。
圖4組裝模具設計圖
7.喇叭口拼接工藝。（見圖6）
圖6 喇叭口拼接工藝圖
圖5安裝結鋼骨架平面布置圖
8.喇叭口是由四個相同的三角體鋁板組成，如圖7所示。為了控制好接縫處的高低差、接縫平整度和直線度，使其符合設計要求，在拼角處採用8個以上的鉚釘進行錨固連線，在組裝喇叭口時，必須要對齊相鄰的2個三角體鋁板的接縫處，同時用大力鉗進行緊固，然後用鉚釘對拼接緊固處進行錨固。
圖7 藻井喇叭口拼裝節點圖
9.椎體鋁方筒造型拼裝工藝。（見圖8）
圖8 椎體鋁方筒造型拼裝工藝
10.型材轉角拼裝節點，見圖9。
圖9 型材轉角拼裝節點圖
11.椎體角度控制機分格分布控制節點。（見圖10）型材的拼接採用現場組角的方式，型材到場後，首先用方頭螺絲進行固定，再穿入角瑪後用組角機進行擠壓，擠壓過程中要求角度精確，型材表面平整，對角線一致；其次用型材模具進行組裝，組裝後分別安裝孔板、吸聲棉、背筋等，最後進行檢查檢查驗收。
圖10 椎體角度控制機分格分布控制節點圖
12.包梁鋼骨架製作採用40x40x3鍍鋅方管以及M12鍍鋅絲桿製作成可固定、調整的鋼結構單體框架，組成與鋁板框。架的連線體系。（見圖11）
圖11 包梁鋼骨架連線節點圖
13.包梁工廠製作、獨立方塊定位安裝。（圖12）
圖12 獨立方塊節點圖
14.縱橫樑體地面組裝：縱橫樑體在現場進行M8鍍鋅絲桿的安裝，通過對鍍鋅絲桿的起吊實現包梁以及獨立方塊點的整體吊裝。
15.拼裝燈槽：用16根40x3毫米的角鋼把燈槽和組裝好的型材連線起來，並用M8和M12的鍍鋅螺栓進行固定連線。然後對安裝好的燈槽進行水平、垂直的調試，使其符合設計要求。組裝完成後，公司施工隊質檢員和安全員先進行自檢，然後請施工方和本單位人員進行互相檢查，合格後再上交監理進行檢查，檢查合格後進行吊裝。
16.成品的吊裝
1）測量放線：測量工根據圖紙所示位置，以下玄梁梁底標高為基點進行標高測量定位，以軸線為水平測量基點，測量完成復檢無誤後定位。
2）防護操作搭設：施工人員先在施工部位的兩端上玄鋼樑上搭設一道繩索，繩索兩端用專用扣件鎖緊，安裝人員將安全帶掛到繩索上，然後人員就位，方便安裝操作。
17.吊裝方案：
1）對藻井的重量進行計算，通過計算吊裝的總重量約為500千克，採用兩個220伏的卷揚機同時起吊的方式進行吊裝，每個卷揚機的額定荷載為600千克。
2）安裝吊裝器材時，首先把卷揚機固定在馬道的牛腿上，工字鋼加固在吊點上方的工字鋼樑上，然後把直徑50的鋼管穿在工字鋼上，同時把卷揚機的一端固定在吊點正上方的鋼管中央，然後採用兩個導向輪，進行雙繩起吊。
3）針對國家博物館高低錯落的格局，分別設計了垂吊與斜吊兩種施工方案。對於現場無法採用垂直起吊的地方，則採用斜吊的方式進行，斜吊時，採用兩個卷揚機固定在藻井吊裝的正上方垂直進行吊裝，下面工人用繩索進行橫向牽移，待藻井型材過了障礙物後，再進行垂直起吊。
4）當藻井用卷揚機吊裝到預定位置後，施工人員應快速把藻井的掛件掛到相應的鋼結構上，再按圖紙和甲方的設計交底要求，進行測試實驗，再用掛件螺栓進行緊固，並把藻井用鉚釘固定在鋼結構上；安裝完畢後首先進行自檢，然後請主管技術人員和監理進行驗收，合格後本次吊裝工作完成。
5）縱橫包梁吊裝程式與藻井吊裝方法相同。
18.微調結構層
1）對每個部分均可在安裝過程中進行對角線較平的微調，確保各部分的安裝準確性。
2）藻井微調校正：每個單體藻井共有16個構造節點可供上下、左右微調，每個節點通過在藻井背面設定L50x70x3.0毫米角鋼，採用M14螺桿及鋼製吊碼共同形成。（見圖13至圖14）
圖13 藁井微調固定結構安裝節點圖
圖14 藻井微調固定結構微調示意圖
3）包梁微調結構校正鋁板包梁的微調原理與藻井的微調構造原理一樣，每跟包梁通過M8螺桿與鋼製吊碼建立4個可調節構造節點進行上下調節。（見圖15）
圖15 包梁微調固定結構微調示意圖
19.精度調整標準：1）水平高度精度校正後達到全長高差控制在2毫米以內。
圖16 透光張拉膜安裝節點圖
2）水平左右方向校正後達到全長方向控制在1.5毫米以內。
3）確保縱橫樑體與藻井同時達到十字對角線控制在2毫米以內。
20.燈具、透光張拉膜安裝以及成品最終確認：在藻井與包梁吊裝調整完成之後，採用燈具安裝及調試、透光張拉膜安裝交叉作業方法進行現場施工，同時通知機電、消防進行安裝配置。安裝及調整完成之後，對單個藻井及包梁的精度、質量進行確認。
材料設備
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》所需的主要施工設備如下：
1.扳手、螺絲刀、卷揚機、手動葫蘆、拉釘槍、紅外線水平儀、電焊機、切割機、台鑽、經緯儀、鋼絲繩、卡口、電纜線、組角機、手鑽槍、空壓機等。
2.材料2.0毫米厚定型鋁型材，50毫米厚玻璃吸聲棉，38x15x5x0.8鍍鋅槽鋼、50毫米x70毫米x3.0毫米鍍鋅角鋼，2.0毫米厚鋁板，A級透光張拉膜等。
質量控制
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的質量控制要求如下：
- 質量標準依據
1.《建築裝飾裝修工程質量驗收規範》CB5021-2001。
2.《工程測量規範》GB50026-2007。
3.《鋁材驗收標準》GB/T5237.1-2004。
4.《建築工程施工質量驗收統一標準》GB50300-2001。
5.《建築工程施工質量評價標準》GB/T50375-2006。
6.《建築裝飾優質工程評審標準》DBJ/T01-104-2005。
7.《高級建築裝飾工程質量驗收標準》DBJ/T01-27-2003。
8.《建築鋼結構焊接規程》JGJ81-2002。
9.《鋼結構設計規範》GBJ17-88。
- 質量過程控制
一、深化設計
組織一支專業測量隊伍，對現場進行真測量，嚴格貫徹原設計的思想，並配合各專業完成深化圖紙的設計任務，確保深化圖紙的可操作性，確保建築誤差消化在圖紙之中。
二、施工管理
1.建立由項目經理為主、以技術總工為首的質量管理部，並配有2名專項質檢員，各班組的兼職質檢員及各施工人員的自檢、互檢的管理體系。
2.採用樣板制，對每個不同的施工工藝部位均採用樣板先行，待確認後進行局部的改進與加強後進行全面推廣。
3.確定施工工藝程式，建立施工工藝管理及檢驗程式，組織好每道工序的自檢、互檢、抽檢與復檢，並對每道工序設立專門的質量檢驗員，對每道工序檢查進行現場拍照記錄。
4.建立一套完整的安全控制系統，對材料的進場分區、分部位進行堆放，建立一個完整交通安全通道。
三、物資進場管理
1.物質進場採用分批報驗制，對進場的物資進行全面的控制。
2.主要材料進場分批報驗，現場檢查及抽樣檢查，見證取樣復檢的辦法。
3.分區、分部位、分類堆放，建立-一套完成的材料管理領用制度。
4.建立一套完成的資料檔案。
5.成品保護加強對半成品、成品的保護工作，保持和國博各個裝修公司的聯繫，防止對已經組裝好的鋁型材進行劃傷，竣工驗收前，清除已完工天棚藻井上的所有保護膠紙或覆蓋材料。
- 質量檢查標準
一、鋼結構焊縫質量
1.表面成型良好，焊縫與母材應圓滑過渡。
2.無裂紋、氣孔，夾渣和熔合性飛濺。
3.焊縫余高不宜大於1.5毫米，解焊縫焊腳高度應按圖紙要求執行或等於較薄者的厚度。
4.焊縫寬度應均勻一致，其偏差不得超過2毫米。
二、天棚飾面質量標準
主控項目：1.吊頂標高、尺寸、梁體尺寸大小誤差控制保證大小精度在±1毫米之間。檢驗方法：觀察，尺量檢查。
2.飾面材料的材質、品種、規格、圖案和顏色應符合設計要求。檢查方法：觀察；檢查產品合格證書、性能檢測報告、進場驗收記錄和復檢報告，通過微調後全長控制在土3毫米之間，水平高度在士2毫米之間。
3.暗裝龍骨吊頂工程的吊桿、龍骨和飾面材料的安裝必須牢固。檢驗方法：觀察；承重檢查；檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
4.吊裝後的鋁型材和梁的接縫處整體，縫隙一直均勻，應符合設計要求，並成一條直線。檢驗方法：觀察。
一般項目：1.飾面材料表面應潔淨，色澤一致，不得有翹曲、裂縫及缺損，壓條應平直、寬窄一致。檢驗方法：觀察，尺量檢查。
2.與飾面的型材交接應吻合，嚴密。檢驗方法：觀察。
3.金屬吊桿、龍骨的接縫應均勻一致，角縫應吻合，表面平整，無翹曲、錘印。檢驗方法：檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
4.吊頂內填充吸聲材料的品種厚度應符合設計要求。檢驗方法：檢查隱蔽工程驗收記錄和施工記錄。
5.暗裝龍骨吊頂工程安裝的允許偏差和檢驗方法應符合下表要求。
項次 | 項目 | 允許偏差（毫米） | 檢驗方法 | |||
紙面石膏板 | 金屬板 | 礦棉板 | 木板、塑膠板格柵 | |||
1 | 表面平整度 | 3 | 2 | 2 | 2 | 用2米靠尺和塞尺檢查 |
2 | 接縫直線度 | 3 | 2 | 3 | 3 | 拉5米線，不足5米拉通線，用鋼直尺檢查 |
3 | 接縫高低差 | 1 | 1 | 1.5 | 1 | 用鋼直尺和塞尺檢查 |
安全措施
採用《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
- 安全施工依據條文
1.《建築施工高處作業安全技術規範》JGJ80-91。
2.《建築機械使用安全技術規程》JGJ33-2001。
3.《施工現場臨時用電安全技術規程》JGJ46-2005。
4.《建築機械使用安全技術規程》JGJ33-2001。
5.《建築施工安全檢查標準》JGJ59-99.8。
- 安全施工措施
1.建立安全管理組織體系成立由項目經理部安全生產負責人為首，各施工單位安全生產負責人參加的“安全生產管理委員會”，負責現場的安全生產管理工作。
2.防護操作平台搭設施工人員先在施工部位的兩端上玄鋼樑，上搭設一道鋼索，鋼索兩端用專用扣件鎖緊，安裝人員將安全帶掛到鋼索上，然後人員就位，用滿足荷載要求的鋁合金型材搭設防護操作平台，防護操作平台的規格須滿足單個藻井安裝需要，防護操作平台的數量根據現場組織進度配置，操作平台的兩端必須與原結構鋼樑鎖死，防止其水平滑動，形成一個有效、安全、便捷的防護體系。
3.安全重點、難點預控制定詳盡的《施工安全管理手冊》，以及形成完善的施工安全管理體系，制定安全的用電和防火措施，通過以上的措施大大增加了公司在安全生產方面的係數。
環保措施
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的環保措施如下：
超高大跨度天棚包梁、藻井鋁方筒錐體分層微調固定施工方法，採用了工廠定型半成品加工、現場地面組裝、整體吊裝、測量調整校正等施工技術於-一體，運用流水作業分區、分部位交錯安裝，實現無粉塵、無油漆污染、產品工廠化、現場全環保施工，達到《民用建築工程室內環境污染控制規範》中對材料的要求，達到綠色環保要求。
效益分析
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的效益分析是：
1.採用了超高大跨度天棚包梁，藻井鋁方筒錐體分層微調固定施工方法，免去全場的滿堂紅腳手架約160000立方米，以及腳手架3個月的費用，直接節約約400萬滿堂紅腳手架的資金，減少了大量勞動力的投入，簡化了現場施。工組織方案，降低了工程管理成本。
2.利用分層微調固定施工方法，採用工廠半成品定型加工及現場地面組裝的方式，大大提高了生產效率及組裝一次性安裝精度，加速了工程的同步進程。
3.利用分層微調固定施工方法，改變了原設計結構，節約了沖孔鋁板面積1440平方米，並提高椎體自身的剛度及結合性能，具有明顯的社會效益和經濟效益。
註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算
套用實例
《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》的套用實例如下：
國家博物館大廳天棚藻井飾面工程，近20000平方米、359個錐形鋁方筒組合式透空藻井裝飾採用了超高大跨度天棚包梁，藻井鋁方筒錐體分層微調固定施工方法，在整個施工過程中，形成了一套完整的工廠加工製做、現場地面組裝、整體吊裝、校正測量以及管理的施工工藝，整體效果不錯，觀感良好，並得到德國設計師以及各方的認可。
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009—2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《超高大跨度天棚藻井系統分層施工工法》被評定為2009—2010年度國家二級工法。
