滨海之眼--滨海图书馆球幕施工技术探讨

滨海之眼--滨海图书馆球幕施工技术探讨

王振林高玉福陈悦刘鹏王建洁

中建八局天津建筑工程有限公司天津300450

摘要：滨海图书馆中央大厅由球幕，两侧共享阶梯式设计的看台组成，作为滨海之眼的图书馆球幕不仅是本工程设计的主体，更是设计立意的灵魂所在。同时，该部位造型新颖，异型构件加工较多。故如何确保该部位的钢结构骨架焊接变形、控制双曲面穿孔铝板安装过程中的变形问题，是本工程的研究与控制的重点。

关键词：双曲面穿孔铝板；异型构件；球体变形控制

1工程概况：

天津市滨海新区文化中心（一期）项目文化场馆部分工程由“五馆一廊”，总建筑面积约30.9万平米，占地面积约12万平米，地下2层、地上4~7层。

滨海图书馆地上五层，建筑总高28m，结构形式为钢框架-支撑结构，设计风格突出休闲阅读空间，强化多媒体网络时代；中间以四榀54m跨双层高的平面桁架等支撑为连接体，为“滨海之眼”和阅览中庭结合创造了良好的阅读空间。

2技术背景：

2.1工艺背景

球幕钢结构骨架在每一层的焊装过程中存在满焊后应力收缩，自下而上的焊接应力收缩偏差过大，饰面板采用双曲面穿孔铝板，施工难度大，精度要求高，务必采取经济有效的措施消除施工误差，确保双曲面铝板安装精确、美观。

2.2技术难点分析及解决方案：

2.2.1钢结构焊装过程的变形问题

解决方案：经过样板段施工，焊装过程中变形主要集中在满焊后应力收缩，所以我们将采取随装随满焊，在焊装下一个钢构件时已将焊接所产生的变形进行校正，采取此类方法可大大减少钢材遇热所产生的变形，及由此产生对面层材料安装造成的影响，存在较小的误差，可以在基层板安装时进行调平。

2.2.2钢结构变形引起的饰面变形问题。

解决方案：钢架构经过受力计算，最大变形达到8mm，无法通过控制施工工序质量消减变形偏差。经过跟设计协商，在铝板密拼改为铝板接缝处留不大于3mm施工缝内填海绵条，安装过程中逐步增加载荷，每装一层将消化掉一部分变形，得以保证最终缝隙一致性。

2.2.3加工误差、安装误差如何保证板缝问题。

解决方案：球幕一共横向17排，最上面为一块，下一排为23块，其余每排均为46块，采用BIM建模，根据模型排版定位，全站仪定位安装，安装每块板均需全站仪复核，每排板留一块收口板暂不加工，等一圈板子安装完成后按现场尺寸定型加工，可将加工误差、安装误差所累积的误差消化掉，保障整体质量。

2.2.4如何控制灯具于表面铝板距离，不影响成像问题。

解决方案：折边将原设计40mm要求设计院改为90mm，距外表皮铝板50mm折边处增加15*15铝角，控制铝背板与饰面铝板间距50mm，误差±5mm，每块后背板均分为两块铝板，接缝处折边，铆钉连接，增强背板强度，最终保证成像效果。

2.2.5灯具检修困难。

解决方案：将所有LED全彩灯珠全部集成在背板上，按设计要求开工扣槽安装灯珠，，每块背板均采用自攻螺丝与15*15铝角连接，每个背板后面线束及电气设备尽量全部集成在背板上，方便检修。

2.2.6灯具成像误差。

解决方案：确保成像，所有灯珠必须按照照明矩阵排布，背板冲孔必须按照灯具排布进行冲孔，安装背板时采用红外线控制每块背板孔必须垂直平顺，减少误差带来成像错位问题。

3球幕安装施工

3.1施工工艺流程图：

球幕铝板安装工艺

图3-1

3.2具体工艺流程：

（1）脚手架搭设

根据本工程特点及满足现场施工需要，采用钢管将脚手架与球形网架结构球节点进行连接，每五米设一个连接点，每层门型架铺设成木跳板，木跳板采用铁丝绑扎稳固，脚手架外侧满挂绿色密目网。铝板吊装口采用8#工字钢与球幕网架结构连接，吊钩捆绑在8#工字钢上，以满足施工要求。

在采光顶上设安全吊绳，安全绳采用直径16mm的合成纤维编制，固定在采光顶检修马道上，施工人员在上到脚手架以上球幕网架结构上安装龙骨及铝板时，必须将安全带采用自锁器与吊绳连接；球幕铝板安装顺序为由上而下安装。

等铝板安装至脚手架高度时，脚手架将逐层进行拆除，每拆一层时，下一层脚手架与球幕网架结构增加拉结点，连接牢固后方可拆除上一层架体，施工人员上去前将临边栏杆、脚手板安装完成后方可施工。

（2）测量放线

轴线、标高线接收及复测：项目开工进场后，由测量放线小组通过接收的平面控制线及标高控制线，与装饰1000mm水平线核对，现场进行放样，并在四周的墙、柱上弹出水平控制线。其允许误差应符合每3m两端高差小于±1mm，同一条水平线的标高允许误差为±3mm。

本工程主体结构为球形网架结构，结构在每个球节点处给装饰预留法兰，采用全站仪将每个球节点坐标进行复核，误差较大的进行标注，焊接龙骨时进行着重处理。

竖向主龙骨焊接完成后，进行复核，将球顶圆心坐标确定，采用BIM建模，按照模型精确位置坐标，然后将每块铝板位置坐标进行标注，确保每块铝板安装受控。

（3）材料排版下单

此分项球幕冲孔双曲梯形铝板，冲孔形式为，冲孔直径10mm，孔边间距15mm；颜色为室外白，反光度25%；四边折边90mm，从面层内返50mm处内侧安装25mm*15mm铝角，采用沉头铆钉形式固定，为背板固定所用；横向共计分为17排，顶部为一块圆形曲面铝板，下一排为23块，其余15排每排均为46块，每排的规格尺寸一致，目前每排少加工一块，因球形铝板每圈避免不了有安装误差及加工误差，到收口时不可避免与图纸有一定误差，下图阴影区域暂缓加工，等每排铝板安装完成后根据现场尺寸进行加工；背板冲孔形式为，冲孔直径20mm，孔边间距30mm；每块面板附带背板分两块加工，两块背板接缝处折边20mm，其他边不折边，不喷颜色。采用BIM建模，将整个球体进行建模，并整体进行分割尺寸，排孔，达到整体效果

（4）钢骨架焊接

竖向主龙骨采用40*60*4mm镀锌方钢，方钢内侧拉弧半径为10400mm，焊接在球形网架结构球节点预留法兰上，间距根据预留法兰而定。横龙骨采用50*50*5mm镀锌角钢，角钢设置在铝板横向接缝处，角钢根据铝板弧度进行拉弧，角钢外口与40*60*4mm镀锌方钢外口保持一平。接口处采用满焊形式。

（5）铝板安装

铝板将分成三批到场，铝板到场后首先需安装1.5mm导光板，因铝板为曲面，导光板需进行裁切，每块采用透明结构胶结合免钉胶与铝板粘接安装，保证从正面内孔不得看到导光板接缝。

然后胶条安装，因设计要求板缝设不大于3mm工艺缝，缝内填密封材料，避免漏光，采用浅灰色3mm海绵胶条粘贴在铝板折边板上，从铝板面进15mm进行粘贴，胶条需保证接缝严密，粘接牢固。

铝板安装需从上而下安装，按照每排每排安装，每安装一块，必须参照BIM建模整体模型，精确定位，然后采用全站仪全程跟踪安装、测量，及时发现误差并进行调校；每块板与副龙骨连接采用定制铝制挂件，铝板之间采用六角燕尾螺丝进行连接；横向一排安装完成后，进行下一层；铝板安装依次类推，收口板在每做完一层将现场制作1:1模具，进行定型加工；铝板之间的弧面需保证一致。

4实施效果及总结：

滨海图书馆球幕--滨海之眼采用优化骨架焊接工艺、精确控制双曲面穿孔铝板加工、安装误差。确保了滨海之眼的施工工序的精确，实现球幕设计的效果与功能，形成了一整套施工工艺，得到了专家、业主、设计、媒体以及业内同行的一致好评。

参考文献：

[1]《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》——GB50210——2013

[2]《钢结构焊接规范》——GB50661——2011

[3]《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》——JGJ128——2010

[4]《钢结构工程施工规范》——GB50755——2012

[5]《钢结构工程施工质量验收规范》——GB50205——2001