复杂曲面声学天花异形构件安装技术
1 工程概况
成都城市音乐厅项目建筑面积约10.3万m2,包含歌剧厅、音乐厅、戏剧厅、小音乐厅及配套用房。其中,音乐厅长约43m,宽约31m,净高约19m,厅内建筑面积1 513m2,座位数1 396座。
天花整体为变曲率的弧形曲面造型,主要采用异形GRG板、镀钛不锈钢管线条和透光亚克力板等材料组合构造而成,各构件也均为异形曲面造型,且形状、大小不尽相同,如图1,2所示。施工中空间放样定位难度大,声学要求高,不同材料构件相互交错,其构造节点复杂,交接面众多,安装精度要求高。结合项目施工特点,对大型声学装饰天花安装技术重难点进行分析,并提出有针对性的解决方案,确保现场声学装饰施工的进度和质量。
2 施工部署
2.1 操作架搭设
搭设满堂操作架(见图3)。架体搭设过程中预留竖向运输通道,采用卷扬机将装饰施工材料吊装至天花架体顶部操作层。
为确保天花下部舞台面施工作业与天花装饰施工同步进行,在舞台区域预留舞台面施工作业空间。在舞台上方搭设工字钢支撑架(见图4),在工字钢顶部再搭设满堂操作架,该处工字钢及满堂架搭设均需采取加固措施。
2.2 施工顺序
GRG板安装→腻子找平→镀钛不锈钢管安装→透光亚克力板安装→补缝→表面涂层施工。
3 空间放样定位
3.1 空间测量放样
根据平面轴网图利用测量仪器进行控制网测设,需保证足够的测量网点,为施工测设和技术复核提供标志;采用激光测量仪控制室内水平线。
利用计算机辅助软件(犀牛软件)建立的三维模型进行现场轴网布设,轴线宜测设成网格状。如原图轴线编号不足,可适当增加虚拟的辅助轴线。方格网控制在3m×3m左右(弧形轴线测设成弧线状)。测设完成的轴线用墨线弹出,并醒目标出轴线编号,不能弹出的部位可将轴线控制点引伸或借线并做标记。
3.2 构件空间定位
首先依据犀牛深化模型的构件分块定位图中构件的空间坐标,与现场测量放线的空间网格坐标一一对应,找点、定位每块GRG板、镀钛不锈钢管装饰线条和亚克力板的具体位置,每个构件可设置3~4个定位点。定位安装顺序宜以中轴线向两边进行,以将出现的误差消除在两边收口部位。先安装定位GRG板,然后将不锈钢管装饰线条按GRG定位依次安装,最后安装亚克力板。
4 GRG板安装
4.1 测量定位
仔细核对到场的GRG板编号和使用部位,利用现场测设的轴线控制线,结合水平仪控制标高,进行板块粗定位、细定位、精确定位,经复测无误后进行下一块GRG板安装,安装顺序宜以中轴线向两边进行,以将出现的误差消除在两边收口部位。
4.2 二次钢架转换层施工
二次钢架转换层采用镀锌[8,间距1 000mm。槽钢两端固定于下挂结构钢梁,焊接固定,涂刷灰色防锈漆,分3遍涂刷。
4.3 安装技术
GRG安装如图5所示,标准节点如图6所示。
GRG板安装龙骨为镀锌└50×5,采用10镀锌吊杆连接固定GRG板,吊杆下端连接GRG板预埋吊挂件,上端通过螺栓固定于镀锌角钢。为保证GRG板安全平稳吊挂,在GRG板上设置吊杆镀锌预埋件的横向距离≤450mm,纵向间距≤700mm。
板块粗定位后,可通过微调镀锌角钢位置调整GRG板水平位置;镀锌吊杆全长范围内可调节,通过调整吊杆长度可调节GRG板竖向标高,满足GRG板空间定位要求。通过反复调整,保证GRG板各定位点实际坐标测量值均与犀牛模型中坐标值一致,构件即达到准确安装位置。
构件就位后焊接镀锌角钢与转换层钢梁固定,锁定GRG板位置。部分GRG板无法与相邻板块连为整体,须增加角钢斜撑固定,以限制其水平位移。
4.4 GRG板拼缝处理
为防止GRG板接缝处开裂,拼缝应根据刚性连接原则设置,内置M8螺钉连接并分层批荡处理。连接件应在板材背面设置、加工时预埋,安装过程中必须用扳手拧紧。嵌缝材料采用GRG板专用接缝材料,并在接缝处填充胶条,以防止因热胀冷缩造成板缝开裂。
GRG造型板安装完成后,采用与GRG板同材质的石膏和抗裂纤维混合填缝剂对造型板拼缝进行处理,保证造型板接缝处的抗裂性能。
4.5 表面涂饰
GRG板安装完成后,表面进行喷涂处理,首先进行底漆处理,然后再喷艺术漆。要求成品GRG板表面光滑,无气泡及凹陷处,色泽一致,无色差。
5 不锈钢管装饰线条安装
不锈钢管装饰线条造型为变曲率三维曲线,线条材料采用直径90mm镀钛金色不锈钢圆管,壁厚3mm。不锈钢管装饰线条镶嵌于GRG板块间隙内,测量定位方法与GRG板类似。安装标准为:(1)线条流畅自然美观;(2)安装牢固;(3)可视表面无焊点;(4)钢管结构内塞岩棉。
5.1 吊杆安装
镀钛线条每隔1.2m满焊1个金色不锈钢圆管连接件,通过镀锌角钢及10镀锌吊杆与上部钢梁连接(见图7),可通过调整吊杆长度来控制镀钛线条不同吊点空间定位。
5.2 交叉处镀钛线条安装
交叉的镀钛线条圆管在安装时,为保证线条与GRG板相平,先安装断开圆管,再安装整管,断开管线条安装时,先用另外一根与断开管线条一致的整管作为模具安装定位,然后再用断开管取代整管进行固定。待断开管安装定位后,再安装交叉的整管。
5.3 镀钛线条及GRG板节点施工
按照声学要求,音乐厅天花上要求无任何缝隙空洞。由于增设的镀钛线条及人字形结构破坏了声学天花GRG板的整体性,为满足网状天花的声学要求,镀钛线条及GRG板交接面处需做严格声学密封处理。
镀钛线条与GRG板连接节点如图8所示,GRG板与镀钛不锈钢线条间的空隙用弹性腻子填充,上部用20mm厚GRG板做定制盖板封闭。
5.4“火山口”镀钛线条安装
“火山口”造型由64根不锈钢线条密集交织而成,构件安装准确度要求很高。本部位的线条弧度加工完成后,提前在工厂进行预拼接,进行二次加工校正,保证构件加工精度满足要求。
1)测量放线及支架固定“火山口”造型的整体水平剖面均为同心圆,采用定尺加工不同直径的同心圆来控制“火山口”线条的弧度、平面位置及标高。高度方向每间距0.2m固定1个圆环,结合三维模型数据,在圆环上将线条与圆环接触点进行放线定位并做好标识,以便线条安装定位。
2)镀钛线条拼装“火山口”处装饰线条分为纵横2个方向进行拼装,纵向为整根完整线条,金属线条分别编号为1~32;横向为分隔线条,金属线条分别编号为2-3a,2-3b,2-4a,2-4b……依次类推。先安装纵向完整线条,保证完整线条与天花处镀钛线条流畅一致,用绳子临时固定在定位圆上;再按照“火山口”镀钛线条编号依次拼装分隔线条,先将线条临时安装,再用皮锤轻敲至固定位置,然后采用镀钛线条不锈钢焊接工艺将交叉口固定连接。
5.5 镀钛线条吸声措施
由于镀钛线条与GRG板材质对于声音的反射效果不同,在镀钛线条部位可能发生共振,影响天花的整体安全稳定性及声效。为解决这一问题,在所有镀钛不锈钢线条内塞实矿棉,使天花吸声材料连续完整,确保安全和音效。
6 透光亚克力板安装
镀钛线条施工完成后,安装透光亚克力板。
6.1 透光亚克力板吊点安装
透光亚克力板为菱形平板,厚30mm。为保证大跨弧形透光亚克力板安全平稳吊挂,同时保证声学要求,每隔1.2m设置1个吊杆连接件,通过镀锌角钢及10镀锌吊杆与上部钢梁连接。另外可通过调整吊杆长度来控制透光亚克力板不同吊点空间定位。
6.2 透光亚克力板与镀钛线条节点施工
镀钛线条与透光亚克力板之间的空隙通过硅酮结构胶连接,镀钛线条上部与透光亚克力板、GRG板之间用弹性腻子填充,并用20mm厚GRG盖板封闭(见图9)。GRG盖板通过对穿螺栓与透光亚克力板固定连接。
7 结语
成都城市音乐厅大跨度异形曲面造型的“水晶冰芙蓉”声学天花,由GRG造型板、镀钛不锈钢管、亚克力板等多种异形装饰构件组合而成,其造型和构造复杂,安装难度大。项目利用BIM技术辅助空间定位、适宜的节点构造和连接方式,通过精细化施工顺利完成安装,保证安装精度要求,圆满呈现建筑功能和装饰效果。
[2]范广军,郑琳琳,徐永选,等.重庆万达城展示中心三维多层软膜天花设计与施工关键技术[J].施工技术,2018,47(11):17-21.
[3]刘骏,罗兰,聂鹏飞.BIM放样机器人在装饰施工天花吊杆定位中的应用[J].施工技术,2017,46(9):86-88.