槽型舱壁在生活楼结构中的应用

槽型舱壁在生活楼结构中的应用

谭小东，张文博，魏永法

广船国际有限公司，广东 广州 511400

摘要：本文以某风电安装平台为例，介绍了槽型壁在生活楼结构中的应用。

关键词：槽型舱壁；上建；生活楼

槽型舱壁由于其加工成本的优势和优秀的抗弯能力，大量的运用在船舶结构和海洋工程结构中，在散货船和液货船的货舱区中，槽型舱壁的应用尤为常见，但槽型舱壁在生活楼结构的应用并不多见，由于槽型舱壁对于门窗，扶手的安装有不同于平面舱壁的要求，本文以某风电安装平台为例，介绍槽型舱壁在生活楼结构的应用及舾装件的相关安装要求。

1项目背景

某风电安装平台是我司建造的用于海上风电安装作业的平台，该平台主要由船体、4套桩腿、桩靴和升降系统等组成，主船体为全焊接钢质船体，艏部设生活楼，中部为通畅作业甲板，尾部右舷桩腿处设1600吨绕桩式全回转起重机。为了减轻重量，生活楼A甲板、B甲板、C甲板以及罗经甲板采用槽型壁结构，极大的减轻了上建结构的重量，对本船的空船重量和成本控制做出来极大的贡献。

2槽型舱壁的结构形式及特点

槽型舱壁是工程上使用较为广泛的一种凹凸结构，其剖面形状有三角形、矩形、梯形、弧形等，其中以梯形剖面应用较广。具体到本平台，生活楼甲板面为典型的平面舱壁的板架结构，外围壁结构采用槽型舱壁的型式，见图1。

图1.上建外围槽型舱壁典型节点

槽型舱壁通过钢板直接压制而成，与平面舱壁相比，槽型舱壁取消了扶强材和肘板，以自身的折曲代替扶强材。这样，在同等的强度条件下，槽型舱壁结构重量更轻，节省了大量的钢材，且由于取消了扶强材和肘板，减少了船舶装配和焊接的工作量。表1为本平台槽型舱壁重量与平面舱壁（预估）重量的对比。

表1.平面舱壁与槽型舱壁重量数据对比（单位：kg）

注：⑴槽型舱壁重量和实际分段总重量为AM系统提取，数据较为准确；⑵平面舱壁重量预估是假设外围壁和内围壁结构使用平面舱壁估算得到的重量，存在误差。

通过表1可以看出，各甲板槽型舱壁的重量都比平面舱壁预估重量轻，部分甲板槽型舱壁减轻的重量高达15％，通过汇总数据，槽型舱壁减轻的重量占比约为10％，使用槽型壁的分段重量减少了约20t，节省大量的材料成本。

槽型舱壁除减轻重量，降低材料成本，还有以下优点：⑴槽型舱壁无扶强材和肘板，减少装配，焊接工作量，节省焊材；⑵槽型舱壁无扶强材和肘板，减少探伤、检验等程序，加快建造进度；⑶槽型壁应用于货舱区，可以方便清仓，有利于防止锈蚀；⑷槽型壁减轻重量，可以减轻空船重量，装载更多货物，给船东带来更多利润；⑸槽型舱壁无扶强材和肘板，涂装效率，绝缘施工效率将大幅提升。

槽型舱壁优点很多，但也有以下缺点：⑴槽型舱壁垂直方向承压能力较差，为保证强度，槽型舱壁必须有一定深度，对于生活楼来说，可能会占据舱室空间，导致舱室空间不足，所以生活楼的槽型舱壁深度不宜过大；⑵生活楼使用槽型舱壁，其上钢质门、窗、百叶窗、防火门及扶手等舾装件与平面舱壁要求不同，需要新型式以满足槽型舱壁安装需求，下文将进一步介绍风电安装平台大小槽型舱壁上门窗等舾装件安装的解决方案。

3槽型舱壁舾装件的安装

平面舱壁上的钢质门，百叶窗等舾装件通常采用插入或贴装两种方式进行安装，但槽型舱壁由于其不同于平面舱壁的凹凸结构，使门、窗等舾装件无法采用贴装的方式进行安装，需要将门窗的安装型式改为插入的安装形式或者局部增加门窗可以平面安装的结构，下面分别介绍槽型舱壁门窗等舾装件的安装方法。

3.1槽型舱壁钢质门的安装

钢质一般主要分为门框和门页两个主要部分，安装时将门框和舱壁进行贴焊即可，风电平台槽型舱壁平直部分的长度仅为380mm，这就导致钢质门必然无法和槽型壁进行贴焊，需要改为插入式的钢质门或增加钢质门平面安装结构来满足安装需求，由于插入式钢质门没有成熟做法，这种特殊的型式会增加制作成本和取证成本，首选的方案是增加钢质门平面安装结构来解决槽型壁钢质门的安装问题。

钢质门的平面安装结构可以采用插入式方法和槽型舱壁焊在一起的一圈扁铁来实现，考虑到扁铁和钢质门门框角焊在一起会影响逃生锁鼻的使用，我们在扁铁上增加面板用于钢质门门框的贴焊，同时适当的加大扁铁框架的宽度，以便于后期框架处安装钢质门套框，槽型壁钢质门的安装节点，见图2。

图2.槽型壁钢质门安装节点

3.2槽型壁上窗及窗盒安装

常规船平面舱壁的钢质矩形窗主要由窗框，玻璃、玻璃压板、玻璃挡框组成，窗框的深度一般为100mm左右，采用插入的方式安装，窗框和平面舱壁之间采用角焊。从图1我们可以看出，风电平台槽型壁的深度有120mm，窗框深度要考虑槽型舱壁的深度，同时保证窗玻璃位置和焊点的距离不少于50mm，以避免窗安装时的高温破坏玻璃，按照这样的要求，考虑到窗斗合适的尺寸，窗玻璃内装的木作深度至少需要300mm，但本平台前后位置的木作深度只有240mm，且房间面积不允许再减小，所以窗玻璃装在室内一侧的方案不可行，我们尝试考虑窗玻璃装在室外一侧的方案。窗框的深度往室外一侧增加即可，在室内一侧窗框仅留焊角，不会影响木作深度，窗玻璃外装的方案，见图3。

图3.槽型壁玻璃外装窗及窗斗安装节点

3.3槽型壁上百叶窗的安装

常规船平面舱壁的钢百叶窗主要由窗框、铰链、盖板、百叶框组成，其中窗框用角钢制成，与平面舱壁采用贴装的安装方式。但槽型壁120mm的凹槽深度使得百叶窗窗框的角钢无法适用槽型壁，我们参考窗框的型式，将角钢框架改为深度300mm的扁铁框架，并采用插入的方式安装，同时根据其室内是否连接风管，将槽型壁百叶窗分为两种型式，其中需要连接风管的百叶窗在室内一侧提供配对法兰，法兰根据风管形状有方形和圆形两种形状，见图4。

图4.槽型壁百叶窗安装节点

3.4槽型壁上其他舾装件的安装

槽型舱壁上其他舾装件如踏步、风暴扶手、电缆支架等，其沿着槽型壁竖直方向安装时，不需要特别的考虑其安装节点，当它们沿着槽型壁横向方向安装时，踏步的安装需要考虑槽型壁的深度，两边的长度是不一样的，根据其所在的位置，需要区分左式或右式。

4槽型舱壁开孔问题

门、窗、管子、电缆等舾装件都需要在槽型舱壁上开孔，由于槽型舱壁不同于平面舱壁，其开孔方法与平面舱壁存在着较大的不同。在生产设计阶段初期，我们对槽型壁开孔进行了预开孔，经过反复验证发现，AM系统中槽型舱壁定位线两端约687mm的区域、开孔尺寸与实际开孔尺寸不符，存在较大的偏差，且在此区域的开孔AM系统会发出报错信息，影响结构设计后续工作的进行，为此，我们将图5阴影部分区域定义为限制开孔区域，舾装件开孔需尽量避开阴影部分区域。

图5.槽型壁开孔限制区域

生产设计过程中，尽管我们已经合理的去布置管子，风管和电缆，使其贯穿孔开孔区域位于非限制开孔区域，但仍有部分贯穿孔因空间有限等原因不得不穿过限制开孔区域，另外门窗由于其开孔尺寸较大，无法避开限制开孔区域。考虑到工序前移要求，避免将槽型壁开孔留到后道工序，特别是搭载总组阶段，槽型壁开孔按照以下要求进行：⑴非限制区域的开孔通过数控切割指令进行切割，在槽型壁压轧之前完成开孔。⑵限制区域开孔无法通过数控切割指令开孔，经核查无误由图纸提供开孔尺寸和坐标，制作厂根据开孔信息在槽型壁压轧后进行开孔。

5结束语

槽型舱壁重量轻，节约大量材料成本和施工成本，随着槽型舱壁舾装件安装工艺的不断成熟，槽型舱壁的舾装设计已经不是难点，考虑其优秀的成本优势，非常适合在生活楼结构设计中推广使用。

作者简介：谭小东（1988-）男，广东广州人，本科，工程师，船舶设计。