2.1 屋架梁由雙向彎曲的變截面箱型梁組成，形狀復雜、截面變化大是屋架梁的特點，在組裝和焊接過程中怎樣控制變形，保證尺寸精度成為屋架梁加工的關鍵；屋架梁通過異型鑄鋼節點與鋼柱連接，鑄鋼節點的安裝尺寸精度直接影響到結構安裝精度。
2.2 工程結構的特殊性、屋架節點的多樣性和復雜性，給工程檢驗帶來了許多難題。有相當數量的驗收項目沒有現成的規范、標準可直接引用。因此，制訂一個針對本工程的驗收標準成為工程質量保證的關鍵。
屋架梁由雙向彎曲的變截面箱形梁組成，箱形梁的最大截面為500x2200，最小截面為300×200，截面變化大、形狀復雜。針對其組成特點，我們從組裝，焊接方面進行了工藝研究，制定了許多相應的措施，來保證工程質量精度要求。
屋架梁每榀分成三個張弦梁分段和兩個柱接分段，見分段劃分圖。根據分段的組成特點和施工質量要求，張弦梁分段的控制難點在于分段的拱度、銷軸耳板間距、腹桿垂直度和分段之間的接口配合精度；柱接分段的控制難點則是異型鑄鋼件節點的空間位置。
3.1.2 工藝措施
(1) 張弦梁分段
a. 拱度的控制
張弦梁制造過程中再細分成三段，兩個叉型小分段和一個跨中小分段。小合攏過程中，通過計算機仿真放樣技術和數控切割，首先解決了弧形板的展開問題。然后，我們根據張弦梁的線型，專門設計了弧形胎架，胎架的腹板線型與三個小分段吻合，這樣在拼裝過程中，用卡碼卡牢分段，可以保證分段的制造線型?？紤]到焊接工藝，我們主張盡可能采用平焊，避免仰焊和仰角焊以減少焊接變形，把弧形胎架設計成正造和反造兩副胎架。先在反造胎架上拼裝零件板，焊接上翼緣位置焊縫，再翻到正造胎架上焊接下翼緣位置焊縫。由于都是平焊焊接，梁上翼緣和下翼緣焊接熱輸入十分均勻，因此分段裝焊后變形很小，對精度控制、分段拱度控制起到了重要作用。
b. 銷軸耳板間距的控制
銷軸耳板分別在兩個叉型小分段上，安裝時首先在弧形胎架上定位兩個叉型分段，由于分段整體未成型，此時很容易調整好兩個叉型小分段，保證耳板的相對位置和相對角度。將調整好的叉型小分段用卡碼固定在弧形胎架上，然后吊裝跨中小分段，小分段之間的坡口開成正階梯形，保證跨中分段就位后上下翼緣板對齊。結構裝焊后，測量耳板間距最大偏差-2mm，允許偏差為-3mm，達到了質量要求。
c. 腹桿垂直度的控制
張弦梁的腹桿垂直度對工程完工后的建筑效果好壞有極大的影響，在制定檢測標準時，建筑師就提出腹桿垂直度偏差不得超過10mm，實際制造中，由于梁的下弦為張拉結構，螺紋張拉的一個行程就是10mm，這給腹桿安裝提出了極高的要求。
對此，我們會同設計院、鋼拉桿制造安裝單位進行了專門研究，研究預應力張拉到位時，螺紋行程能夠達到多少，這將為我們的工藝準備提供直接的數據。我們先通過計算機分析計算預先估計預應力值，然后用ProE軟件對結構進行虛擬安裝，確定了理論行程值。在實際工藝操作時，我們將理論值再進行偏差修正，加上一個負公差作為腹桿安裝的預偏值，實際上就是腹桿安裝時上翼緣支點固定，下翼緣支點首先根據理論值往預張拉行程反方向偏轉，然后根據偏差允許值再偏轉一定數值，以滿足預張拉后的腹桿垂直度要求。首次安裝時，我們在偏差修正值上增加了一倍允差，預張拉后測量腹桿垂直度偏差為7mm，獲得了成功。有了經驗后，我們調整偏差修正值，后面安裝的腹桿垂直度可以控制到±5mm。
d. 分段間的接口配合
分段間的接口配合采用預拼裝是直接而有效的方法。在工藝準備階段我們決定采用預拼裝方案解決接口配合問題。但在準備時我們注意到，屋架結構尺寸大、重量重，考慮到制造條件限制和施工進度，將五個分段進行預拼裝幾乎是不可能的。對此我們進行了方案優化，將五個分段繼續拆分成11個小分段，然后仿照橋梁預拼裝方式進行。每三個分段為一組，分為1-3、3-5、5-7、7-9、9-11五組進行預拼裝，通過這樣的由大化小，由難化易的預拼方式，很好的解決了分段接口的配合問題。
(2) 柱接分段
柱接分段制造的難點是異型鑄鋼件的空間定位問題。從屋架結構體系上看，由于分段下接樹枝形鋼柱，并采用銷接定位。因此相應節點鑄鋼件孔軸線與主梁軸線并不是簡單的平行或垂直關系，而是成空間一角度。在兩個鑄鋼件同時定位到一個分段時，必須要仔細考慮安裝措施，保證樹枝形柱枝杈能同時穿入兩個鑄鋼件孔內。
我們利用計算機進行此部分的結構建模后，認為采用常規的眼孔定位法無法確定其正確的位置。即使采用電子全站儀，由于反射點位置在眼孔中心，不能保證貼片的準確性，因此采用數字定位也存在相當的困難。這種情況下必須找到另外一種方法，來解決異型鑄鋼件的定位問題。
我們通過深入研究模型特點，注意到異型鑄鋼件底座正好是屋架梁下翼緣的一部分，其基面縱軸和橫軸與屋架梁的縱軸、橫軸是一致的。我們想到是否能夠改變定位基點，用鑄鋼件底座來定位呢？如果能行，就可以用簡單拉劃線方法解決這個難題。
經過不斷研究，我們決定采用底座基面定位法，將鑄鋼件的底座基面為結構基準，包括鑄鋼件制造、各面加工、眼孔鉆膛、劃線檢驗等都確定其為同一基面。這樣，鑄鋼件安裝時只要找準基面定位，就可以保證眼孔的位置。安裝時，以基面的縱橫軸線對應屋架梁軸線，以基面基準點作為定位基準點定位安裝，既簡單、又方便。從結構整體安裝后的結果來看，安裝誤差在允許范圍內。至于鑄鋼件底座基面與眼孔的制造、檢測關系，請詳見后面異型鑄鋼件制造的相關內容。
3.1.3 小結
在制定工藝措施的過程中，我們充分利用了現代施工技術，例如計算機仿真技術、模擬技術，同時開闊思路，在吸取傳統制造工藝優點基礎上不斷創新，將工程難點由大化小，由繁化簡，由難化易，目的都是為了保證工程質量，提高經濟效益。
3.2 工程驗收專用標準的提出及依據
3.2.1 問題提出
鋼屋架由于節點的多樣性和復雜性，給工程檢驗帶來了許多難題。屋架梁上的鑄鋼節點、張弦梁的鋼拉桿節點、梁柱連接的關節軸承節點，目前都缺乏現成的規范、標準可用。鑄鋼件標準和鋼拉桿標準尚在報批階段，關節軸承用于鋼結構屬于新型節點，目前僅有機械行業的相關標準。此外，結構復雜的空間體系和外形多變的空間曲線給檢驗帶來了巨大的操作難度。需要驗收那些項目，允許值定多少等實際問題都是現有鋼結構驗收規范（GB50205）所不能解決的。
3.2.2 解決辦法
在此情況下，業主、制造單位、設計院和工程監理組成研究組，共同制訂了針對本工程的驗收標準，在參考各類相關標準、規范的同時，結合以往制造工程經驗和積累的數據，給出了詳細的驗收項目，具有相當的可操作性。
鑄鋼件的制造，主要參考德國標準DIN17182確定了化學成分和物理性能指標，取樣和檢驗方法則參考了國內報批稿的相關內容。其中爭議較大的是鑄鋼件超聲波的范圍和等級確定，主要原因是工程用的鑄鋼件形式多樣，有機加工面、螺紋面、扭轉面等，具體操作難度很大。對此，研究組將本工程鑄鋼件進行了細化分類，每種類別的檢測范圍和等級加以明確，解決了實際難題。
鋼拉桿的制造以報批稿內容為主，考慮到鋼拉桿體系成型后對建筑效果的影響，對鋼拉桿的直徑偏差，不圓度偏差進行了嚴格限制；對鋼拉桿表面的涂裝、無損探傷等都給出了明確的要求。
關節軸承的使用在鋼結構工程上尚屬于新型節點，目前其承載能力主要以理論計算和試驗值作為評判的依據。本工程使用的向心關節軸承制造參考了《關節軸承：向心關節軸承》（GB/T9163）的相關內容，在承載能力上，根據破壞試驗研究結果，研究組對軸承的徑向額定荷載和軸向額定荷載都進行了嚴格的規定。
鋼屋架的驗收主要是參考《鋼結構工程施工質量驗收規范》，但對于工程中許多項目和驗收值，規范未能完全覆蓋。例如張弦梁的驗收細則，樹型鋼柱的驗收細則，多曲面屋架組裝和安裝的驗收細則等等。研究組在研讀了規范水平并綜合以往建筑制造水平的基礎上，提供了具體的驗收細則方案，為工程的可操作性提供了保障。
3.2.3 小結
專項驗收標準的制訂，給工程的順利施工提供了保證，從安裝后的效果來看，工程質量符合預期的要求，證明標準的制訂獲得了成功。另外，專項標準的可操作性強，部分內容具有通用性，對以后同類工程的建設具有一定的參考價值。
3.3 鋼拉桿螺紋節點的方案設計、安裝技術和預應力控制技術
3.3.1 螺紋節點的方案設計
在張弦梁鋼拉桿設計初期，設計院提出鋼拉桿與鑄鋼件節點采用螺紋連接，同時利用螺紋行程進行預應力張拉的總體方案，并給出了內螺紋鑄鋼件的主方案和外螺紋鑄鋼件的備選方案。我們通過施工分析后認為內螺紋鑄鋼件方案施工上不易達到，提出了采用外螺紋鑄鋼件方案。即鑄鋼件端頭外螺紋，鋼拉桿端頭同樣外螺紋并配備連接鋼套筒。當鑄鋼件和鋼拉桿兩個外螺紋同向時，該節點作為張弦梁的安裝節點，鋼套筒僅起連接作用；當兩個外螺紋異向時，該節點作為張拉節點，鋼套筒不僅起連接作用，同時起張拉作用。為了評判兩種方案的優劣，我們進行了對比。
(1) 鑄鋼件外螺紋方案
鋼拉桿兩端采用螺紋套筒，鑄鋼件采用外螺紋，在安裝節點鋼拉桿與鑄鋼件采用同向螺紋，在張拉節點拉桿與鑄鋼件采用反向螺紋。
優點：安裝、張拉方便，結構尺寸容易控制。節點尺寸小，結構形式美觀。
缺點：相對內螺紋鑄鋼件，節點長度稍長。
(2) 鑄鋼件內螺紋方案
鑄鋼件采用內螺紋，鋼拉桿兩端均為螺紋連接。
優點：節點尺寸小，結構形式美觀。
缺點：安裝困難，張拉不易控制，結構尺寸不易保證，鑄鋼件內螺紋質量不易控制。
從以上對比可以看出，鋼拉桿螺紋節點采用外螺紋的設計方案雖然對建筑效果有影響，但是更易滿足施工的需要。為了解決該方案節點長度稍大的缺點，我們對鋼套筒的外弧線進行了進一步優化，減少視覺上的突兀感，優化后的方案得到了建筑師的肯定，被用于工程實踐中。
3.3.2 安裝技術
下弦為鋼拉桿結構的張弦梁體系較為少見，通常都為索結構，因此我們對結構的安裝進行了詳細的工藝研究。通過研究我們發現安裝有以下幾點需要注意：首先必須事先確定張拉節點的位置；其次安裝時上弦梁必須放松；然后必須考慮鋼拉桿安裝的先后次序；還有就是螺紋行程必須事先確定。
根據上述要點，我們進行了充分的準備，然后按照各要點展開安裝工作。首先要確定張拉節點位置，考慮到張拉的均勻性，還有張拉工裝的布置和易操作性，張拉節點定在張弦梁的中間節點，其余節點則作為連接節點。第二步是進行安裝，先要放松上弦梁，上弦梁是箱形梁，外形成弧形，結構具有一定的剛性。在組裝胎架上，我們選擇上弦梁的中點，分成四點位用四個20噸油泵將其均勻頂高40mm，這樣兩側的鋼拉桿銷軸耳板就可以向內移動，提高安裝操作性。
接下來是設定安裝順序。根據張拉節點位于下弦桿群中間，其張拉節點是螺紋行程控制節點，因此該節點的螺紋方向相反，而其他連接節點的螺紋方向相同。由于這種螺紋連接方式，安裝時必須整體考慮順序，不能任意安裝。通過研究，我們決定采用1-2-3-4-5-6的順序安裝各桿件，先安裝連接節點，接著安裝銷軸節點，張拉節點最后安裝。安裝順序考慮好后，就要確定螺紋行程，實際安裝就是考慮直腹桿的偏轉距離，保證張拉結束后直腹桿的垂直度符合驗收要求。根據前文敘述，我們初定了偏轉值，然后按照順序依次安裝鋼拉桿，用特制扳手用鋼套筒將鑄鋼件與鋼拉桿進行連接。安裝后保持中間腹桿垂直于地面，完成鋼拉桿的安裝。
3.3.3 預應力控制技術
按照設計圖紙的要求，張弦梁的預張只是為滿足結構體系的成立，同時確保拱形尺寸，對預應力的施加值并不做限定。因此，在準備時我們確定了以結構變形為主，以應力施加為輔的張拉方案。
(1) 首先是結構復位，鋼拉桿安裝完成后放松20噸油泵，讓屋架復位。屋架復位后用電子全站儀檢查屋架本體、直腹桿、鋼拉桿和鑄鋼件位置，不符合初始張拉要求的需進行調整，調整完畢后，放松所有結構約束，屋架分段兩端用50噸油泵頂升起50mm，使分段達到二支點狀態。
(2) 接下來安裝張拉裝置，連接油路及各種線路，張拉前通過精確調整連接套筒，保證鋼架下弦鋼拉桿的初始長度控制在一定的范圍內。
(1) 進行張拉施工，同步分級張拉、緩慢加載，保證張拉位移與連接套筒旋轉跟進同步。通過張拉設備進行3～5次張拉調整，同步進行變形測量及數據采集，觀察張弦梁拱度尺寸的變化。根據所測得的數據值及時進行張拉協調調整，當張弦梁拱度到達預定值時，停止張拉，完成張拉過程。
3.3.4 小結
張弦梁采用鋼拉桿螺紋節點的方案較為新穎，設計、制造、安裝具有一定的技術難度。我們在制造時，對方案的可操作性，施工的控制性都進行了詳細的研究，制定了相應的工藝措施，使工程的完工驗收取得了滿意的結果。同時，在技術準備和工程施工中，我們對新技術、新方法、新工藝的運用，也為公司的科技進步積累了經驗。
3.4 異型鑄鋼件的檢測技術
3.4.1 問題提出
屋架分段與屋架鋼立柱之間連接的鉸接節點采用扭面異型鑄鋼件，結構形式新穎別致，但對于施工卻造成了很大的困難。鑄鋼件出爐經過數控機床加工后如何檢測，成為鑄件驗收的難題。
3.4.2 解決辦法
根據結構特點分析，在計算機三維輔助設計下，我們考慮了一個巧妙的辦法解決了上述難題。由于鑄鋼件尺寸比較復雜，我們采用平臺交驗法對鑄鋼件進行檢測，采用了以下步驟：
（1） 在工作平臺上制作一固定的檢測臺，布置工藝基準塊，并劃出十字基準線；
（2） 根據鑄鋼件空間位置制作一副平臺交驗胎架；
（3） 按照其空間位置在加工成型鑄鋼件底座及各條邊，劃出十字線并用洋沖敲印；
（4） 進行檢測，在工作平臺上定位鑄鋼件，采用預先加工的檢測軸試穿鑄鋼件軸孔及定位支座。通過檢驗三者的同心度和檢測軸的位置偏差，若滿足驗收方案要求，則說明鑄鋼件通過了檢測。
3.4.3 小結
通過這個辦法，很好的解決了扭面異型鑄鋼件的檢測問題，同時劃好的基準線作為鑄鋼件在分段的定位基準，也解決了鑄鋼件的定位問題。
3.5 張弦梁分段在穩定的二支點狀態的控制技術
3.5.1 問題提出
根據張弦梁結構體系的特殊性，張弦梁分段現場組拼后需要在穩定的二支點狀態下交貨，這是指分段完成后需脫離胎架，僅在兩個支點的作用下進行交驗。這種交驗狀態符合張弦梁的實際受力狀態，但對交驗工作提出了很高的要求。
3.5.2 采取措施
通過工藝研究，我們發現施工中有兩個問題需要解決。一是支點的確定，二是由于張弦梁結構重心高，二支點成立后如何防止其傾倒。
首先是確定支點，根據張弦梁結構的特點，我們將支點位置定在上弦桿和下弦桿母線交點的垂線上。這樣在理論上能夠符合體系受力情況，實際設計中也避讓了銷軸耳板構造和分段接口構造。支點設計成鍥形，底面保持水平，對應的箱梁內部增設加勁板，用來滿足支承受力要求。
接下來是考慮其側向傾倒問題，我們在上弦梁中間位置設置了兩組防傾板，作為結構的水平限位。只允許梁沿垂直地面的縱向移動，限制其水平位移，這樣就起到了防止其傾倒的作用。
實際施工中首先在支點下布置砼墩、支點胎架，在胎架的頂部各布置一組50t的油泵。然后解除分段所有約束，利用二只50t油泵，緩緩頂起屋架50mm，同時檢測屋架上弦桿逐漸脫離胎架情況下的線型變化。當屋架分段變形穩定后，檢查支點狀況，確認分段已完全處于二支點狀態，隨后進行后續交驗工作。
3.5.3 小結
通過二支點交驗方案，為工程總體安裝后的變形控制提供了準確的第一手數據資料，而所采用的二支點施工控制技術，為其提供了有力的技術保障。同時，也為將來類似工程的施工提供了參考。
4. 技術創新點
(1) 虛擬制造和現實施工相結合，通過調整和驗證確保施工的可靠性
現代計算機技術的飛速發展，使得工程虛擬制造不但成為可能，而且與現實施工的關聯越發密切。在工程中，拱形梁的安裝順序，腹桿偏轉值的確定，鋼拉桿螺紋節點的設計，鋼拉桿的安裝控制，異型鑄鋼件檢測方案的可行性研究等，都是利用虛擬技術確定方案，通過工程施工加以驗證的例子。而工程施工的結果通過計算機虛擬制造的調整，可以優化成更合理的方案，有助于施工工藝性能的提高和工程質量的保證。
(2) 新型張弦梁體系的制造、安裝技術
上弦為變截面箱型梁，下弦為鋼拉桿，采用螺紋節點預張拉的張弦梁結構體系，形式新穎，結構復雜。螺紋節點的設計，腹桿的偏轉安裝方式，鋼拉桿的安裝要點控制和預應力控制等，都具有相當的技術含量，具有一定的創新性。
(3) 異型鑄鋼件的檢測方法和安裝方法
異型鑄鋼件的檢測方法，突破了傳統方法的限制，通過轉換思路，采用了較為巧妙的辦法解決了檢測和安裝兩個難題。
(4) 張弦梁分段二支點的控制技術
張弦梁分段采用二支點交驗法，符合其結構理論的要求。施工過程中采用的控制措施，為工程的順利進行提供了保證。
5. 結束語
上海浦東國際機場二期工程建設中很多問題都超出了相應規范、相應標準的規定，為此還專門制定了工程制造安裝各專項標準，確保了工程順利進行，同時積累經驗，為以后同類工程的建設提供參考。
通過本工程的施工，公司在大跨度結構的施工上積累了寶貴的經驗，鍛煉了一批精干的施工隊伍，為今后在類似工程的施工提供了良好的技術保障。同時，在技術準備和工程施工中，對新技術、新方法、新工藝的運用，也為公司的科技進步貢獻了力量。
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