集裝箱船上層建筑整體吊裝強度分析

黃漢鋒（上海江南長興造船有限責任公司，上海 201204）

集裝箱船上層建筑整體吊裝強度分析

黃漢鋒
（上海江南長興造船有限責任公司，上海 201204）

現如今，集裝箱船舶越來越多也越來越大，在實際應用中的范圍也越來越廣，隨之而來的是上層建筑也越來越大。在實際生產應用過程中，如何保證上層建筑吊裝時的結構強度日益受到重視。對此，為了安全的對船舶上層建筑進行整體吊裝，我們對原有的吊裝方案進行一些改進和研究，以保證新的方案能夠滿足結構強度的需求，以求更好的為實際生產提供依據。

集裝箱船 整體吊裝 強度分析

近年來，船舶上層建筑的整體吊裝工藝逐步被人們認可和接受，且被眾多的船廠應用于現實生產中。船舶上層建筑結構復雜，體積較大，分量較重，而且各項設備和儀器都已經安裝完畢，所以整體吊裝時候的安全性必須要嚴格考慮，同時選擇良好的吊裝工藝。本文以特有的9400TEU集裝箱船整體吊裝為例進行研究。

1 上層建筑整體吊裝簡介

9400 TEU集裝箱船的上層建筑共八層，分為15個分段，其體積大致為9m*48.2m*37.23m，如圖所示。集裝箱船的上層建筑主要包括結構及舾裝，其機構主要指的就是自身的船體，當然還要包括相關的焊材等等；舾裝根據專業進行劃分，主要包括管系、冷空通、電裝、甲裝、內裝，此外還有涂裝重量等等。

2 集裝箱船上層建筑整體吊裝時結構強度需要注意的問題

集裝箱船上層建筑整體具有獨特的線形、開口結構，整體吊裝時由于是兩臺600T龍門吊聯合吊裝，與以前的分開式吊裝有一些不同。因此，它的結構強度和吊裝安全受力分析是非常值得我們關注的重要問題。

首先我們需要注意的是船舶上層建筑整體的載荷分布情況，重點關注上層建筑質量和甲板分段敷料，內舾裝件，外甲板舾裝件的重量。其次，選取合適的整體吊裝時的吊點、設計選擇適宜的起吊高度；再者，要加強槽鋼的承重能力，增加槽鋼結構內力的傳輸渠道。最后，充分考慮集裝箱吊裝時的重量優化因素，對結構薄弱處進行加強。

3 集裝箱船上層建筑整體吊裝時吊點的選擇、優化與加強

圖1

圖2

該集裝箱船上層建筑的重量分布大致左右對稱，其重心也在船體的中心線上，所以在初次嘗試吊裝時我們將吊點選定在船體左右兩舷的外圍壁處且兩邊對稱，在左右兩舷各選擇8各吊點，結果在起吊時上層建筑的外圍發生變形、脫節且整個上層建筑發生整體傾斜。

研究發現，由于整體上層建筑的質量非常大且我們選擇的吊點共有8個，結果8個吊點均有不同程度的與外圍壁脫離現象，提示吊點太少；上層建筑的外圍壁發生變形、脫節的原因在于外圍壁的厚度不夠，當然這也與吊點周圍存在焊接區有關；至于吊裝時發生傾斜，則是由于吊裝時所用的鋼絲繩的夾角不相一致造成的。

針對上述情況，我們在新一輪的吊裝過程中共設置32個吊點，并呈左右對稱分布，最大限度的將起吊時的受力均勻分配，另外，為了防止因上層建筑外圍壁太薄造成的影響，我們特意加厚了外圍板的板壁；同時加強焊接區域的加強；為了防止因鋼絲繩夾角造成的影響，我們在適當位置使用防傾肘板以抵消吊點在水平方向上的分力。此外，我們還對槽鋼進行了加強，具體的措施如下：

首先通過8根通過8根雙綁槽鋼， 將C-DEKC、D-DECK、 EDECK連接起來， 通過此種形式的槽鋼設置，可以有效的增加結構內力的傳輸渠道，以減小門窗開孔處的應力，如圖1所示。然后，通過8根雙綁槽鋼，將B-DEKC與A-DECK連接起來，通過此種形式的槽鋼設置，可以將力傳輸至圍壁結構處，以減小A-DECK懸臂部分的變形，如圖2所示。

通過以上分析，我們可以看出在整體吊裝吊排下方起吊時所受到的瞬時應力最大，通過連接槽鋼捆綁式吊裝可以將瞬時應力傳輸到幾層甲板之間，有效的減小一點的瞬時應力。同時，吊排下方圍壁板加厚減小了由于瞬時應力所導致的圍壁板撕裂等情況的發生。

4 上層建筑整體吊裝與分為兩個總段吊裝的優勢

在以往集裝箱船舶上層建筑吊裝設計和生產中中我們經常將上層建筑分為兩個總段來進行吊裝，這樣就導致吊裝上船后結構性工作要做兩塊，同時降低了船舶上層建筑的完整性，敷料，內裝，電氣等工作不能做到完整。而通過對整體吊裝方案的研究和開發，我們能做到除主甲板以外各層甲板內舾裝基本完工，絕緣，敷料，封板等都可以在總組平臺完成，這樣將后道工序盡量前移，大大減小了后期工作量，同時節約了大量的人工成本。因此，船舶上層建筑整體吊裝還將是以后新型船舶生產中重要的研究方向。

5 結語

現如今，整體集裝箱的上層建筑吊裝方式有很多，具體因上層建筑的整體受力與起重機的位置、吊裝高度等多種因素相關，只有在吊裝前做好上層建筑的的受力分析與計算，選定合理有效的受力分配結構、吊裝高度以及正確的吊點，才能保證船舶上層建筑整體吊裝的安全性與穩定性。

［1］中國船舶工業總工會.船舶設計實用手冊［M］.北京:國防工業出版社，2000.

［2］機械設計手冊編委會.機械設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2007.

［3］張永昌.MSC.Nastrna有限元分析理論基礎與應用［M］.北京:科學出版社，2004.