姚蘊(yùn)韻

上海久事北外灘建設(shè)發(fā)展有限公司 上海 200080

引言

隨著工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程越來(lái)越快，建筑裝飾行業(yè)的工業(yè)化之路也穩(wěn)步向前。進(jìn)入新時(shí)代以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及供給側(cè)結(jié)構(gòu)的改革，新型建筑工業(yè)化已成為新趨勢(shì)，不斷推進(jìn)的城鎮(zhèn)化建設(shè)、城市更新等為建筑工業(yè)化的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。而新型建筑裝飾工業(yè)化是集設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)預(yù)制化、施工機(jī)械化、組織科學(xué)化和管理信息化于一體的高效生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、管理等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的整合和建筑全生命周期價(jià)值最大化的可持續(xù)發(fā)展[1]，在改變傳統(tǒng)落后方式的基礎(chǔ)上大幅提高施工效率，減少現(xiàn)場(chǎng)的手工作業(yè)，強(qiáng)化產(chǎn)品的加工質(zhì)量和精度，達(dá)到了加快施工周期、施工場(chǎng)地低碳綠色、提供工程質(zhì)量、降低工程成本的目的。

正是在建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的背景下，本研究依托于項(xiàng)目工程（以下簡(jiǎn)稱：本工程），針對(duì)裝飾工程中大空間飾面造型復(fù)雜、貴重、材料繁多等普遍性難點(diǎn)，研究了超大尺寸天花飾面的設(shè)計(jì)、施工等項(xiàng)目管理內(nèi)容，主要包括模塊集成深化設(shè)計(jì)及安裝工藝，通過(guò)高精度生產(chǎn)加工、部品部件模塊化集成、飾面模塊工業(yè)化安裝實(shí)現(xiàn)裝飾部品產(chǎn)品工廠模塊化制作、現(xiàn)場(chǎng)裝配化施工等。

1 工程分析

本工程位于上海市虹口區(qū)北外灘，黃浦江與蘇州河交匯處，室內(nèi)裝飾工程總建筑面積51070m2，本工程旨在進(jìn)一步拓展和延伸濱水開(kāi)放區(qū)域，提升和優(yōu)化濱江公共空間品質(zhì)。其中，面積約1500㎡的室內(nèi)超大多功能會(huì)場(chǎng)空間采用星空造型的異形鋁板吊頂，主要分布在的會(huì)場(chǎng)吊頂與部分墻面飾面，由近千個(gè)蜂窩造型吊頂與包括燈具、噴淋、煙感、音響、吊點(diǎn)等設(shè)施設(shè)備有機(jī)組合而成（如圖1所示）。由于造型獨(dú)特且復(fù)雜，即要滿足多功能用途的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還配套了多種模式的專業(yè)燈光效果，在全國(guó)未有過(guò)先例，需要組織設(shè)計(jì)、施工、專業(yè)生產(chǎn)等單位進(jìn)行全方面研發(fā)、實(shí)施、控制等工作。本文以該會(huì)場(chǎng)為案例，著重研究多曲面、復(fù)雜鋁板裝配吊頂在室內(nèi)裝飾工程中的應(yīng)用管理。

圖1 多曲面、異形吊頂效果圖

2 多曲面、復(fù)雜鋁板裝配式吊頂實(shí)施的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

本工程中會(huì)場(chǎng)上空呈現(xiàn)的是璀璨星空，共筑輝煌的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)方案中展現(xiàn)了一種雙曲面吊頂，吊頂順勢(shì)與墻面裝飾連為一體，造型尺寸大約為2330㎡。吊頂內(nèi)接六邊形造型，頂面起拱，弧形轉(zhuǎn)角處為異形處理，由于造型復(fù)雜、獨(dú)特，就現(xiàn)有成熟的施工技術(shù)中是否能達(dá)到設(shè)計(jì)效果，需進(jìn)行全方位的市場(chǎng)調(diào)研。

在一些室內(nèi)大空間中，比如展覽館、會(huì)場(chǎng)等，吊頂曲面造型按照常規(guī)做法采用GRG造型?？紤]到GRG存在安裝精度與耐久性不高，且現(xiàn)場(chǎng)安裝后需進(jìn)行批膩?zhàn)?、刷漆等各?xiàng)后續(xù)手工作業(yè)步驟，竣工后運(yùn)營(yíng)維護(hù)和保養(yǎng)也較為不便等特點(diǎn)，不僅工序煩瑣，大空間大面積實(shí)施的施工質(zhì)量控制困難，施工進(jìn)度周期長(zhǎng)，容易造成影響空間內(nèi)其他飾面的施工進(jìn)度的控制。同時(shí)考慮到設(shè)計(jì)要求的各種可變燈光效果，故本工程中摒棄了傳統(tǒng)GRG做法。另一方面，也需要考慮到超大尺寸飾面在加工制作、板面變形控制、板塊安裝方面，相較常規(guī)尺寸飾面在難度上均呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)上升。由此可知，針對(duì)本工程的星空造型異形曲面板塊的精度較難控制，漸變式造型增加了單元板塊的制作、安裝難度，這對(duì)工廠加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝及質(zhì)量控制管理提出了新的要求，帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

3 多曲面、復(fù)雜鋁板墻頂一體化技術(shù)管理研究

針對(duì)上述重點(diǎn)、難點(diǎn)，通過(guò)組織設(shè)計(jì)、施工和專業(yè)材料生產(chǎn)單位進(jìn)行前期技術(shù)研發(fā)、模型模擬分析，制作實(shí)體樣板等研究管理手段，最終落實(shí)并完善如下參數(shù)化設(shè)計(jì)、集成化生產(chǎn)、裝配式施工安裝等系統(tǒng)性管理內(nèi)容。

3.1 產(chǎn)品樣板研發(fā)管理

通過(guò)多方面、多渠道、多領(lǐng)域的調(diào)查、研究，組織國(guó)內(nèi)優(yōu)秀專業(yè)材料加工工廠分別進(jìn)行多次試驗(yàn)，采用不同材質(zhì)如GRG、金屬、3D打印模型進(jìn)行比對(duì)（圖2），以及研發(fā)漸變大小尺寸角度的六邊形造型快門(mén)燈，并通過(guò)構(gòu)造樣板和實(shí)體樣板來(lái)達(dá)到可實(shí)施的工藝和設(shè)計(jì)認(rèn)可的效果。

通過(guò)多輪樣板比對(duì)，最終選擇了一種三維內(nèi)凹式六邊形曲面鋁板造型，考慮整體造型的漸變性，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)明確不同參數(shù)變化對(duì)整體造型的影響，通過(guò)打造模塊化的曲面六邊形，最終實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)拼接的裝配化安裝方式，這種模塊化安裝可以大大提升施工效率，有利于施工質(zhì)量的控制，滿足整體視覺(jué)效果[2]。

目前采用的研發(fā)成果：六邊形吊頂板材為3.0mm厚鋁單板，三角形吊頂表面穿孔率22%直徑2.3mm，鋁板正面為金色涂層，反面灰白色保護(hù)漆，面板為優(yōu)質(zhì)鋁合金板材，該項(xiàng)產(chǎn)品制作技術(shù)是國(guó)內(nèi)極少的在室內(nèi)采用三維曲面鋁板造型，墻頂一體，以金屬板加工工藝塑造璀璨星空，渾然一體的感覺(jué)。考慮到還需要安裝機(jī)電設(shè)施設(shè)備在吊頂飾面，因此，要求設(shè)計(jì)單位針對(duì)六邊形的造型進(jìn)行優(yōu)化排列組合，六邊形造型承擔(dān)燈具安裝功能，配套研發(fā)了一種可連續(xù)調(diào)節(jié)出光面的光源裝置，與星空頂采用的六邊形金屬燈罩配套使用，解決了現(xiàn)有燈具出光面形式單一、不能連續(xù)調(diào)節(jié)亮度和炫光等問(wèn)題，相鄰的三角形單元板有效地解決了機(jī)電設(shè)備布點(diǎn)需求。

3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)管理

通過(guò)對(duì)會(huì)場(chǎng)空間的功能分析，以星空為主題，采用基于Rhino+Grasshopper的參數(shù)化設(shè)計(jì)，以六邊形為單元組成矩陣，擬合成一個(gè)拱形的穹頂空間，每個(gè)六邊形單元沿著法線方向凹進(jìn)布置一個(gè)小六邊形，用于安裝燈具，內(nèi)置小六邊形與燈具成漸變趨勢(shì)，宛如點(diǎn)陣星空?？刂屏呅慰讖酱笮　⑶婊《?、整體傾斜等參數(shù)的變化等等，通過(guò)這些變化的參數(shù)來(lái)控制整體模型的效果。

空間自由曲面由拱形空間的斷面曲線a控制，總體模型成型參數(shù)化設(shè)計(jì)思路為將整體拱形曲面攤平，然后在展開(kāi)平面上設(shè)計(jì)星空裝飾圖案與造型，最后將平面上構(gòu)建好的飾面構(gòu)件流轉(zhuǎn)還原至拱形曲面上（如圖2所示）。

圖2 方案模型成型流程

3.3 單元板塊制作管理

吊頂板材為3.0mm厚鋁單板，局部表面穿孔率22%，直徑2.3mm，鋁板正面為金色涂層，反面灰白色保護(hù)漆，面板為優(yōu)質(zhì)鋁合金板材。在單元板塊的生產(chǎn)過(guò)程中，將犀牛模型導(dǎo)入專業(yè)軟件進(jìn)行分析，產(chǎn)生加工數(shù)據(jù)，采用數(shù)控機(jī)床等離子切割厚板。每個(gè)造型單獨(dú)加工，采用定制折彎?rùn)C(jī)卷曲成型，然后再點(diǎn)焊成型，整個(gè)六邊體僅由兩部分拼接而成，極大地控制了板面變形問(wèn)題。成型產(chǎn)品用三維雕刻模具檢測(cè)，檢測(cè)合格后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全穿透焊縫焊接，焊接完成后對(duì)焊縫處進(jìn)行手工打磨，打磨后再整體依次打磨，逐漸拋光，從粗到細(xì)，彎弧、焊接、打磨拋光。拋光完成后產(chǎn)品用3D掃描技術(shù)檢驗(yàn)最后尺寸。完成后的毛坯送專業(yè)噴涂單位完成噴涂、包裝工作。

3.4 基層骨架構(gòu)造研究管理

考慮到吊頂曲面鋁板會(huì)受重力影響產(chǎn)生扭曲不規(guī)則的變形，常規(guī)的龍骨安裝無(wú)法達(dá)到安裝精度。將龍骨設(shè)置成配套鋁板飾面的彎曲造型。曲面變形區(qū)域根據(jù)造型線定制彎曲型材背架龍骨，整套骨架系統(tǒng)包括縱向骨架、橫向骨架、斜撐骨架，通過(guò)螺栓固定的方式進(jìn)行龍骨調(diào)配。然后將支撐軌道逐個(gè)吊裝，通過(guò)連接支撐懸置在骨架下方。支撐軌道呈拱形，由弧形槽鋼、平直槽鋼對(duì)接焊接而成，在支撐軌道的上方形成滑槽，滑槽一方面為后期六邊形內(nèi)凹單元掛鉤安裝提供安裝位，另外一方面還可以借助該滑槽對(duì)六邊形內(nèi)凹單元沿滑槽移動(dòng)，便于安裝。

3.5 集成模塊安裝技術(shù)管理

會(huì)場(chǎng)吊頂?shù)亩嗲驿X板是以弧形飾面+鋼基層組成異形鋁板吊頂系統(tǒng)，最大單個(gè)面積約2.4m2，墻頂一體化的星空金屬造型總面積約2330m2，共967個(gè)六邊形，共43道模塊，需要吊裝86次，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組裝主要在工廠完成，有利于快速組織材料，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，將六邊形內(nèi)凹單元傾斜后從紅色支撐軌道下方，送至相鄰的兩個(gè)支撐軌道之間，將六邊形內(nèi)凹單元擺正，通過(guò)掛鉤安裝在支撐軌道，六邊形內(nèi)凹單元兩側(cè)的掛鉤掛在兩側(cè)的滑槽內(nèi)，然后推動(dòng)六邊形內(nèi)凹單元使其沿滑槽移動(dòng)至安裝位置，然后通過(guò)螺絲將掛鉤與支撐軌道連接固定，依照此方法，將六邊形內(nèi)凹單元依次安裝完成，提高施工效率情況下，也有效確保施工安全（如圖3所示）[3]。

圖3 龍骨骨架三維示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著新型建筑工業(yè)化發(fā)展的日趨成熟，人們對(duì)超大空間室內(nèi)造型追求越來(lái)越高，異形飾面的不斷出現(xiàn)，加大了超大板塊安裝施工和安全質(zhì)量控制的難度。

本工程針對(duì)會(huì)場(chǎng)組織各相關(guān)單位召開(kāi)了多次技術(shù)專題會(huì)，從方案設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、研發(fā)生產(chǎn)、施工安裝等全過(guò)程方面進(jìn)行管理，對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)、模塊化集成、工業(yè)化安裝技術(shù)，針對(duì)多曲面、復(fù)雜吊頂采用飾面模塊集成及安裝手段進(jìn)行優(yōu)化，完善了曲面鋁板整體安裝節(jié)點(diǎn)，采取單元模塊化形式施工，將工業(yè)化建造方式引入建筑領(lǐng)域，保證整個(gè)過(guò)程的精準(zhǔn)安裝，施工安全，工程質(zhì)量滿足要求，進(jìn)一步提升現(xiàn)場(chǎng)施工綠色環(huán)保性，對(duì)類似工程的超大飾面裝配式施工，特別是大空間異形曲面單元式造型吊頂施工提供了較好的案例。