大空间吊顶反支撑系统技术应用

大空间吊顶反支撑系统技术应用

王思念,周贵平,张新辉,周涛

（深圳市宝鹰建设集团股份有限公司 广东省深圳市 518000）

摘要： 我国民用机场航站楼工程、高速客运铁路站房工程、会展中心等大型基础设施体量越来越大，此类公共建筑多采用高跨钢结构，造型设计日趋复杂。高跨钢结构大空间吊顶与普通建筑室内吊顶施工技术要求有较多不同，宝鹰集团在多项国家级工程中成功应用了大空间吊顶反支撑系统技术，实现了建筑使用功能与装饰效果的完美统一，本文介绍了大空间吊顶反支撑系统不同的设置方式方法，展示了工程实例及BIM技术在复杂吊顶工程反支撑系统设计中的应用。

关键词：大空间吊顶反支撑  转换层  装配式   BIM应用

基础设施建设是国民经济基础性、先导性、战略性、引领性产业，是经济社会发展的重要支撑，国家大型基础设施体系是我国推动全社会数字转型、智能升级、融合创新的基础性、公共性设施，更是实施国家创新驱动发展战略，推动经济社会高质量发展的重要支撑。近年来新建的机场航站楼、高铁站候车厅、会议中心、大型展馆等公共建筑功能性需求日趋增多，建筑空间多维变化，吊顶空间内的管道、设备设施等也逐渐增加，吊顶内部空间高度、跨度越来越大，需要工程建设者解决的施工难题越来越多。

一、大空间吊顶设置反支撑或钢结构转换层的必要性

在大型公共建筑室内空间施做吊顶装饰工程，易出现吊顶龙骨系统失衡、支撑体系受力不合理、吊顶表面凸凹不平、节点连接强度低等问题，为确保装饰功能的完美实现并确保系统结构安全，现行国家标准GB50210—2018《建筑装饰装修工程施工质量验收标准》中的条款7.1.11规定：当吊杆长度大于1500m m时，应设置反支撑。条款7.1.14规定：吊杆上部为网架、钢屋架或吊杆长度大于2500mm时，应设有钢结构转换层。JGJ345-2014《公共建筑吊顶工程技术规程》、国家标准图集12J502-2《内装修室内吊顶》均对公共建筑室内吊顶工程增设反支撑或钢结构转换层明确提出规定及指导做法。

二、吊顶反支撑及转换层的作用、常见结构形式及工程应用

反支撑是在吊顶工程中，为承受外力或负风压对天棚面板及吊杆向上的推力，防止吊顶产生变形形成穹顶，造成吊顶破坏而采取的一种吊顶构造措施，在天棚吊顶施工中，现常用的吊杆为Φ8镀锌吊杆，当其长度大于1．5 m时，因吊杆过长且直径比较小，长度与直径( 长细比) 比例失调，这样吊顶骨架的稳定性就会减弱，吊顶面板受到向上的推力时，它会产生向上的位移( 变形) ，使吊筋容易产生一定的弯曲；撤去该力，受重力影响吊顶又恢复原来的垂直状态，周而复始，吊顶面板的平整度会受一定影响，甚至变形；室内有负风压时，吊顶板面受到风荷载作用也会产生上下位移、浮动，使得面板变形。所以在吊顶工程中当吊杆长度大于规范要求时必须加设反向支撑或增设钢结构转换层，并应满足以下基本要求：①反支撑杆件应具有一定的刚度，并满足防火、防腐要求；②设置数量应通过结构力学计算确定；③位置依据吊顶内设备及管道布置条件设置，不得影响设备的正常运转及使用；④与原建筑结构连接可靠；

常用的吊顶反支撑构造应满足吊顶内设备安装、吊顶形式、设计标高、距结构顶距离等要求改造分类、构造形式宜符合下表的要求：

1、吊顶反支撑系统

反支撑安装的布局不应在同一直线上，应为梅花型分布，支撑角度应在30~45度之间，间距宜在2米左右，可根据实际情况调整。反支撑下端通常固定在吊杆上,但因为材料不同的原因，现场施工中有不少是直接锚固或者焊接在主龙骨上。根据多个大型公共建筑吊顶工程的反支撑施工应用经验，应用较多的主要有如下几种：

1、主龙骨（横向）拉结法：在主龙骨横撑底边打孔，M8全牙吊杆穿过，位置确定后固定上下螺母。为确保系统稳定，斜撑每隔两倍主龙骨间距相向设置。

2、斜向反支撑法：其做法为用斜向主龙骨或角钢做为反支撑，主龙骨或角钢一端固定在顶棚结构底部，另一端固定在吊顶主龙骨上，角度为 45°倾斜安装。角钢与顶棚结构用膨胀螺栓固定，与主龙骨用抽芯铆钉固定，因反支撑与吊杆成一定角度，通常称为“倒三角法”。

3、简易加强型反支撑法：当吊顶内设备及管道等设施较多，吊杆长度不大于2.2米且充分考虑室内负风压（吊顶完成面高度处的室内最大风荷载）的不利影响，实际工程应用中多采用将角铁和吊杆焊接而成的简易加强型反支撑体系。

4、吊杆加强型反支撑法：吊杆长度不超过1.8米的反支撑构造可采用加强吊杆的做法，选用截面直径不小于20mm、长度1200mm的金属管套在吊杆上，直接提高吊杆的抗弯曲能力。

2、吊顶钢结构转换层

当吊顶内的净空高度很大，吊杆长度超过2500mm时,按规范要求需要设置一道转换层来转换吊杆的固定点，设计吊顶转换层，应在施工前委托原结构设计单位或者具有相应资质条件的设计单位提出设计方案，或由检测鉴定单位对建筑结构的安全性进行鉴定。

1、走道吊顶转换层系统：公共建筑室内走道宽度均在1.2—3m，吊顶内设备及综合管线布置较为复杂，安装吊杆及支撑系统异常困难，施工中常采用转换层系统，在吊顶内合适位置（一般为吊顶标高以上300mm）布置型钢, 型钢两端与墙体应使用转接件连接，转接件用膨胀螺栓固定在墙上。型钢间距1m，吊杆直接焊接在与墙体垂直的型钢上或用两套螺母一上一下锁在型钢上，吊杆下方安装主、次龙骨和吊顶面层。

2、重型吊顶转换层系统：会议室、报告厅等部位有叠级吊顶，属重型吊顶， 转换层采用角钢桁架法，在距吊顶面层 300～500 mm 位置处设置水平方向间距 2 000 mm×1 000 mm 的 L40 mm×40 mm ×4 mm 角钢方格网，垂直方向角钢与水平方向角钢采用焊接或螺栓方式连接。吊杆焊接或用两套螺母一上一下锁在角钢上，吊杆下方安装主、次龙骨和吊顶面层。

3、网架或钢结构桁架屋架吊顶转换层系统：高铁站候车室、机场航站楼、大型展馆等公共建筑多采用大跨度曲面网架或钢结构桁架屋架，室内吊顶造型随结构曲线起伏呈不规则曲面。原网架或钢桁架结构杆件间距较大，多无法满足吊顶龙骨系统固定要求，需要增加转换层系统。为适应屋架结构曲面变化和受力变形，吊顶结构与原建筑结构间的连接，一般应采用空间三维可调机械方式连接，避免焊接连接。

3、装配式及BIM技术应用

大空间吊顶转换层传统施工方法多采用型钢现场切割、骨架电焊焊接成型的作业方式，施工效率低下，施工现场消防安全隐患较大，装配式连接技术的钢材通过在工厂进行加工生产，对钢材进行集中批量打孔，降低了人工消耗，减少了材料加工损耗，降低了材料成本，安装时各节点采用螺栓的栓接方式固定，牢固可调节，提高了吊顶的安装质量，施工过程中无需动火作业，减少了安全隐患。

现代大型公共建筑为充分展示建筑室内空间装饰效果，吊顶造型一般较为复杂，吊顶内部空间汇集暖通空调、消防、电气、智能化、信息化等多种机电设备、管道，综合排布要求高，施工中需要采用BIM技术确定吊顶模型，通过模型辅助深化设计，转换层系统结构精准定位并提取材料加工单。

三、结语

随着现代建筑工程施工技术的发展，装饰施工技术亦需要日益提高，新型大空间室内吊顶反支撑及转换层施工技术的研发、应用，保证了公共建筑吊顶工程安全可靠、经济合理，美观舒适；满足了广大人民群众的需求。

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