500客位長江郵輪上層建筑薄板結(jié)構(gòu)建造方法的研究

郝兆興 劉 剛

（葛洲壩機(jī)械船舶有限公司 湖北省宜昌市 443000）

500客位長江郵輪上層建筑薄板結(jié)構(gòu)建造方法的研究

郝兆興 劉 剛

（葛洲壩機(jī)械船舶有限公司 湖北省宜昌市 443000）

本船上層建筑結(jié)構(gòu)尺寸大，板材薄，變形很難控制，質(zhì)量要求高，我廠通過專家研究制定新的技術(shù)工藝和措施，取得了較好的成效，保證了本船順利完工。

船舶上層建筑；工藝技術(shù)；質(zhì)量控制

1 500客位長江郵輪簡介

500客位長江郵輪總長149.96m，型寬24.00m，型深4.40m，設(shè)計吃水2.70m，載客量570人，總噸位15701t，航速26km/h。主要用于接待國內(nèi)外賓客游覽長江三峽，也可用于政務(wù)和商務(wù)接待，是長江干線重慶至上海移動的超五星級水上酒店。

本船的上層建筑均為薄板結(jié)構(gòu)。甲板區(qū)分為3部分：尾部客房區(qū)、中部客房區(qū)以及首部客房區(qū)。中部客房區(qū)甲板中間有一片狹長的開口區(qū)域，開口長45m，寬5m，如圖1。因此，中部區(qū)域是極易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形的區(qū)域，各層甲板均將中部甲板板厚設(shè)置為6mm，橫梁與縱骨的規(guī)格也較大，首尾甲板板厚為4mm。3個區(qū)域有兩道橫艙壁分隔，同時也是防火區(qū)域的分隔。針對上層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，必須采取切實(shí)有效的防變形措施，研制新的技術(shù)工藝，才能保證建造質(zhì)量。

圖1 三樓甲板平面圖

2 常規(guī)建造方法分析

經(jīng)過充分研究本船的上建結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，廣泛采用的分段建造方法將很難適應(yīng)這種大量的開敞式薄板結(jié)構(gòu)。主要是分段建造將不可避免地要進(jìn)行分段轉(zhuǎn)運(yùn)與吊裝，上建結(jié)構(gòu)十分脆弱，基本為甲板板片結(jié)構(gòu)，缺少足夠的剛度，很容易在吊運(yùn)的過程中產(chǎn)生變形。如果要采取分段建造的方式，就必須在分段上額外增加大量的臨時加強(qiáng)措施，這些加強(qiáng)必須有足夠的規(guī)格來保證強(qiáng)度并且形成一個完整的框架結(jié)構(gòu)才能保證吊運(yùn)與翻身的剛度，這樣做無疑增加了大量的工作量，而且對輔材的浪費(fèi)消耗極大。

如果采取傳統(tǒng)的船臺散裝建造方式，則首先建造效率上會有所降低，船臺工作面狹窄，建造工作難以鋪展開，并且船臺區(qū)域布置的主要是用來進(jìn)行分段及設(shè)備吊裝的大型起重門機(jī)，數(shù)量僅2臺，難以滿足大面積散裝施工的起吊需求，車間的生產(chǎn)能力也會造成極大的浪費(fèi)。其次對于結(jié)構(gòu)變形不易控制，質(zhì)量難于保證。

3 本船上建采用的具體建造方法

針對這種上建部分結(jié)構(gòu)單薄，平面板片多，內(nèi)部空間廣的特點(diǎn)，本船放棄分段建造方式和單純船臺散裝的建造方式。經(jīng)過技術(shù)與生產(chǎn)人員詳細(xì)地分析研究，綜合分段建造與船臺散裝各自的優(yōu)點(diǎn)，采取船臺層鋪的建造方式來進(jìn)行上建的建造。將甲板結(jié)構(gòu)分成框架、圍壁、支柱等類型，然后分層預(yù)制，在主船體完工后直接在主船體上方逐層平鋪安裝焊接。其技術(shù)關(guān)鍵是：將甲板縱桁與橫梁分片預(yù)制成框架，采用支柱以及臨時支柱對甲板框架在下層甲板上定位，甲板縱骨、圍壁結(jié)構(gòu)及甲板板均以甲板框架為基礎(chǔ)按合理工藝順序進(jìn)行安裝和焊接，最后拆除臨時支柱。工藝步驟如下：

（1）甲板縱桁與橫梁框架預(yù)制。甲板框架由強(qiáng)橫梁和縱桁組成，根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)輸條件，首尾客房區(qū)域橫梁及縱桁框架沿船寬方向劃分為22m×9m的矩形框架，中部鏤空區(qū)域橫梁及縱桁框架在左右兩個片體上沿船長方向劃分為15m×9m的矩形框架，框架分割均為橫梁連續(xù)，縱桁截斷，縱桁截斷處一般設(shè)置在靠近橫梁200mm處，避免將截斷處設(shè)置在兩橫梁之間的中點(diǎn)。框架結(jié)構(gòu)在車間平臺上進(jìn)行裝配焊接，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至船臺待裝。

（2）下層甲板上劃線。根據(jù)圖紙尺寸，將圍壁位置線、上層甲板縱桁與橫梁位置線以及支柱的位置在下層甲板上劃線。

（3）支柱及臨時支柱安裝。按劃線位置定位焊接，支柱和臨時支柱上口留有20mm左右余量，裝焊完后按支柱理論高度測量劃線、切割。

（4）豎立圍壁安裝。圍壁結(jié)構(gòu)在車間預(yù)制、劃線切割，完成后進(jìn)行船臺吊裝豎立工作，起吊必須采用長吊梁防止圍壁變形，豎立圍壁要注意保證垂直度，用臨時支撐斜向支撐圍壁。

（5）甲板框架吊裝定位。逐片將甲板框架定位在臨時支柱上，并焊接牢固。

（6）甲板縱骨安裝。將縱骨角鋼穿過橫梁的角鋼貫穿孔，縱骨對接焊焊好。

（7）甲板鋪板焊接。將平直的甲板板片平鋪在框架結(jié)構(gòu)上進(jìn)行焊接。首先焊接甲板之間的拼板板縫，由中間向前后左右施焊，這樣可以使甲板向四周自由地釋放焊接應(yīng)力。然后焊接縱骨與甲板，縱骨與甲板的焊接量最大，同樣是由中間向兩邊焊接，采用雙數(shù)焊工同時施焊來達(dá)到抵消部分應(yīng)力的作用，也同樣可以使應(yīng)力向兩側(cè)自由釋放。之后焊接橫梁，縱桁以及圍壁與甲板的焊縫，對稱施焊。

4 采用的具體焊接控制措施

（1）薄板結(jié)構(gòu)裝配時控制裝配間隙。不必考慮焊不透現(xiàn)象，間隙過大會容易燒穿，無法托持熔池金屬，間隙太小容易形成凸拱，間隙設(shè)置為2mm可以達(dá)到比較好的效果。

（2）全方位的實(shí)施CO2氣體保護(hù)焊焊接。薄板的焊接變形的大小與輸入的熱量有著密切的關(guān)系，采用CO2氣體保護(hù)焊的線能量僅為手工焊的30～40%，有利于控制結(jié)構(gòu)變形。

（3）嚴(yán)格控制焊縫高度及寬度，特別是角焊縫的焊腳高度。

（4）采用分段退焊法，每一分段自左到右焊接，但焊縫總的增長方向是自右到左。每一小段的焊縫長度在200～300mm。

5 結(jié)束語

本施工工藝主要優(yōu)點(diǎn)在于將甲板焊接中的焊接應(yīng)力釋放得較為及時，薄板焊接應(yīng)力能夠向兩舷自由釋放，且避免了吊運(yùn)板片和分段的過程，避免了吊裝產(chǎn)生的變形。同時圍壁及強(qiáng)結(jié)構(gòu)框架在車間分區(qū)域預(yù)制焊接，提前進(jìn)行大范圍的總裝提高了生產(chǎn)效率，取得了良好的施工效果，同時也獲得了船東和船檢的一致認(rèn)可。

[1]王云梯.船體裝配工藝.哈爾濱工程大學(xué)出版社.

U661.73

A

1004-7344（2016）25-0292-01

2016-8-19

郝兆興（1987-），男，山東棗莊人，助理工程師，本科，研究方向為結(jié)構(gòu)工程。