淺談超大空間2小時防火吊頂施工技術

荀德中，王晨霞

（中建二局裝飾工程有限公司，北京 100160）

目前大型公共建筑、文旅項目及室內(nèi)主題樂園項目越來越多，項目開發(fā)的單體設計規(guī)模也越來越大，單層建筑面積超過1 萬m2的單體建筑如雨后春筍般的不斷涌現(xiàn)。然而對建筑設計和建造技術來的要求來講，從材料加工、機械設備、施工技術等各方面需要不斷地創(chuàng)新突破，以滿足項目設計要求的提高、結構的安全性和消防規(guī)范驗收的合規(guī)性等。北京某主題樂園項目，對于室內(nèi)超大型空間2h 防火吊頂施工，就面臨較大的困境與挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)該項目的設計建造要求，我們通過研究相關規(guī)范，結合行業(yè)中相關企業(yè)產(chǎn)品的技術性能指標，實現(xiàn)了項目的設計與開發(fā)目的。

1 工程概況

北京某主題樂園項目205 建筑單體，建筑面積1.1 萬m2，是某主題公園核心游樂項目之一。建筑設計高度19.65m，為鋼結構形式采用金屬夾芯保溫板及冷彎薄壁型鋼隔墻圍護體系。室內(nèi)鋼結構馬道層以下空間高12.5m，設有夾層及房中房的設備間，設備間最大長度20m，寬14m，面積達265m2。其中夾層為后勤辦公、配電設備層，屬于房中房構造形式。室內(nèi)房間吊頂高度2 800mm，隔墻采用輕鋼龍骨隔墻體。房間頂部沒有混凝土結構樓板層，距吊頂完成面高度1 900mm 處有鋼結構桁架馬道層，該空間層有大量機電、消防、暖通等管線經(jīng)過，設備間室內(nèi)吊頂及建筑防火設計均要求燃燒等級滿足2h 耐火極限；5 個投影室為游樂過程提供超大型高清逼真的視覺投影效果，室內(nèi)投影設備價格昂貴，建筑防火設計同樣為2h 耐火極限。

2 重難點分析

2.1 重點分析

1）吊頂結構的安全性是該項目實施的重點一。對于房中房的結構形式，空間跨度最大為20m，包含個別強弱電設備間，吊頂不僅要滿足2h 耐火極限，同時要滿足裝飾性的要求且具有吸聲功能。因此，在室內(nèi)空間設計了2h 防火吊頂與裝飾吸聲吊頂雙層吊頂。滿足吊頂?shù)慕Y構自重、確保大跨度空間吊頂?shù)陌踩窃摰蹴斒┕さ闹攸c。

2）滿足建筑防火設計要求，確保符合消防驗收的合規(guī)性是該項目的施工建造的重點二。確保房中房的墻面、吊頂整體設計均滿足2h 耐火極限。墻面采用龍骨隔墻設計，內(nèi)填充厚度100mm，容重120kg／m3的防火巖棉，兩側封2層15mm 厚防火石膏板的防火構造隔墻系統(tǒng)，滿足墻體防火設計的要求。然而，大跨度空間房中房吊頂，從防火構造上，施工特點存在很大差異。因此，符合消防驗收的合規(guī)性，滿足防火設計的要求，也是該吊頂施工的重點。

2.2 難點分析

根據(jù)07J905-1《防火建筑構造》圖集構造，具有兩方面的技術性能未能滿足現(xiàn)有設計的要求。

1）規(guī)范圖集中，現(xiàn)有吊頂防火耐火極限等級不高，只能達到1.5h 耐火極限。再加上吊頂上燈具、開孔等因素影響，防火性能受較大影響，而該項目的防火設計要求2h 耐火極限，防火性能指標高于現(xiàn)行規(guī)范的技術指標。

2）采用自撐式吊頂防火構造，結合廠家的產(chǎn)品防火檢測報告分析，可達2h 耐火極限，但適用于跨度不大于3 500mm 的窄長空間。而項目的特點是室內(nèi)超大型空間吊頂，跨度最大20m，最小跨度也有5 700mm。因此，尋求更高的耐火極限和更大的空間適用性是項目實施的技術難點。

3 施工關鍵技術

由于該設備間為房中房形式，采用冷彎薄壁型鋼龍骨為室內(nèi)隔墻，室內(nèi)空間要求墻面、天棚均要求滿足2h 耐火極限。墻體構造采用雙層防火石膏板，隔墻內(nèi)填充防火巖棉，從而達到設計的耐火極限要求。但天棚沒有實質性的頂部結構，只有鋼桁架馬道層，距天棚1 900mm，且有大量機電、消防、暖通等管線經(jīng)過。因此，需要通過深化設計天棚的構造做法，以滿足防火設計規(guī)范的要求。

如利用冷彎薄壁型鋼龍骨為吊頂結構主材料，再從吊頂?shù)撞吭黾臃阑鹗喟宓臄?shù)量，形成墻頂相連的自閉合空間系統(tǒng)，會增加吊頂單面荷載的重量，使用吊頂龍骨受力不均，尤其對此類大跨度空間而言，龍骨選用需要經(jīng)過嚴格的驗算，經(jīng)確認后滿足設計要求方可實施。顯然，該方式在可靠性和施工的成本角度出發(fā)均不可取。所以，選擇更為輕質的防火板材料、更可靠的技術方案、適合大跨度空間的龍骨樣式及吊頂結構形式是解決問題的研究方向。

3.1 材料的選擇

經(jīng)市場調(diào)查分析，一種無石棉硅酸鹽防火板，防火性好，材質輕薄，可選擇厚度9～12mm，密度118～200g／cm3。采用50mm 吊頂龍骨+吊桿、雙層50mm 厚密度120kg／m3的巖棉、單層9mm 厚無石棉硅酸鹽防火板組成的防火吊頂系統(tǒng)，總厚度118mm，經(jīng)相關有資質的檢測單位試驗檢測，其燃燒完整性及隔熱性均大于120min，從構造上滿足了2h耐火極限的要求。

然而項目的2h 防火吊頂?shù)慕Y構有異于企業(yè)提供的吊頂結構形式，最主要區(qū)別在于吊頂層上方是否有結構的混凝土樓板，能否形成完全封閉的防火防煙的閉環(huán)。由于該項目屬于典型房中房結構，經(jīng)與設計研究確認，對于跨度相對較小的空間，保留了該吊頂?shù)幕痉阑饦嬙?，利用在冷彎薄壁鋼隔墻體同時增設鋼結構支撐框架，作為吊頂?shù)闹髦误w系和受力結構，吊頂龍骨采用隔墻的龍骨體系與吊頂主支撐框架相連接，形成墻頂一體非常好的、密閉的防火空間，從而滿足2h 防火吊頂?shù)哪突饦O限要求（圖1、圖2）。

圖2 2h防火吊頂框架圖

對于吊頂結構形式，由于吊頂?shù)目缍仍酱?，所用的龍骨?guī)格越長，當發(fā)生火災時，吊頂龍骨受高溫影響，其變形就越大。因此，結合07J905-1《防火建筑構造》自撐式防火的結構形式，將大空間有效地劃分為跨度不大于3 500mm的小空間，設計上適當提高吊頂C 型龍骨的撓度值，滿足規(guī)范的要求。吊頂?shù)淖畋砻鎸硬捎?5mm 厚的防火石膏板進行封閉，防止外部大空間在發(fā)生火災時，對房中房的吊頂造成不利影響，從而形成內(nèi)外空間的雙重保護作用。

3.2 施工工藝流程

地面隔墻放線→制作導墻→安裝墻體支撐主框架柱、梁→安裝龍骨隔墻系統(tǒng)→吊頂龍骨系統(tǒng)。

4 建筑防火與裝飾雙層吊頂?shù)膽?/h2>

4.1 雙層吊頂結構

雙層吊頂?shù)膽?，即一層防火吊頂，另一層為裝飾性吊頂。往往在一些室內(nèi)空間，不僅需要關注保障人身安全、財產(chǎn)安全的防火設計。同時，還要滿足裝飾設計的美觀性和工作環(huán)境的安靜舒適。但單一層的2h 防火吊頂受防火設計等級、防火構造、技術性能等條件限制，對滿足裝飾設計的要求受到限制。經(jīng)過設計、施工等技術探討和研究，一種建筑防火與裝飾的雙層吊頂?shù)膽迷杏?，而且可以實現(xiàn)很好的裝飾造型應用。充分利用建筑的馬道層結構，從馬道層下方先設計滿足強度要求的雙層吊頂之鋼結構轉換層，完成上層2h 防火吊頂?shù)氖┕?，將鋼結構轉換層的吊桿延伸到防火吊頂高度以下100mm 范圍，防火吊頂與裝飾吊頂共用一個吊掛系統(tǒng)，當完成上部防火吊頂后，再做第二層裝飾吊頂?shù)霓D換層，采用40mm 矩形方通電焊施工，通過第二層的鋼結構轉換層，設置裝飾層的吊桿，安裝裝飾層的吊頂輕鋼龍骨，安裝具有裝飾功能的吸聲礦棉板吊頂。實現(xiàn)其防火、裝飾、吸聲等功能的完美統(tǒng)一。

4.2 吊頂材料及防火構造

防火吊頂采用C 型冷彎薄壁型鋼龍骨系統(tǒng)，轉換層即為防火吊頂?shù)匿摽蚣軐樱缍炔怀^2 400mm，其目的是在相同規(guī)格龍骨的條件下，提高冷彎薄壁型鋼龍骨的強度穩(wěn)定性能和吊頂?shù)恼w承載力，降低變形風險。頂部的吊桿與結構的桁架相連接，形成完整可靠的吊掛系統(tǒng)，這樣所有的問題也就迎刃而解。最終確定2h 防火吊頂?shù)木唧w材料和防火構造如下（圖3）。

圖3 防火吊頂鋼框架轉換層平面圖系統(tǒng)圖

1）利用鋼結構桁架為主要吊頂承載結構，設置吊頂鋼框架轉換。吊桿支點縱橫向間距不大于2 400mm。

2）采用C100 冷彎薄壁型鋼為主要吊頂龍骨材料，結合自撐式防火吊頂構造，將沿長跨方向將吊桿劃分多段長度不大于2 400mm 的形式，龍骨內(nèi)腔填充厚度100mm、密度120kg／m3防火巖棉。龍骨之間再通過鋼拉帶連接起來，形成更加穩(wěn)定的整體。為便于防火巖棉的鋪設作業(yè)，在每根龍骨底部先安裝1 塊9mm 硅酸鹽防火板條，防止巖棉鋪設時下落，巖棉鋪設完成后，吊頂?shù)撞吭僬w安裝9mm 無石棉硅酸鹽防火板，符合吊頂防火構造系統(tǒng)的要求，達到建筑防火2h 耐火極限。

4.3 施工工藝流程

施工工藝流程：焊接吊頂主承載框架→吊桿焊接→制作鋼框架轉換層→安裝龍骨→安裝底部防火板條→安裝防火巖棉→安裝吊頂?shù)撞糠阑鸢濉阑鸢迩犊p處理→安裝裝飾吊頂。

1）焊接吊頂主承載框架 采用150mm×150mm×6mm 方鋼管，沿短邊方向設置，間距不大于2 400mm。與鋼結構桁架連接，要求滿焊。

2）吊桿焊接 采用80mm×40mm×5mm 矩形鋼管，間距不大于1 200mm。

3）制作鋼框架轉換層 采用80×40×5mm矩形鋼管，間距不大于2 400mm，這樣將超大空間劃分成寬度不大于2 400mm 的窄長空間，吊頂?shù)恼w性和穩(wěn)定性顯著增強。

4）安裝龍骨 先安裝龍骨兩端的天地龍骨，再安裝C100 冷彎薄壁型鋼龍骨，間距400mm，安裝均采用自攻螺絲固定。根據(jù)設計要求，對需要留置的洞口預先開設，洞口四周并采用龍骨進行加固處理。龍骨的底部設置鋼拉帶，增加整體穩(wěn)定，也便于防火巖棉的安裝。

5）安裝底部防火板條 防火板采用與吊頂防火板相同的材料，裁成寬度規(guī)格為100mm 板條，安裝于每根龍骨的底部，其主要作用在于工人在吊頂下端作業(yè)時，便于安裝防火巖棉，起到承托作用。

6）安裝防火巖棉 防火巖棉規(guī)格按設計要求，容重120kg／m3，填鋪平整密實。

7）安裝吊頂?shù)撞糠阑鸢?采用9mm 厚無石棉硅酸鹽防火板，錯縫安裝。自攻螺絲固定，間距200mm。完成后對每顆釘眼位置進行防銹處理。對于需要預先留置的洞口封板，采用“回字形”洞口封板，避免今后發(fā)生開裂。

8）防火板嵌縫處理 采用膩子嵌縫密實處理，并壓入100mm 纖維網(wǎng)格布，增強抗裂性能。避免火災時出現(xiàn)竄煙現(xiàn)象。封板時，同時按設計要求，開設相應的設備預留口，待設備安裝結束后，采用防火密封膠進行封堵。吊頂防火板與墻體之間的四周縫隙，采用防火膠泥進行密封處理，取得更好的防火密實的效果。圖4 為2h 防火吊頂節(jié)點圖示。

圖4 2h防火吊頂節(jié)點圖示

圖5 雙層吊頂圖示

5 結語

室內(nèi)超大空間2h 防火吊頂施工技術，結合了07J905-1《防火建筑構造》防火吊頂設計的基本原理，其突出優(yōu)點在于充分結合項目現(xiàn)場的施工條件，將空間進行了巧妙的劃分，提高吊頂?shù)恼w穩(wěn)定性和強度；同時也考慮了房中房外部空間的客觀情況，通過利用新型的高性能的防火材料、將隔墻體系構造應用到吊頂中，與吊頂?shù)墓に嚰夹g相結合的方式，實現(xiàn)在大跨度空間中的落地實施。對于建筑防火與裝飾的雙層吊頂，更是一種創(chuàng)新的舉措，防火性能佳，而且還可以實現(xiàn)優(yōu)越的裝飾性、吸聲性等功能，是一種創(chuàng)新型吊頂施工技術。對于較大跨度、鋼結構房中房的設備間、較高防火要求的建筑中且有推廣與應用價值。