文档介绍：上海浦东国际机场二期航站楼钢屋架施工与检测
1、工程概况
浦东国际机场二期工程其航站楼“慧眼”的设计方案,构思大胆新颖,造型独特,在继承一期工程海鸥展翅飞翔、气势雄伟的同时,给人以耳目一新之感。二期工程在机场整体布局中浑然一体,与一期工程又各具特色,充分体现了现代建筑个性十足又协调发展的大趋势。
图1 二期工程航站楼主楼
航站主楼波浪形钢屋架为大跨度空间结构,采用刚性与柔性相结合的混合结构体系——三跨连续张弦梁,通过 Y 型分叉的中柱和边斜柱支承于下部混凝土框架结构。张弦梁上弦在柱顶支承部位为单根箱形截面构件,在跨中分叉为两根箱形构件,构件的截面高度由柱顶处最大逐渐向跨中减小。张弦梁下弦采用单根高强度钢拉杆,以铸钢锚具与上弦相连。中柱与高架道路一侧的边斜柱上端铰接于张弦梁下翼缘,下端刚接于钢砼悬臂柱顶。另一侧边斜柱上下端均为铰接。Y 型的中柱、边斜柱与横向张弦梁及纵向连续梁共同形成屋架完整的抗侧力体系。
航站主楼屋架主体为46榀变截面曲形箱梁屋架,上弦基本箱梁截面宽度从300mm~1622mm,箱梁高度从768mm~2288mm,屋架上弦杆为 600~200×300的焊接箱形管。下弦为∅100~∅180的钢拉杆通过铸钢结点,同腹杆与上弦箱梁形成混合结构,、89米、,单榀屋架长度约218米,支承结构为单根箱形钢柱、单Y箱形钢柱、双Y箱形钢柱结合体系,钢柱上端均为铰接节点,通过销轴与屋架下端的异型铸钢件连接。屋架梁之间由箱形梁、工字梁、支撑系杆、支撑、百叶钢梁连接,形成一个稳定的屋架体系。航站楼屋架总长度415米,总宽度218米,钢结构总重量约15000 吨。
图2 航站楼屋架标准节间示意图
2、工程技术难点
屋架梁由双向弯曲的变截面箱型梁组成,形状复杂、截面变化大是屋架梁的特点,在组装和焊接过程中怎样控制变形,保证尺寸精度成为屋架梁加工的关键;屋架梁通过异型铸钢点与钢柱连接,铸钢节点的安装尺寸精度直接影响到结构安装精度。
工程结构的特殊性、屋架节点的多样性和复杂性,给工程检验带来了许多难题。有相当数量的验收项目没有现成的规范、标准可直接引用。因此,制订一个针对本工程的验收标准成为工程质量保证的关键。
作为屋架张弦梁下弦杆的钢拉杆系统,既要考虑建筑外形,又要考虑功能使用,这为钢拉杆及节点的方案确定、安装控制带来了巨大的难题。
异型铸钢节点的基面和轴心成空间角度,外表面为扭转面,这给铸钢件的检测、安装提出了很高的要求。
张弦梁分段的交货状态采用“在稳定的二支点状态下交货”具有特殊性,必须采取相应的技术措施来保证。
3、关键技术
主楼钢屋架建造精度控制技术
屋架梁由双向弯曲的变截面箱形梁组成,箱形梁的最大截面为500×2200,最小截面为300×200,截面变化大、形状复杂。针对其组成特点,需要从组装、焊接方面进行工艺研究,制定相应的措施,来保证工程质量精度要求。
研究重点
屋架梁每榀分成三个张弦梁分段和两个柱接分段,见分段划分图。根据分段的组成特点和施工质量要求,张弦梁分段的控制难点在于分段的拱度、销轴耳板间距、腹杆垂直度和分段之间的接口配合精度;柱接分段的控制难点则是异型铸钢件节点的空间位置。
图3 分段划分图
工艺措施
(1) 张弦梁分段

张弦梁制造过程中再细分成三段,两个叉型小分段和一个跨中小分段。小合拢过程中,通过计算机仿真放样技术和数控切割,首先解决了弧形板的展开问题。然后,根据张弦梁的线型,需要专门设计弧形胎架,胎架的腹板线型与三个小分段吻合,这样在拼装过程中,用卡码卡牢分段,可以保证分段的制造线型。考虑到焊接工艺,主张尽可能采用平焊,避免仰焊和仰角焊以减少焊接变形,把弧形胎架设计成正造和反造两副胎架。先在反造胎架上拼装零件板,焊接上翼缘位置焊缝,再翻到正造胎架上焊接下翼缘位置焊缝。由于都是平焊焊接,梁上翼缘和下翼缘焊接热输入十分均匀,因此分段装焊后变形很小,对精度控制、分段拱度控制起到了重要作用。
图4 张弦梁分段的细分

销轴耳板分别在两个叉型小分段上,安装时首先在弧形胎架上定位两个叉型分段,由于分体未成型,此时很容易调整好两个叉型小分段,保证耳板的相对位置和相对角度。将调整好的叉型小分段用卡码固定在弧形胎架上,然后吊装跨中小分段,小分段之间的坡口开成正阶梯形,保证跨中分段就位后上下翼缘板对齐。结构装焊后,测量耳板间距最大偏差-2mm,允许偏差为-3mm,达到了质量要求。
图5 以销轴耳板为控制点的安装
c. 腹杆垂直度的控制
张弦梁的腹杆垂直度对工程完工后的建筑效果好坏有极大的影响,在制定检测标准时,建筑师提出腹杆垂直度偏差不得超过10mm,实际制