大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊頂轉(zhuǎn)換層應(yīng)用技術(shù)研究

齊富利 高 華 孫情中 李紅艷 吳 拓

為了更好地滿足功能與美觀的需要，大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)運(yùn)而生。安全、綠色的大跨度空間裝飾吊裝十分重要。隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷發(fā)展，普通的吊頂基層已難以滿足國家規(guī)范要求。為了保證吊頂基層的可靠性與安全性，需要增加吊頂反支撐和鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行加固。在鋼結(jié)構(gòu)吊頂轉(zhuǎn)換層的施工過程中，需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況改進(jìn)現(xiàn)有施工方法，從而獲得良好的裝飾效果[1]。

1 裝飾吊頂工程應(yīng)用

室內(nèi)裝飾吊頂工程共分為4 個(gè)吊頂分項(xiàng)工程，其中包括整體面層吊頂工程（石膏板、硅酸鈣板等）、板塊面層吊頂工程（礦棉吸聲板、高晶板等）、格柵吊頂工程（金屬格柵、復(fù)合材料格柵等）以及集成吊頂工程（鋁扣板、蜂窩鋁板等）。本工程應(yīng)用的裝飾吊頂有金屬鋁方通和石膏板。

（1）鋁方通吊頂工程按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求吊裝C 型輕鋼龍骨。首先使用C 型輕鋼龍骨吊件將M8 吊桿與C 型輕鋼龍骨相連接，其次用U 型掛片專用龍骨掛件將U 型掛片專用龍骨與C 型輕鋼龍骨連接組成金屬鋁方通吊頂骨架系統(tǒng)，最后用配套螺母將金屬鋁方通固定于U 型掛片專用龍骨上，詳見圖1。

圖1 鋁方通吊頂示意（來源：作者自繪）

（2）石膏板吊頂工程按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求吊裝C 型輕鋼龍骨。首先使用C 型輕鋼龍骨吊件將M8 吊桿與C 型輕鋼龍骨相連接，其次用U 型副龍骨掛件將U型副龍骨與C 型輕鋼龍骨連接并將U 型副龍骨安插于U 型邊龍骨內(nèi)側(cè)組成石膏板吊頂骨架系統(tǒng)，最后采用自攻螺絲將石膏板固定于U型副龍骨底面，詳見圖2。

圖2 石膏板吊頂示意（來源：作者自繪）

2 工程概況

以河南省洛陽市綜合保稅區(qū)口岸作業(yè)區(qū)綜合服務(wù)樓室內(nèi)精裝修工程為例，該項(xiàng)目位于洛陽市澗西區(qū)河洛路與西環(huán)路交叉口，建筑面積為19 134.44 m2。A、B 辦公區(qū)結(jié)構(gòu)頂面為鋼筋混凝土，最大跨度為72 m，最大高度為4.8 m，室內(nèi)裝飾吊頂材料采用的是石膏板，工程量約為3 000 m2。餐廳結(jié)構(gòu)頂面為正放四角錐螺栓球鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，最大跨度28.2 m，最大高度為16.7 m，吊頂材料鋁方通木紋轉(zhuǎn)印格柵，工程量約800 m2。

3 施工難點(diǎn)

第一，無標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)蹴攦?nèi)部吊桿超過2.5 m 凈高時(shí)，需要根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置吊頂反支撐或鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，但是現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范并未規(guī)定吊頂反支撐和轉(zhuǎn)換層的布局、材料規(guī)格以及施工工藝。第二，難施工?？缍却?，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)總跨度為72 m，螺栓球鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總跨度為28.2 m；層高太高，吊頂裝飾標(biāo)高為11.4 m、吊頂內(nèi)部空間為3.1 m，鋼網(wǎng)架導(dǎo)致吊桿無處生根。大跨度、超高度以及吊桿無處生根給頂面裝飾吊頂施工帶來了一定的難度。第三，存在安全隱患。因建筑行業(yè)的特殊性，在現(xiàn)場施工時(shí)存在多家單位同時(shí)施工的情況，交叉作業(yè)給現(xiàn)場施工造成了一定不便。

4 吊頂轉(zhuǎn)換層體系

根據(jù)國家規(guī)范要求，吊頂轉(zhuǎn)換層的布置按照吊桿長度不同主要分為吊頂反支撐體系和吊頂鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層體系2 種。

4.1 吊頂反支撐體系

依據(jù)《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50210-2018）的相關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，當(dāng)懸掛長度大于1.5 m 且小于2.5 m 時(shí)，必須設(shè)置反支撐。反支撐設(shè)置主要有以下幾種安裝方法[2]。

（1）主龍骨拉結(jié)法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.5 m 時(shí)適用。在主龍骨橫梁下邊緣每隔2 個(gè)主龍骨間隔鉆孔，M8 全齒缺口穿過主龍骨，確定位置后將頂部和底部螺母牢牢固定。主龍骨的對角線缺口應(yīng)以2 倍主龍骨距離間隔布置，斜撐角度設(shè)置為45°，頂面采用M8 膨脹螺栓與結(jié)構(gòu)面固定，底面采用M8 固定穿螺栓與橫撐龍骨。當(dāng)?shù)鯒U懸掛長1.5 ～2.0 m時(shí)，以SC50 主龍骨為宜。此施工方法無焊接，材料價(jià)格便宜，但安裝效率較低，質(zhì)量不好控制且人工費(fèi)較高。

（2）吊桿通長拉結(jié)法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.5 m 時(shí)適用。首先，斜拉鋼筋必須設(shè)置在距主龍骨2 倍距離處，斜撐角度為45°。其次，斜拉鋼筋為φ0.8圓鋼并與M8 全牙吊桿以焊接方式連接，焊接必須進(jìn)行防銹處理。此外，φ0.8 的斜拉鋼筋也可用M8 全牙吊桿代替。該施工方法具有頂面作業(yè)安裝效率低、施工難度大、材料價(jià)格低以及人工成本高等特點(diǎn)。

（3）倒三角法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.0 m 時(shí)適用。首先，使用無焊接的輕鋼主龍骨或有焊接的角鋼支撐牢固，支撐角度設(shè)置為45°。其次，安裝距離必須在2 m 以內(nèi)，并圍繞中心呈梅花形分布，不得設(shè)置在同一直線上。最后，吊桿頂面采用自攻螺絲連接角碼與主龍骨，底面采用抽芯鉚釘或自鉆螺釘與主龍骨連接，角鋼采用膨脹螺栓固定。這種施工方法建議采用輕鋼主龍骨作為斜撐，具有施工速度快、無需焊接、材料價(jià)格低、人工費(fèi)低等特點(diǎn)。

（4）套管法。吊桿懸掛長度為1.5 ～2.0 m 時(shí)適用（吊頂完成面與樓板間距減去20 cm 為吊桿懸掛長度）。在φ8 吊桿上套一根壁厚為1.2 mm 的φ15鍍鋅鋼管或水煤氣管，用厚度為3 mm的30 mm×30 mm 墊片、螺母與吊桿垂直擰緊于結(jié)構(gòu)樓板下方，以與樓板無間隙為宜。這種施工方法與主龍骨加固相比，具有施工速度快、無需焊接、材料價(jià)格較高以及人工費(fèi)較低的特點(diǎn)。套管法詳見圖3。

圖3 套管法（來源：作者自繪）

上述幾種吊頂反支撐施工方法的經(jīng)濟(jì)效益對比分析如表1 所示，其中的數(shù)據(jù)為按照吊頂反支撐高度2.5 m 計(jì)算所得，不同的反支撐高度需另外計(jì)算。

表1 經(jīng)濟(jì)效益的對比分析

4.2 吊頂鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層體系

依據(jù)《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50210-2018）的有關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，當(dāng)?shù)鯒U長度大于2.5 m 或吊桿上部為鋼網(wǎng)架、鋼屋架時(shí)，應(yīng)設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)置主要有以下幾種安裝方法[3]。

4.2.1 鍍鋅角鋼井字格法（適用于混凝土結(jié)構(gòu)）

首先確定裝飾吊頂主龍骨的安裝位置，然后根據(jù)標(biāo)高采用焊接的方式固定鋼龍骨架網(wǎng)，以支撐輕鋼主龍骨。支撐鋼架的軸向設(shè)計(jì)尺寸可根據(jù)吊頂龍骨布置的實(shí)際位置確定，相鄰兩排交叉角鋼間的距離不應(yīng)超過1 200 mm，網(wǎng)格邊緣距離墻壁200 mm。豎向角鋼的間距不應(yīng)超過1 200 mm，鋼龍骨架網(wǎng)采用焊接方式連接。豎向角鋼通過鍍鋅角碼和膨脹螺栓與結(jié)構(gòu)平面連接。這種是傳統(tǒng)的吊頂轉(zhuǎn)換層施工方式，具有用鋼量大、人工成本高、高空作業(yè)安全系數(shù)低的特點(diǎn)。鍍鋅角鋼井字格法見圖4。

圖4 鍍鋅角鋼井字格法（來源：作者自繪）

4.2.2 鍍鋅扁鋼、螺栓連接法

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在做裝飾吊頂時(shí)，吊桿沒有可以固定生根的地方，而原鋼網(wǎng)架不允許二次焊接操作，且結(jié)構(gòu)受力集中在每個(gè)鋼球的中心，同時(shí)不允許對原鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加外力，導(dǎo)致后續(xù)吊頂施工困難[4]。

（1）當(dāng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)架為螺栓球連接體系時(shí)，采用φ20 鍍鋅螺紋桿與螺栓球連接過渡。L50 mm×50 mm×5 mm 鍍鋅角鋼栓接成等邊三角形，接著三角形接頭和螺紋桿再一起固定在螺栓球上，最后三角形連接件的底部與豎向角鋼豎向焊接，再橫向焊接L50 mm×50 mm×5 mm 的角鋼作為過渡轉(zhuǎn)換層，以便于后續(xù)安裝裝飾吊頂系統(tǒng)。

（2）當(dāng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)架為焊接球連接系統(tǒng)時(shí)，采用40 mm×6 mm 鍍鋅扁鋼與焊接球箍連接過渡。先將40 mm×6 mm的鍍鋅扁鋼加工成O 型預(yù)制件，預(yù)制件包裹在焊接球周圍。同時(shí)將O 型扁鋼底部用尺寸M8 mm×50 mm 的對穿螺栓與L50 mm×50 mm×5 mm 鍍鋅角碼栓接，角碼底部用垂直角鋼焊接形成過渡層，以便后續(xù)安裝裝飾吊頂系統(tǒng)。

5 施工技術(shù)措施

5.1 腳手架的搭設(shè)

（1）滿堂式腳手架。滿堂式腳手架的搭設(shè)一般采用鋼碗扣式和扣件式鋼管腳手架，具有承載能力大、拆卸方便、安裝靈活以及一次投資費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)腳手架結(jié)構(gòu)的幾何尺寸滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求時(shí)，單腿管柱的承載力可達(dá)15～35 kN，能夠保證后續(xù)施工的安全性。該方案的缺點(diǎn)是租賃成本高、安裝拆卸周期長，對于大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊頂轉(zhuǎn)換層的施工，不推薦采用該方案[5]。

（2）門式腳手架。門式鋼管腳手架方案充分體現(xiàn)了幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢，具有拆裝方便、安裝效率高、省工省時(shí)、安全可靠以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。該方案的缺點(diǎn)是框架尺寸不靈活，任何框架尺寸的改變都需要搭設(shè)另一種的支撐架及附件，最大搭設(shè)高度為5 ～6 m，有很大的局限性。對于大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊頂轉(zhuǎn)換層的施工，不推薦采用該方案。

5.2 電動(dòng)升降平臺車的使用

電動(dòng)升降平臺車最常用的是剪刀車、蜘蛛車和曲柄車，采用電力驅(qū)動(dòng)，所有控制均基于手柄，操作簡單且易于掌握，施工效率高，反應(yīng)快，租賃成本低，噪音低，無污染，最大提升高度可達(dá)60 m。這種方案的缺點(diǎn)是平臺載人載貨能力小，需要同時(shí)建造多個(gè)裝置。另外，在安全使用方面要嚴(yán)格按照使用說明書操作，嚴(yán)禁超載，而且使用時(shí)還要注意設(shè)備固定部件的穩(wěn)定性是否良好。該方案建議應(yīng)用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊頂轉(zhuǎn)換層的施工。

6 安全技術(shù)措施

6.1 機(jī)械使用

首先，現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備應(yīng)保持良好的工作狀態(tài)，警告和安全限位裝置應(yīng)齊全；其次，操作人員必須持證上崗；再次，在機(jī)械設(shè)備安裝、拆卸前必須進(jìn)行安全技術(shù)交底，安裝合格后方可使用；最后，所有便攜式電動(dòng)工具均為標(biāo)有“回”字的II 類便攜式電動(dòng)工具，不得使用I 類便攜式電動(dòng)工具。

同時(shí)，焊機(jī)應(yīng)放置在防水、通風(fēng)良好的地方，交流焊接變壓器一側(cè)電源線的長度不應(yīng)超過5 m，入口處應(yīng)有防護(hù)罩。另外，操作電焊機(jī)時(shí)必須按標(biāo)準(zhǔn)要求穿戴防護(hù)用品。

6.2 焊接作業(yè)

第一，禁止在工作壓力管道上焊接易燃易爆物質(zhì)的容器和受力部件。第二，移動(dòng)電焊機(jī)時(shí)，必須切斷電源，不得隨意拖拉電纜。第三，在高處焊接、切割時(shí)必須符合《高處作業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)》，系好安全帶并有專人監(jiān)護(hù)。第四，焊接處下方不準(zhǔn)有人或易燃易爆物品，嚴(yán)禁將工作回路纏繞在身上。第五，切割時(shí)，對被切割的物體采取安全措施，以防止墜落傷害或火花引起火災(zāi)。第六，清理焊皮和沖擊焊渣殼時(shí)要戴防護(hù)眼鏡，防止焊渣顆粒擊傷眼睛。第七，作業(yè)時(shí)，電焊機(jī)的接地線、零線和焊接回線不得敷設(shè)在易燃易爆危險(xiǎn)品上，且不得與管道、電力、儀表保護(hù)套管和設(shè)備連接。第八，工作回路應(yīng)良好接地，底盤接地必須符合安全規(guī)定。第九，焊機(jī)周圍和上方不得存放任何物品。

6.3 高空作業(yè)

第一，要確保高空作業(yè)人員持有有效證件，嚴(yán)格遵守安全施工規(guī)程要求，著裝靈活，不穿硬底滑鞋。高空作業(yè)人員必須進(jìn)行體檢，患有心臟病、高血壓、精神病和癲癇的人員不得進(jìn)行高處作業(yè)。高空作業(yè)的安全防護(hù)必須符合要求，操作人員應(yīng)系好安全帶。第二，高空作業(yè)材料必須堆放平穩(wěn)，不得靠近邊緣和孔洞。若存在墜落風(fēng)險(xiǎn)，必須及時(shí)將其取出或固定，以避免墜落事故。不得隨意移動(dòng)或拆卸安全標(biāo)志，如果由于工作原因必須這樣做，需在領(lǐng)班批準(zhǔn)的情況下才能進(jìn)行移動(dòng)和拆卸，并在完成該項(xiàng)工作后立即恢復(fù)[6]。第三，冬季施工必須采取可靠的防滑、防寒、防凍、防毒以及防火措施。在編制每個(gè)項(xiàng)目的施工計(jì)劃時(shí)，應(yīng)將與高空作業(yè)有關(guān)的各種安全措施納入項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工計(jì)劃。

7 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益。在工程項(xiàng)目中應(yīng)用合適的施工方法，可以節(jié)約成本，提高工作效率，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上滿足工期需求。同時(shí)，采用免焊接施工方法可以減少用鋼量和建筑垃圾的產(chǎn)生，有效節(jié)約能源，且施工簡單（一個(gè)人即可操作），用料輕便，避免安裝時(shí)墜落傷人，有效提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）社會(huì)效益。一個(gè)項(xiàng)目的完美交付要在保證工期的同時(shí)滿足質(zhì)量和環(huán)保要求，環(huán)保技術(shù)的出現(xiàn)對裝飾行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，將推動(dòng)整個(gè)行業(yè)乃至社會(huì)的巨大進(jìn)步。同時(shí)，隨著新技術(shù)的不斷應(yīng)用，傳統(tǒng)的吊頂方式逐漸被淘汰，新技術(shù)將繼續(xù)引領(lǐng)裝修行業(yè)吊頂技術(shù)的發(fā)展。

8 結(jié)語

需要裝修吊頂?shù)拇笮蛷S房與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑，由于跨度大、高度高，無法使用常規(guī)方法施工，因此需要采用一些與工程特點(diǎn)相匹配且省時(shí)省力的方法來設(shè)置反支撐技術(shù)和鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層等技術(shù)。同時(shí)，利用反向支撐和轉(zhuǎn)換層吊桿施工有效解決了鋼網(wǎng)架吊桿無處生根、吊桿長度過長的問題，且有效降低了建設(shè)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。