異型鋁合金裝飾格柵圓管施工技術(shù)

駐馬店國(guó)際會(huì)展中心平面呈邊長(zhǎng)390?m的圓角正三角形，主要由4個(gè)大展廳、2個(gè)中展廳、1個(gè)常年展廳和1個(gè)登陸大廳、宴會(huì)廳、劇場(chǎng)組成，建筑面積15.6萬(wàn)m2，總投資20億元，是目前駐馬店市單體面積最大的公共建筑，也是該市的新地標(biāo)。本工程外立面由玻璃幕墻和淡金色鋁管組成，鋁管為小麥秸稈的形狀和顏色，褶皺寓意為隨風(fēng)起伏的豐收麥浪。該系統(tǒng)位于屋面與立面之間，沿著四周高低起伏，鋁合金格柵外表面處理為氟碳噴涂，格柵間距為400?mm，格柵背后的立面幕墻為蜂窩鋁板或石材，面積約5萬(wàn)m2，4.5萬(wàn)根尺寸不一的鋁合金格柵裝飾圓管，以上中下3條線(xiàn)控制造型，按照70°夾角控制龍骨及格柵方向，整體呈空間扭曲飄帶的形狀（圖1、圖2）。

圖1?總體造型設(shè)計(jì)圖2?建筑立面效果1?設(shè)計(jì)及施工難點(diǎn)1.1?裝飾管設(shè)計(jì)難度大（1）本工程整體造型設(shè)計(jì)圍繞建筑形成空間扭曲飄帶狀圓環(huán)（圖3），以實(shí)現(xiàn)隨風(fēng)起伏的麥浪的效果。圖3?扭曲飄帶狀圓環(huán)（2）圓管有3種顏色（色號(hào)為7.5Y9/20062、6.3Y8.5/3.60072、7.5Y7.5/20081），分別按80%，15%，5%的比例隨機(jī)排布。（3）雙曲面，凹凸不一的裝飾骨架構(gòu)造支撐；裝飾圓管需按不同空間、不同角度排布、定位等進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，形成隨風(fēng)起伏的豐收麥浪的復(fù)雜形狀。1.2?施工難度大（1）鋼結(jié)構(gòu)桁架圓管垂直方向分布間距9~18?m，水平方向分布間距4~6?m，作為支撐結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)跨度大；桁架圓管分布標(biāo)高在7.400~28.500?m之間，高度高，安裝定位難度大。（2）鋁合金格柵圓管總面積達(dá)5萬(wàn)m2，有4.5萬(wàn)根尺寸不一的裝飾格柵圓管，主龍骨超過(guò)6?000根。（3）鋁合金格柵圓管總計(jì)超過(guò)1萬(wàn)個(gè)龍骨安裝定位點(diǎn)，47?452個(gè)格柵安裝定位點(diǎn)，施工測(cè)量定位控制難度大。2?工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)2.1?裝飾管設(shè)計(jì)思路整體設(shè)計(jì)及安裝思路為采用模塊設(shè)計(jì)、劃分單元、預(yù)制拼裝、裝配式安裝。2.1.1?根據(jù)空間造型明確控制線(xiàn)根據(jù)異型裝飾網(wǎng)架空間造型分析變化規(guī)律，進(jìn)行空間切割，劃分小模塊扭曲面。本工程異型鋁合金裝飾格柵圓管由9條空間折線(xiàn)控制整體完成面造型，形成飄帶式的裝飾面，故從第5條空間折線(xiàn)切割將立體空間分成上下兩部分，進(jìn)行小模塊扭曲面劃分，以控制造型（圖4）。圖4?整體上下分割（a）造型Ⅰ類(lèi)分割；（b）造型Ⅱ類(lèi)分割2.1.2?劃分組合單元以方便加工小模塊扭曲面劃分即組合單元?jiǎng)澐?，?duì)上下兩部分的立面分別進(jìn)行單元模塊的扭轉(zhuǎn)面劃分，總計(jì)劃分為2?000個(gè)扭轉(zhuǎn)面；由4個(gè)扭轉(zhuǎn)面合為1片組合體（圖5），劃分為500個(gè)（外圈）+148（內(nèi)圈）個(gè)大板塊的組合體；大板塊組合體可分為4個(gè)小分格，共形成2?592塊規(guī)格約5.2?m×3?m的格柵板塊，以便于快速加工。圖5?4個(gè)扭轉(zhuǎn)面合為1片組合體2.1.3?裝配式組合，高效施工單塊板塊寬4~6?m，高9~23?m，板塊面積36?~120?m2，大量板塊在50?m2左右，最大板塊重約2?t，在地面進(jìn)行拼裝。鋁合金裝飾掛碼、合頁(yè)螺栓等節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)完成裝飾管定位安裝。由于采用地面拼裝及分片吊裝兩大步驟，完成了大量裝飾圓管的加工、安裝，實(shí)現(xiàn)了高效施工。2.2?設(shè)計(jì)方案2.2.1?裝飾支撐骨與主體結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)裝飾網(wǎng)片與主體結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了三維安裝定位要求，減少了現(xiàn)場(chǎng)高空焊接量和構(gòu)造板件，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體按四種方案進(jìn)行對(duì)比綜合分析，即：（1）方管龍骨調(diào)節(jié)方案，底座與豎龍骨連接；（2）圓管龍骨調(diào)節(jié)方案，底座與豎龍骨連接；（3）單根水平龍骨方案；（4）雙層方管龍骨方案。經(jīng)對(duì)比分析，在方案二基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，橫豎龍骨為矩形管，裝飾管與橫龍骨之間采用鋁合金合頁(yè)螺栓連接，橫豎龍骨采用槽鋼與主體結(jié)構(gòu)焊接。2.2.2?網(wǎng)片支撐骨架設(shè)計(jì)為便于橫龍骨與裝飾管連接，采用矩形管。由于豎龍骨圓管切割較難定位且拼焊時(shí)易翻滾，故改用矩形管。2.2.3?裝飾管定位安裝設(shè)計(jì)由于裝飾管與橫龍骨之間的夾角和距離均有差異，既需適應(yīng)裝飾管與龍骨間角度，又要使連接片和兩個(gè)空間面完全貼合，故利用合頁(yè)的工作原理，通過(guò)合頁(yè)連接次龍骨與裝飾管。裝飾管設(shè)計(jì)為單螺栓臨時(shí)定位，可適應(yīng)裝飾管與橫龍骨間的夾角變化；再補(bǔ)充1個(gè)螺栓防止旋轉(zhuǎn)，待裝飾管安裝完畢后用自攻螺絲鎖死，并將合頁(yè)與裝飾管固定（圖6）。

圖6?裝飾結(jié)構(gòu)做法3?結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)通過(guò)鋁合金格柵圓管裝飾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析優(yōu)化，結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)為：裝飾骨架主龍骨、圓管固定的橫梁、與裝飾骨架調(diào)節(jié)支撐及焊接形成裝飾架，并通過(guò)裝飾骨架斜撐與主體鋼結(jié)構(gòu)弦桿焊接連接。鋁合金格柵圓管通過(guò)鋁合金裝飾掛碼（圖7）固定在裝飾骨架橫梁上。鋁合金格柵圓管與鋁合金裝飾掛碼采用M6×25不銹鋼螺栓連接，裝飾架橫梁與鋁合金裝飾掛碼采用M8×160不銹鋼螺栓連接。圖7?鋁合金裝飾掛碼4?裝配式安裝技術(shù)4.1?BIM深化設(shè)計(jì)應(yīng)用BIM軟件完成幕墻表皮板塊參數(shù)化深化設(shè)計(jì)，將板塊計(jì)算框架輸入SAP2?000進(jìn)行板塊強(qiáng)度與應(yīng)力計(jì)算，指導(dǎo)方案優(yōu)化；根據(jù)板塊自動(dòng)生成裝飾管、龍骨、轉(zhuǎn)接件，以便于工程計(jì)量及物資招標(biāo)采購(gòu)；參數(shù)化自動(dòng)輸出板塊加工圖及安裝定位數(shù)據(jù)，高效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)加工、定位及安裝。4.2?標(biāo)準(zhǔn)件加工異型鋁合金格柵管裝飾結(jié)構(gòu)的單元格柵分格效果見(jiàn)圖8，圖中L1為該單元裝飾架上口距離，L2為該單元裝飾架下口距離；DIM1和DIM2分別為格柵管上口及下口的分格尺寸。先定位該單元最邊側(cè)兩根鋁合金格柵管的位置，與最近裝飾架主龍骨的距離為200?mm，裝飾管設(shè)計(jì)間距為400?mm。圖8?板塊加工圖及安裝定位數(shù)據(jù)由此，不同造型裝飾管安裝與支撐骨架加工均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化加工，地面加工順序依次為：豎向圓管鋼龍骨、方管橫龍骨制作加工→方管橫龍骨定位→豎龍骨定位→橫豎龍骨組框→鋁合金裝飾管切割備料→鋁合金裝飾管安裝。4.3?一體化安裝整體構(gòu)造加工安裝采用模塊設(shè)計(jì)、劃分單元、地面拼裝、分片吊裝的工序。通過(guò)控制橫梁、裝飾管完成面的10個(gè)定位點(diǎn)控制單個(gè)大板塊完成面造型。按最不利板塊尺寸及重量選擇起重機(jī)，采用汽車(chē)式起重機(jī)四點(diǎn)吊裝，配合曲臂車(chē)、卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引就位，完成格柵裝飾圓管安裝（圖9）。圖9?單塊吊裝單元5?結(jié)束語(yǔ)（1）異型鋁合金裝飾管支撐骨架的斜撐在與主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單連接同時(shí)其長(zhǎng)度調(diào)節(jié)與主體結(jié)構(gòu)的距離，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，受力合理；通過(guò)鋁合金裝飾掛碼的角度調(diào)整各格柵管的角度，方式簡(jiǎn)單。該做法滿(mǎn)足了復(fù)雜主體結(jié)構(gòu)的建筑裝飾設(shè)計(jì)要求，能滿(mǎn)足各種角度的裝飾需求。（2）根據(jù)建筑外觀需求選用不同顏色、尺寸的鋁合金格柵管，通過(guò)控制各類(lèi)鋁合金裝飾管的尺寸、分布、間距、顏色、長(zhǎng)度，形成了不同的建筑藝術(shù)效果。（3）根據(jù)主體結(jié)構(gòu)外