摘要：本文介紹了57 000噸散貨船上層建筑整體吊裝設(shè)計(jì)方案，使用500噸浮吊完成船舶下水后上層建筑總段的搭載。

關(guān)鍵詞：上層建筑； 整體吊裝

1 引言

本文根據(jù)公司限于龍門(mén)吊的起重能力不能滿足約400噸上層建筑總段吊裝，需租用浮吊完成上層建筑總段吊裝的情況，設(shè)計(jì)在建的57 000噸散貨船上層建筑總段吊裝方案。此設(shè)計(jì)方案可以廣泛應(yīng)用于船舶及海工產(chǎn)品的居住區(qū)以及大型組裝單元模塊的整體吊裝。整體吊裝對(duì)縮短建造周期，提高區(qū)域模塊完整性有重要的意義。

2 設(shè)計(jì)原則

上層建筑整體吊裝的方案設(shè)計(jì)，整體把握的原則如下：

（1）保證整體吊裝過(guò)程中上建結(jié)構(gòu)不被破壞；

（2）最大限度地保證上建的舾裝及結(jié)構(gòu)完整性，以及結(jié)構(gòu)及舾裝件不被損傷；

（3）盡可能的減少材料浪費(fèi)，減少重復(fù)施工，保證方便施工。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 吊排方案的選取

在統(tǒng)計(jì)上建區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)、內(nèi)舾裝及外鐵舾的完整性基礎(chǔ)上，確定上建整體的重量、 重心，并結(jié)合上建結(jié)構(gòu)布局形式，選取吊排的位置。

同時(shí)，位置的選取還需要考慮到材料成本、施工成本和方便施工等因素。

57 000噸散貨船的上建整體的吊裝方案選取，主要有三種選擇：

（1）吊排布置在上建露天甲板強(qiáng)肋骨區(qū)域。此種布置需要對(duì)吊排區(qū)域的甲板的板厚進(jìn)行加厚，及甲板下的普通肋骨換成強(qiáng)肋骨。為了保證吊排受力有效的往下層甲板傳遞，及減少結(jié)構(gòu)梁的彎曲變形，需要在吊排位置增加支撐。通過(guò)逐層甲板有效的拉力傳遞，保證受力均勻，減少結(jié)構(gòu)變形，達(dá)到整體吊運(yùn)。此種布置需要對(duì)甲板面及肋骨進(jìn)行加強(qiáng)，在吊點(diǎn)下逐層甲板增加支撐，這些均可以在分段制作階段完成，但影響甲板艙室的內(nèi)舾裝的完整性。

（2）吊排布置在前后圍壁。根據(jù)橋樓甲板與前后圍壁的結(jié)構(gòu)形式，有效利用圍壁伸出甲板的特點(diǎn)，吊排可布置在前后圍壁板上，采用焊接形式與圍壁板對(duì)接，并在吊排增加防傾肘板，在甲板下對(duì)應(yīng)做必要的加強(qiáng)。此布置可有效的保證拉力沿前后圍壁向下延伸。但此設(shè)置影響了橋樓甲板上的舷墻的安裝，無(wú)法保證結(jié)構(gòu)的完整性。

（3）吊排布置在左右側(cè)壁。根據(jù)橋樓甲板與左右側(cè)壁的結(jié)構(gòu)形式，側(cè)壁伸出甲板面約100 mm，利用這個(gè)特點(diǎn)，吊排可直接布置在左右側(cè)壁上，采有焊接形式與圍壁板對(duì)接，并在吊排增加防傾肘板，在甲板下對(duì)應(yīng)增加必要的加強(qiáng)，此類加強(qiáng)均可做成永久性加強(qiáng)，在分段制作階段可完成，同時(shí)吊排可以在吊運(yùn)完成后，切割下來(lái)重復(fù)利用，降低成本。此種吊排布置有效的保證了上建區(qū)域內(nèi)絕緣敷料及木作壁的完整性，鋼結(jié)構(gòu)的完整性，減少了不必要的施工量，為后一道工序提供有效的保證。

綜上所述，結(jié)合上建結(jié)構(gòu)形式和降低成本的設(shè)計(jì)原則，以及結(jié)合公司吊運(yùn)資源和建造方針，決定采取第三種吊排布置，即吊排布置在左右側(cè)壁上。

3.2 吊排位置的選取

57 000噸散貨船上建完整舾裝后統(tǒng)計(jì)的理論總重量約425噸，結(jié)合公司可能租用500噸及1 000噸的浮吊的基本參數(shù)（浮吊的可吊運(yùn)能力及高度，吊運(yùn)跨距，主吊鉤的間距，可用鋼絲繩規(guī)格及卸扣等參數(shù)），以及結(jié)合上建結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，確定左右舷側(cè)邊共設(shè)置16個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)受力約為31 t，即分配到每個(gè)吊點(diǎn)的拉力約31t，拉力有效的延伸到左右側(cè)壁，起到分散拉應(yīng)力的作用，也可以消除吊運(yùn)過(guò)程中，因受力不均而引起的結(jié)構(gòu)局部變形及破壞的問(wèn)題，保證了吊運(yùn)的安全性。圖1為側(cè)壁吊排布置示意圖。

圖1 外側(cè)壁吊排布置

3.3 單個(gè)吊點(diǎn)最大抗剪強(qiáng)度校核

吊排材料選用Q235普通鋼，屈服強(qiáng)度為235 MPa，安全系數(shù)取6，許用剪切應(yīng)力為{τ}=23.5 MPa，每個(gè)吊孔的受剪切力約為31t，故受剪切面積

A’≥31x104 N/23.5 MPa=6 595 mm2

吊環(huán)孔的具體尺寸見(jiàn)圖2。

圖2 吊排腹板開(kāi)孔圖

由圖2所示尺寸可知受剪切面積為A=7 340 mm2>A’，即選用的尺寸符合剪切強(qiáng)度要求。在確定吊裝孔時(shí)必須要考慮卸扣的選用規(guī)格尺寸，避免在安裝時(shí)，開(kāi)孔尺寸與卸扣尺寸不匹配。

3.4 甲板橫向強(qiáng)度校核

中縱剖面彎矩最大M=WB/4=2 620 t*m，根據(jù)各層甲板主要構(gòu)件的尺寸和位置計(jì)算得出慣性矩I=1.24x109 cm4，最大拉應(yīng)力至中和軸的垂直距離Z1=794.3 cm，最大壓應(yīng)力至中和軸的垂直距離Z2=628.7 cm。所以最大拉應(yīng)力發(fā)生在分段的下腳：

σ1=MZ1/I=0.164 MPa，

最大壓應(yīng)力發(fā)生在分段的頂甲板

σ2= MZ2/I =0.132 pa

顯然，甲板橫向強(qiáng)度是滿足吊裝要求的.

3.5 上層建筑整體有限元分析

同時(shí)，對(duì)整體吊裝的方案進(jìn)行有限元計(jì)算分析，分析的結(jié)構(gòu)表明滿足各方面要求。

3.6 編制吊裝方案

在完成吊排及強(qiáng)度校核后，應(yīng)編制吊裝方案，以指導(dǎo)吊運(yùn)前準(zhǔn)備及吊運(yùn)過(guò)程控制。應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）概述上建整體吊運(yùn)的基本要素：總組段的布置，船舶及浮吊的?？课恢?、朝向，船體的主要吃水，作業(yè)環(huán)境要求等；

（2）上建總組段的重量重心、外形尺寸，浮吊的參數(shù)及吊運(yùn)時(shí)使用的重量和吊桿角度等；

（3）描述清楚吊裝所用鋼絲繩，卸扣的規(guī)格數(shù)量，責(zé)任提供及安裝部門(mén)；

（4）整體吊運(yùn)總段的過(guò)程控制：

① 吊運(yùn)前，鋼絲繩和卸扣安裝到位檢查，及上建總組內(nèi)部及周邊檢查。同時(shí)，檢查主船體吊運(yùn)安裝位置的現(xiàn)場(chǎng)是否已經(jīng)準(zhǔn)備完畢；

② 在正式吊運(yùn)前，進(jìn)行吊起約離（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）（上接第頁(yè)）地面100 mm，停留15分鐘的試吊，放回地面，重新檢查吊排及鋼絲繩卸扣等；

③ 檢查無(wú)礙后，繼續(xù)按原設(shè)計(jì)的吊運(yùn)路線吊運(yùn)，直到指定的位置，徐徐放下，最終定位好后，松鉤完成吊運(yùn)。

5 總結(jié)

該方案已成功應(yīng)用共10多艘船，取得了良好的使用口碑和經(jīng)濟(jì)利益。采用上層建筑整體吊運(yùn)模式有利于提高舾裝預(yù)裝率，通過(guò)并行工作模式，大幅縮短造船周期。圖3和圖4為上建總組段吊裝圖。

由于租用浮吊的時(shí)間不穩(wěn)定，影響船舶建造周期，且不利于上層建筑區(qū)域的工程提前完善。因此，提高公司龍門(mén)吊的起重能力成為重中之重。現(xiàn)公司新建造450噸龍門(mén)吊已近完工，為縮短船舶建造周期提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。