雙曲面超大仿銅不銹鋼門(mén)施工技術(shù)

侯 磊 孫 浩 張 騰 張慶銳 畢研超

中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250014

1 工程概況

南寧國(guó)際會(huì)展中心改擴(kuò)建工程配套設(shè)施項(xiàng)目位于南寧市青秀區(qū)，總建筑面積158 000 m2，地下2層、局部5層、地上13層。

該工程宴會(huì)廳的雙曲面不銹鋼門(mén)單樘高4 m、寬4 m，單扇門(mén)的質(zhì)量達(dá)到500 kg，共4樘。于2018年6月1日開(kāi)始施工，7月30日完成不銹鋼飾面安裝并調(diào)試完畢。豪生酒店于2018年8月30日投入運(yùn)營(yíng)，自投入使用以來(lái)已圓滿(mǎn)完成了第15屆中國(guó)-東盟博覽會(huì)的任務(wù)，并經(jīng)歷了數(shù)次大型演出及布展，使用功能優(yōu)良，未發(fā)生任何質(zhì)量問(wèn)題，社會(huì)各界好評(píng)如潮。

2 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1）整個(gè)門(mén)扇系統(tǒng)為雙曲面構(gòu)造，需兼顧設(shè)計(jì)要求的隔聲性能和氣密性，在滿(mǎn)足門(mén)扇基本受力構(gòu)造的同時(shí)，增加門(mén)扇腔體空間，用來(lái)填充隔聲棉，增加門(mén)體隔聲性能，此為一大難點(diǎn)，對(duì)深化設(shè)計(jì)提出較高要求[1]。

2）門(mén)扇超高超寬，單扇門(mén)自重達(dá)到400 kg，需考慮門(mén)扇受力合理性，兼顧美觀(guān)性，同時(shí)還要考慮使用便捷性，如何滿(mǎn)足以上基本要求，最大程度展現(xiàn)原設(shè)計(jì)效果，為又一難點(diǎn)[2]。

3）每扇門(mén)均為雙曲造型，仿銅不銹鋼飾面板僅厚2 mm，保證飾面板雙曲面造型的平滑性和變曲率部位過(guò)渡平順性，是門(mén)扇加工的一大難點(diǎn)。

4）單扇門(mén)的幅面超寬超高，仿銅不銹鋼板飾面材最寬只能達(dá)到1 440 mm，在平行于門(mén)扇高度方向需合理布置分縫位置，接縫處采用密縫工藝，做到過(guò)渡自然。分縫的效果直接影響到門(mén)扇的裝飾效果，為質(zhì)量控制的重點(diǎn)[3]。

5）門(mén)扇自重大，隔聲、氣密性等功能要求高，這就需要門(mén)扇和門(mén)洞尺寸完美結(jié)合，門(mén)扇的加工精度和安裝精度是本工程控制的重點(diǎn)[4]。

3 施工工藝要點(diǎn)

3.1 雙曲面門(mén)系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)

雙曲面仿銅不銹鋼門(mén)尺寸超大，為防止大門(mén)變形損壞，內(nèi)部需采用鋼襯背架設(shè)計(jì)。4個(gè)大門(mén)結(jié)構(gòu)一致，以單個(gè)為一組。鋼襯背架的整體設(shè)計(jì)如圖1所示，其主要由兩側(cè)支撐立柱、左右弧形背架、直線(xiàn)段背架和中支撐立柱組成，左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。其中兩側(cè)支撐立柱和混凝土所預(yù)留的門(mén)洞高度一致，與弧形背架相連，中支撐柱為鋼板及弧形背架提供中部支撐，確保整個(gè)骨架的牢固性。

圖1 雙曲面門(mén)系統(tǒng)整體構(gòu)造模型

通過(guò)建立模型，計(jì)算出單扇門(mén)質(zhì)量，根據(jù)門(mén)重選用相對(duì)應(yīng)的軸承，確保受力合理。

3.2 骨架體系建模提料

根據(jù)初設(shè)CAD版二維圖紙，確定門(mén)扇骨架系統(tǒng)截面尺寸及規(guī)格后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量尺寸，運(yùn)用Tekla Structures軟件建模，精確繪制出每個(gè)構(gòu)件的相對(duì)位置關(guān)系，確定構(gòu)件的加工尺寸、開(kāi)孔位置及配件尺寸等，做到構(gòu)件加工有圖可依，降低出錯(cuò)概率，提高工作效率。

3.3 門(mén)扇骨架系統(tǒng)構(gòu)件制作

箱形鋼柱構(gòu)件制作流程遵循“放樣號(hào)料、激光切割加工、矯正和成形、邊緣加工、制孔、端部加工、鋼骨構(gòu)件的組裝、預(yù)拼裝”的順序，具體委托專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家加工制作，此處不再贅述。

需要注意的是雙曲面橫梁切割工藝：因橫梁為雙曲面造型，為提高門(mén)扇施工精度，雙曲面橫梁采用4塊鋼板焊接組裝的方法，切割方法同肋筋板。另外，橫梁平板應(yīng)留凹槽，立板應(yīng)留凸槎（圖2、圖3），這樣能精準(zhǔn)拼裝，在咬合處點(diǎn)焊，可大大減少焊接變形。

圖2 橫梁骨架加工

圖3 橫梁骨架局部放大

3.4 鋼骨架系統(tǒng)的組裝

為方便施工，以及避免構(gòu)件在運(yùn)輸途中缺失，鋼骨架系統(tǒng)及背襯板選擇在廠(chǎng)家分單元體組裝，拼裝完成后，再運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。主要安裝工序如下：

1）根據(jù)模型圖紙，將每扇門(mén)分解成若干最小單元體，以最利于加工和運(yùn)輸為前提，根據(jù)最小單元體曲率，焊接定尺操作平臺(tái)，可提高組裝精度和工作效率。

2）門(mén)扇立柱分為軸承連接的立柱和對(duì)開(kāi)門(mén)側(cè)立柱，立柱采用成品冷彎矩形空心鋼管。其中對(duì)開(kāi)門(mén)側(cè)立柱內(nèi)預(yù)裝有天地鎖，在此立柱高度方向，找到立柱的1/3分割點(diǎn)，對(duì)應(yīng)位置龍骨開(kāi)矩形洞，將傳動(dòng)桿導(dǎo)向板安裝在相應(yīng)位置，焊接牢靠（圖4）。需注意安裝的傳動(dòng)桿導(dǎo)向板開(kāi)口處與兩端端板圓孔同心，確保天地鎖傳動(dòng)桿順利通過(guò)。

圖4 導(dǎo)向板安裝示意

3）組裝遵循先整體后局部的施工順序，首先將肋筋板與2個(gè)立柱焊接，對(duì)2個(gè)立柱進(jìn)行定位，組成基礎(chǔ)骨架。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將上下連接橫梁與兩側(cè)立柱焊接，此處雙曲面橫梁骨架和立柱可能有錯(cuò)位，需進(jìn)行微調(diào)，將錯(cuò)位在此處消化，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行焊接，可滿(mǎn)焊的均滿(mǎn)焊；薄板處分段焊盡量減少形變，焊道均勻，焊接過(guò)程中嚴(yán)格控制誤差范圍和焊接質(zhì)量。

4）按步驟3的焊接方法依次將剩余肋筋板、橫梁骨架和內(nèi)立筋焊接完畢。

5）依次組裝剩余門(mén)扇單元體。

3.5 鋼襯板的安裝

項(xiàng)目選用薄型鋼板作為門(mén)扇鋼襯板，薄型鋼板具有自重輕、易加工成形的特性，通過(guò)特定加工手段，可加工成工程所需的任何造型，同時(shí)與骨架系統(tǒng)結(jié)合，具有一定的抗沖擊強(qiáng)度。

鋼襯板安裝過(guò)程中采用點(diǎn)焊臨時(shí)固定，將一個(gè)單元體的所有鋼襯板安裝就位后，進(jìn)行打磨微調(diào)，確保板塊間接縫平整度和大小，然后進(jìn)行滿(mǎn)焊加固。襯板采用薄鋼板，為減少焊接過(guò)程中襯板的變形，可采用退焊法和跳焊法（圖5）。

圖5 背襯鋼板分段示意

3.6 門(mén)扇天地軸承安裝

3.6.1 天地軸施工情況說(shuō)明

1）經(jīng)計(jì)算，單扇門(mén)的質(zhì)量約400 kg，鋼墊板和軸承的選擇以及地軸設(shè)計(jì)、加工由計(jì)算確定。

2）地軸主要由推力球軸承、調(diào)心滾子軸承、彈性擋圈和鋼墊板等構(gòu)件組成，精密度為高精級(jí)加工。

3）地軸鋼板制孔大小、孔間距、孔邊距符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。

3.6.2 施工工藝

1）依據(jù)主體鋼結(jié)構(gòu)軸線(xiàn)控制線(xiàn)，放出后置鋼板的定位軸線(xiàn)，將預(yù)埋件安裝位置標(biāo)示于結(jié)構(gòu)樓板上，包括進(jìn)出位置和門(mén)扇左右位置。預(yù)埋件的定位放線(xiàn)要及時(shí)與主體鋼柱、鋼梁相印證，確保位置偏差、標(biāo)高偏差控制在規(guī)范允許范圍以?xún)?nèi)。

2）安裝地軸，地軸安裝時(shí)借助激光水平儀，只需要控制好標(biāo)高即可，確保軸承碗狀裝置的圓心與十字叉心墨線(xiàn)重合（圖6）。

3.7 門(mén)扇吊裝（毛條安裝、天地鎖安裝）

門(mén)扇吊裝前所有后置埋板化學(xué)錨栓強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到要求，地軸已經(jīng)安裝就位。檢查門(mén)扇的鋼襯板是否牢靠、平整度是否滿(mǎn)足要求，天地鎖的上下傳動(dòng)桿和齒條咬合并能聯(lián)動(dòng)，門(mén)扇的上下門(mén)軸套、封堵板、吊裝轉(zhuǎn)接件等配件已經(jīng)組裝好，無(wú)遺漏。

門(mén)扇安裝就位后為豎直構(gòu)件，吊裝前將門(mén)扇倒運(yùn)安放在靠近底部固定點(diǎn)。由于門(mén)安裝在室內(nèi)，操作空間有限，故吊裝方案需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確認(rèn)。吊裝點(diǎn)選在門(mén)扇固定門(mén)軸側(cè)的立柱上，距離頂部1/3長(zhǎng)度處，此處吊裝門(mén)扇形變最小，既滿(mǎn)足受力要求，又滿(mǎn)足吊裝空間的要求。

門(mén)扇高度4.2 m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及起吊質(zhì)量，采用2 t電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝。門(mén)扇吊裝流程如下：

1）吊裝前將門(mén)扇受力立柱的下門(mén)軸套口對(duì)準(zhǔn)下地軸，上門(mén)軸套已固定在立柱上口，吊鉤掛住吊點(diǎn)耳板。

2）啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊，起吊要緩慢，防止起吊過(guò)快導(dǎo)致門(mén)扇與地面接觸點(diǎn)出現(xiàn)應(yīng)力集中，同時(shí)也減少門(mén)扇磕碰對(duì)門(mén)扇造成的損壞。

3）下部采用大繩通過(guò)人工微調(diào)就位后，用手動(dòng)倒鏈將門(mén)扇慢慢降落，使門(mén)下軸套放入下地軸座碗狀裝置內(nèi)，并用激光水平儀（結(jié)合鉛垂儀）調(diào)整門(mén)扇前后左右垂直度。調(diào)整無(wú)誤后，將上門(mén)軸套與門(mén)上軸咬合，滿(mǎn)焊固定門(mén)上軸，完成吊裝作業(yè)。

4）門(mén)扇起吊時(shí)不得在地面上拖拉，為避免吊起的門(mén)扇自由擺動(dòng)，應(yīng)在門(mén)扇底用麻繩或吊裝帶綁好，作為牽制溜繩的調(diào)整方向（圖7）。

5）整個(gè)吊裝過(guò)程門(mén)扇保持開(kāi)啟狀態(tài)，方便吊裝就位和位置調(diào)整。門(mén)扇吊裝以一樘對(duì)開(kāi)門(mén)為一個(gè)吊裝流程，吊裝完畢后才能進(jìn)行整樘雙開(kāi)門(mén)的開(kāi)啟關(guān)閉調(diào)試，還能及時(shí)檢查安裝精度和安裝方法是否合理。

圖6 地軸安裝完后效果

圖7 牽引繩固定示意

3.8 門(mén)扇密封措施安裝

所有門(mén)扇吊裝并調(diào)試完畢后，進(jìn)行門(mén)扇四周毛條和毛刷的安裝，門(mén)扇的上、下和門(mén)軸側(cè)采用毛刷，門(mén)鎖側(cè)采用毛條，既能保證門(mén)的氣密性，也能提高門(mén)的隔聲性能。

門(mén)扇由內(nèi)外側(cè)兩層襯板加龍骨構(gòu)成，門(mén)扇厚度達(dá)到150 mm，如果采用傳統(tǒng)的1道密封毛條，與超大超高的門(mén)扇不協(xié)調(diào)，同時(shí)不能很好地起到氣密性和隔聲性能。因此采用密封毛條穿槽固定在定制鋁型材上，將鋁型材連同毛條采用螺釘固定在門(mén)扇上，可做多道密封毛條，與門(mén)的構(gòu)造完美融合（圖8、圖9）。

圖8 門(mén)軸側(cè)毛刷和門(mén)鎖側(cè)毛條

圖9 門(mén)扇上下毛刷固定示意

上毛刷高50 mm、下毛刷高30 mm，安裝在鋁型材上，鋁型材拼接成曲線(xiàn)，長(zhǎng)度同門(mén)扇寬度。

3.9 雙曲面仿銅不銹鋼飾面板安裝

由于單樘門(mén)寬超過(guò)4 m，不銹鋼原材料寬度不夠，故在制作的時(shí)候?qū)椕姘逡策M(jìn)行分塊加工。不銹鋼飾面板的雙曲面輥壓加工，委托專(zhuān)業(yè)加工廠(chǎng)根據(jù)我方提供的數(shù)據(jù)，由專(zhuān)業(yè)人員操作完成。

在不銹鋼制作完成后，進(jìn)行安裝，安裝步驟如下：

1）不銹鋼飾面板安裝。由于不銹鋼板塊過(guò)大，僅用結(jié)構(gòu)膠固定容易發(fā)生安全隱患，故在粘接的基礎(chǔ)上對(duì)不銹鋼進(jìn)行焊接處理，點(diǎn)固后應(yīng)盡快焊接，以防長(zhǎng)時(shí)間放置變形或定位焊縫被氧化破壞。

2）焊接變形控制。首先，采用小電流、短電弧、窄焊道、快速焊接工藝，減少熱輸入，控制層間溫度。其次，采用合理的焊接順序，將連續(xù)焊改為分段焊，并適當(dāng)改變焊接方向，合理運(yùn)用跳焊法和退焊法。

3）對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行處理。在采用分段焊后，由于接頭增多，對(duì)整體形象稍有破壞。因此在焊接完成之后，對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行打磨，運(yùn)用原廠(chǎng)漆進(jìn)行噴涂，將焊點(diǎn)全部掩蓋（圖10）。

圖10 整體拼裝示意和實(shí)物效果

3.10 密封收口處理

整樘門(mén)施工完畢后，由于門(mén)扇超高超重，構(gòu)件種類(lèi)多，不同材料間存在較多的交界面，為了能讓這套門(mén)完美地出現(xiàn)在大眾眼前，在門(mén)扇的深化設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格制定不同材料交界處的收口方案和施工順序：不同材料之間留有搭接余量；后道工序盡量將前面工序材料覆蓋；工藝孔采用裝飾帽封堵；不銹鋼與毛條鋁型材采用同色不銹鋼條填充；飾面板拼接處不銹鋼采用折邊加點(diǎn)焊處理，現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)焊點(diǎn)，杜絕可視面采用密封膠收口的原始處理方式。

以上方案的應(yīng)用，使整個(gè)門(mén)系統(tǒng)高大雄偉，從整體看，與宴會(huì)廳和宴會(huì)前廳的裝飾空間完美融合；從細(xì)節(jié)看，門(mén)扇系統(tǒng)曲線(xiàn)過(guò)渡自然，邊角收口精細(xì)，將宴會(huì)廳的這套門(mén)系統(tǒng)精雕細(xì)琢后，做成了一副工藝品。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程成功應(yīng)用雙曲面超大仿銅不銹鋼門(mén)施工技術(shù)，為廣西同類(lèi)工程做法提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，該技術(shù)施工質(zhì)量可靠，工期快，造價(jià)低，綜合效益顯著，具有很好的推廣意義。