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摘要：随着我国社会经济快速发展，我国近几年来兴建了许多如航站机、会展中心等大型建筑。大空间建筑天花吊顶设计及施工都面临着很大的挑战，大部分都是采用大曲面网架的屋面结构形式，下弦的吊顶技术也得到不断提升及创新。本文根据工程案例，对大型双曲面铝条板吊顶的安装施工进行探索。
关键词：航站楼；雙曲面；天花吊顶；难点及特征
一、工程概况
某机场航站楼主屋面采用大型钢网架，覆盖航站楼全部室内空间，天花吊顶总面积约14万m2，见图1。金属条形板应用半开放形式，方向为南北方向，贯穿最长为700m。同时采用网架协调的三角形安装单元（金属条板及后部支撑框架组成）方式，每个单元之间转接件相连并与主体结构相连。
图1 平面图
二、吊顶特征与难点
（一）大型空间的曲面网架结构在进行吊顶安装施工时存在网架变形较大及球节点有施工误差、结构过于复杂、测量定位难等特征。
应用三角形单元布置在下弦吊顶，可以适应双曲面的空间变化，通过六角法兰将骨架单元与网架球节点连接并消除球节点位置不准所造成的施工误差，当然也可以同时满足三角形龙骨单元随着双曲面空间变化。
天花吊顶施工前需要先对网架球节点认真测量，分段或分区域找好龙骨吊杆的固定位置，让主龙骨所组成的三角形吊顶单元与屋面网架一致，同时尽可能地减少规格型号以利于施工。
（二）本工程吊顶为双曲面，规模及气势较大，在施工方面体现出了施工工艺先进、速度快、精度高、工作效率高、质量容易保证等特征，充分体现了新材料、新技术的应用价值。
三、吊顶系统施工组织设计
总体吊顶设计思路：主屋面吊顶由加工厂预制三角形单元板块，连接构件与网架球点固定好单元框架，在连接上可以三维调节，比较适用于本大型项目不同固定条件。龙骨框架上部与节点一直维持垂直固定，底部随着房顶的曲率旋转，铝板条通过支架与单元龙骨框架固定在一起。在平面投影图上，板条被设置成整齐间距，它与结构布置网格和柱位置一致，该平面图上的位置应投影到吊顶的设计曲面表面上。每条吊顶板能从吊顶安装单元上方便地拆卸，每个吊顶三角形单元能整体拆卸，以便进行维护和更换。
四、施工技术要点及解决措施
（一）工艺流程
施工图纸深化→钢网结构高程测量→吊顶定位放线→吊顶吊杆组件安装→吊顶骨架拼装吊装→隐蔽工程验收→天花吊顶面板安装→面板调平→清洗→施工验收。
（二）测量难点解决措施
由于工程属于超大型双曲面，测量存在一定的难度。我们在对设计图纸进行逐个复合测量各个球点的标高，计算好吊顶完成面距离球点的垂直距离，这些需要标注在球节点上作为施工高程的控制点。由于在施工过程中所产生的钢网网格变化及屋盖荷载下沉距离，另外还有钢网结构架产生位移等情况，特别是下沉较大的网架球点，我们需要作好适当调整吊顶完成面的高程，让吊顶有足够的空间距离。
（1）为保证测量精确度，我们还采取了以下解决措施：
①控制及摄影
机场钢结构平面布置为 Y字形，需测量的网架下弦球点共11300个。首先在平面图上对每个下弦球节点进行编号，Y形测量控制线如图2所示。
图2 测量控制线示意
应用P31专业相机，拍摄200张像片中每隔5张像片布设3个像片控制点。为了测定像片控制点的三维坐标在下边建立三维控制网。
②测定目标点三维坐标
使用解析测图仪或数字摄影测量系统，量测控制点的图像坐标。光束法摄影测量网平差是根据共线条件确定图像空间外方位元素，同时顾及内方位元素的摄影测量平差方式。
共线方程：
式中：x，y为图像坐标；Xs，Ys，Zs为摄影中心坐标；C，Y，Z为目标方（控制点）坐标；a1，a2，a3；b1，b2，b3；c1，c2，c3为图像空间方位旋转矩阵；x0，y0为图像主点坐标；f为相机焦距。
③ 精度控制措施
近景摄影测量的精度与摄影距离、相机焦距和摄影基线有关。若相机焦距为100mm，针对上述摄影方案可取：摄影距离30m，估算测量精度约3mm；摄影距离50m，估算测量精度约 5mm。顾及控制点精度，总体点位精度约8mm。施工时划分区段，将误差消除在每区段，以免误差累积。在设计上，钢网架下弦球安装了350mm 转接圆盘，可抵消100mm水平方向误差，龙骨和转接圆盘间的吊杆可消除竖直方向误差（见图5）。
（三）吊顶定位放线方法
该施工工法以工程测量为依据，先对曲面网架球点三维位置进行测量及计算，得出每个六边形的实际边长后再分析该边长所接近的区域，构成相应三角形单元近似边长。然后再该区域内通过测量放线找出三角形龙骨吊点的控制轴线，计算主龙骨下料尺寸，通过确定三角形单元主龙骨最接近区域和连接点构件三维方向，消化误差，从而最大限度地减小龙骨尺寸，方便构件批量加工及安装。测量分区须将测量误差在各个分段内消耗，不累计，控制轴线始终一致。
（1）
根据高程控制点，运用
（2）
（四）吊顶吊杆组件安装
整个吊顶系统是由吊顶三角安装单元组装而成，吊顶单元之间通过六角球面法兰相连接（图3）。六角法兰及吊轴组件连接到屋面钢网架的下弦球结点上。
图3 三角形单元的连接
（1）吊杆与网架上弦球节点的连接
当吊顶三角安装单元交点处没有下弦球结点时，此时通过中心吊件与网架球上弦球点连接（图4）。施工方法是，将焊接支座牢固焊接在网架上弦球上，然后，中心吊件通过三根长度可调节的绞杆悬吊焊接支座上，所有连接必须牢固可靠。
图4吊杆与网架上弦球点连接 （2）吊杆与网架下弦球节点的连接
吊杆与网架下弦球节点的连接根据网架球的不同有两种不同方式：当网架下弦球为焊接球时，直接在网架球上焊接一个焊接支座，龙骨吊杆直接通过螺栓拧紧在焊接支座上；当网架下弦球为螺栓球时，此时由于不能在网架球上直接焊接，龙骨吊杆焊接在一个转接钢板上，转接钢板中心通过螺栓与螺栓球底面的螺栓孔连接（图5）。螺栓拧入螺栓球内长度必须满足设计和规范要求。
图5 吊杆与网架下弦球节点的连接
（五）吊顶骨架拼装吊装
龙骨在安装前应组装好，主龙骨截面为三角形，副龙骨截面为菱形，他们之间通过连接件（图6）组装成三角形单元，三角形單元水平方向的安装误差通过该连接件的伸缩来消化。组装完成后，将三角形龙骨架体安装在龙骨吊杆上，龙骨吊杆下先安装一个六角法兰，三角形龙骨每一个角与六角法兰相应的角连接后，用螺栓固定，三角形单元随曲面的变化和适应网架的运动通过该六角法兰的三维转动实现。龙骨安装完后，必须调平，使龙骨表面平整度、接缝宽度和起拱符合设计要求，并进行隐蔽验收。龙骨调整不平，将影响天花面板观感效果。
图6 三角形龙骨单元及扣件构造
（六）天花吊顶面板安装
天花面板截面呈U型，它通过特制的弹簧安装扣固定（图7）在主副龙骨上。
图7 弹簧安装扣
（七）面板调平
面板调平质量关乎到整体天花外观效果，同时也是天花吊顶最后一道工序。
（八）伸缩缝的处理
我们在进行伸缩缝时，由于钢屋网架受温度影响较大，为了保证天花吊顶整体效果，在金属条形面板分缝与伸缩缝方向一致时，我们适当加大该处的分缝宽度，避免金属条板在网架伸缩时相碰。在金属条形面板分缝与伸缩缝方向不同时设置一条假缝，也就是在该伸缩缝处增加一段长度约为50～60cm的略小的条板，将该条板插入伸缩缝两边的面板内，一端固定，一端放松，该条板就可以随着网架的变化而变化，不影响天花整体观感效果。
（九）天花清理
上述工序施工完成后，安排专人用柔软布料对天花板构件进行清理，去掉天花板构件表面的污渍。
（十）铝条板吊顶安装的允许偏差和检验符合下列要求：
五、经济效益分析
超大型双曲面吊顶工程一般都会存在施工误差、结构过于复杂、测量定位难等情况，施工误差及结构复杂等问题通过具有三维可调的六角球面法兰组件及骨架单元组件相结合解决，测量难题则由近景测量技术解决，实践证明技术的可靠性及效率性。同时该工程竣工后取得了良好的经济效益及社会效益。
参考文献：
[1]陈坚，陆国威. 新型轻钢龙骨多层结构体系分析[J]. 工程建设. 2006（01）
[2]预制轻钢龙骨内隔墙的技术特点[J]. 新型建筑材料. 2004（12）
[3]谭斌. 浅谈轻钢龙骨吊顶施工技术[J]. 经营管理者. 2013（20）
[4]武胜，张素梅，杨华. 轻钢龙骨墙体经济性研究[J]. 钢结构. 2009（04）
关键词：航站楼；雙曲面；天花吊顶；难点及特征
一、工程概况
某机场航站楼主屋面采用大型钢网架，覆盖航站楼全部室内空间，天花吊顶总面积约14万m2，见图1。金属条形板应用半开放形式，方向为南北方向，贯穿最长为700m。同时采用网架协调的三角形安装单元（金属条板及后部支撑框架组成）方式，每个单元之间转接件相连并与主体结构相连。
图1 平面图
二、吊顶特征与难点
（一）大型空间的曲面网架结构在进行吊顶安装施工时存在网架变形较大及球节点有施工误差、结构过于复杂、测量定位难等特征。
应用三角形单元布置在下弦吊顶，可以适应双曲面的空间变化，通过六角法兰将骨架单元与网架球节点连接并消除球节点位置不准所造成的施工误差，当然也可以同时满足三角形龙骨单元随着双曲面空间变化。
天花吊顶施工前需要先对网架球节点认真测量，分段或分区域找好龙骨吊杆的固定位置，让主龙骨所组成的三角形吊顶单元与屋面网架一致，同时尽可能地减少规格型号以利于施工。
（二）本工程吊顶为双曲面，规模及气势较大，在施工方面体现出了施工工艺先进、速度快、精度高、工作效率高、质量容易保证等特征，充分体现了新材料、新技术的应用价值。
三、吊顶系统施工组织设计
总体吊顶设计思路：主屋面吊顶由加工厂预制三角形单元板块，连接构件与网架球点固定好单元框架，在连接上可以三维调节，比较适用于本大型项目不同固定条件。龙骨框架上部与节点一直维持垂直固定，底部随着房顶的曲率旋转，铝板条通过支架与单元龙骨框架固定在一起。在平面投影图上，板条被设置成整齐间距，它与结构布置网格和柱位置一致，该平面图上的位置应投影到吊顶的设计曲面表面上。每条吊顶板能从吊顶安装单元上方便地拆卸，每个吊顶三角形单元能整体拆卸，以便进行维护和更换。
四、施工技术要点及解决措施
（一）工艺流程
施工图纸深化→钢网结构高程测量→吊顶定位放线→吊顶吊杆组件安装→吊顶骨架拼装吊装→隐蔽工程验收→天花吊顶面板安装→面板调平→清洗→施工验收。
（二）测量难点解决措施
由于工程属于超大型双曲面，测量存在一定的难度。我们在对设计图纸进行逐个复合测量各个球点的标高，计算好吊顶完成面距离球点的垂直距离，这些需要标注在球节点上作为施工高程的控制点。由于在施工过程中所产生的钢网网格变化及屋盖荷载下沉距离，另外还有钢网结构架产生位移等情况，特别是下沉较大的网架球点，我们需要作好适当调整吊顶完成面的高程，让吊顶有足够的空间距离。
（1）为保证测量精确度，我们还采取了以下解决措施：
①控制及摄影
机场钢结构平面布置为 Y字形，需测量的网架下弦球点共11300个。首先在平面图上对每个下弦球节点进行编号，Y形测量控制线如图2所示。
图2 测量控制线示意
应用P31专业相机，拍摄200张像片中每隔5张像片布设3个像片控制点。为了测定像片控制点的三维坐标在下边建立三维控制网。
②测定目标点三维坐标
使用解析测图仪或数字摄影测量系统，量测控制点的图像坐标。光束法摄影测量网平差是根据共线条件确定图像空间外方位元素，同时顾及内方位元素的摄影测量平差方式。
共线方程：
式中：x，y为图像坐标；Xs，Ys，Zs为摄影中心坐标；C，Y，Z为目标方（控制点）坐标；a1，a2，a3；b1，b2，b3；c1，c2，c3为图像空间方位旋转矩阵；x0，y0为图像主点坐标；f为相机焦距。
③ 精度控制措施
近景摄影测量的精度与摄影距离、相机焦距和摄影基线有关。若相机焦距为100mm，针对上述摄影方案可取：摄影距离30m，估算测量精度约3mm；摄影距离50m，估算测量精度约 5mm。顾及控制点精度，总体点位精度约8mm。施工时划分区段，将误差消除在每区段，以免误差累积。在设计上，钢网架下弦球安装了350mm 转接圆盘，可抵消100mm水平方向误差，龙骨和转接圆盘间的吊杆可消除竖直方向误差（见图5）。
（三）吊顶定位放线方法
该施工工法以工程测量为依据，先对曲面网架球点三维位置进行测量及计算，得出每个六边形的实际边长后再分析该边长所接近的区域，构成相应三角形单元近似边长。然后再该区域内通过测量放线找出三角形龙骨吊点的控制轴线，计算主龙骨下料尺寸，通过确定三角形单元主龙骨最接近区域和连接点构件三维方向，消化误差，从而最大限度地减小龙骨尺寸，方便构件批量加工及安装。测量分区须将测量误差在各个分段内消耗，不累计，控制轴线始终一致。
（1）
根据高程控制点，运用
（2）
（四）吊顶吊杆组件安装
整个吊顶系统是由吊顶三角安装单元组装而成，吊顶单元之间通过六角球面法兰相连接（图3）。六角法兰及吊轴组件连接到屋面钢网架的下弦球结点上。
图3 三角形单元的连接
（1）吊杆与网架上弦球节点的连接
当吊顶三角安装单元交点处没有下弦球结点时，此时通过中心吊件与网架球上弦球点连接（图4）。施工方法是，将焊接支座牢固焊接在网架上弦球上，然后，中心吊件通过三根长度可调节的绞杆悬吊焊接支座上，所有连接必须牢固可靠。
图4吊杆与网架上弦球点连接 （2）吊杆与网架下弦球节点的连接
吊杆与网架下弦球节点的连接根据网架球的不同有两种不同方式：当网架下弦球为焊接球时，直接在网架球上焊接一个焊接支座，龙骨吊杆直接通过螺栓拧紧在焊接支座上；当网架下弦球为螺栓球时，此时由于不能在网架球上直接焊接，龙骨吊杆焊接在一个转接钢板上，转接钢板中心通过螺栓与螺栓球底面的螺栓孔连接（图5）。螺栓拧入螺栓球内长度必须满足设计和规范要求。
图5 吊杆与网架下弦球节点的连接
（五）吊顶骨架拼装吊装
龙骨在安装前应组装好，主龙骨截面为三角形，副龙骨截面为菱形，他们之间通过连接件（图6）组装成三角形单元，三角形單元水平方向的安装误差通过该连接件的伸缩来消化。组装完成后，将三角形龙骨架体安装在龙骨吊杆上，龙骨吊杆下先安装一个六角法兰，三角形龙骨每一个角与六角法兰相应的角连接后，用螺栓固定，三角形单元随曲面的变化和适应网架的运动通过该六角法兰的三维转动实现。龙骨安装完后，必须调平，使龙骨表面平整度、接缝宽度和起拱符合设计要求，并进行隐蔽验收。龙骨调整不平，将影响天花面板观感效果。
图6 三角形龙骨单元及扣件构造
（六）天花吊顶面板安装
天花面板截面呈U型，它通过特制的弹簧安装扣固定（图7）在主副龙骨上。
图7 弹簧安装扣
（七）面板调平
面板调平质量关乎到整体天花外观效果，同时也是天花吊顶最后一道工序。
（八）伸缩缝的处理
我们在进行伸缩缝时，由于钢屋网架受温度影响较大，为了保证天花吊顶整体效果，在金属条形面板分缝与伸缩缝方向一致时，我们适当加大该处的分缝宽度，避免金属条板在网架伸缩时相碰。在金属条形面板分缝与伸缩缝方向不同时设置一条假缝，也就是在该伸缩缝处增加一段长度约为50～60cm的略小的条板，将该条板插入伸缩缝两边的面板内，一端固定，一端放松，该条板就可以随着网架的变化而变化，不影响天花整体观感效果。
（九）天花清理
上述工序施工完成后，安排专人用柔软布料对天花板构件进行清理，去掉天花板构件表面的污渍。
（十）铝条板吊顶安装的允许偏差和检验符合下列要求：
五、经济效益分析
超大型双曲面吊顶工程一般都会存在施工误差、结构过于复杂、测量定位难等情况，施工误差及结构复杂等问题通过具有三维可调的六角球面法兰组件及骨架单元组件相结合解决，测量难题则由近景测量技术解决，实践证明技术的可靠性及效率性。同时该工程竣工后取得了良好的经济效益及社会效益。
参考文献：
[1]陈坚，陆国威. 新型轻钢龙骨多层结构体系分析[J]. 工程建设. 2006（01）
[2]预制轻钢龙骨内隔墙的技术特点[J]. 新型建筑材料. 2004（12）
[3]谭斌. 浅谈轻钢龙骨吊顶施工技术[J]. 经营管理者. 2013（20）
[4]武胜，张素梅，杨华. 轻钢龙骨墙体经济性研究[J]. 钢结构. 2009（04）