船体结构节点优化设计

容术昌。朱成平。

广船国际技术中心）

摘要：本文介绍以生产导向思想为指导，和现场之间紧密联系，在施工过程中优。

化船体结构节点。

关键词：生产导向优化设计船体结构节点质量和效率。

前言。船体生产设计的任务之一是将设计、工艺融为一体，把设计、工艺、质量和安全等要求的工艺信息，生产数据等反映到分段结构图中，作为分段制作的唯一有效依据，在图面上模拟造船，把问题考虑在前面，改善施工条件，以减少船体建造现场工艺的工作量，为提高设计效率和施工效率创造条件。可以说，生产设计既是指导现场施工，又是为现场施工服务，这样一。

种双重关系处理起来并不容易，所以需要一个思想作为指导。为此，引进“生产导向”这个思想，即重视提高生产效率，降低生产成本，提倡节约性的设计，注重。

标准化设计。

设计人员拥有丰富的理论知识，施工人员拥有丰富的现场经验。设计人员要主动到现场去了解情况，根据设计要求和现场反馈进行问题分析，遇到特殊的问题必要时要通过实验，从数据理论的高度上对问题进行处理，然后优化船体结构节点，提高施工效率。

重视理论**优化船体结构节点。

在某船节点图册中对结构的偏移形式是两种规定：①在另一侧没有结构时，肘板偏移６～８在另一侧有结构时，肘板不偏移，焊接时开坡口。见图１、图２。

根据现场装配和焊接施工的实际情况，对该节点有以下四点问题进行思考：

１）在建模的工作中，不同的设计者对。

上面两种情况有不同的理解，导致在建模过程中，对同一种情况有不同的处理，见。

图３。暑ｌ一佣波有擂粹。

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图１节点图册肘板偏移。

辩橱瑚呀＿骺与鐾钢髯耋籀｝斌。

图化学品／成品油轮节点图册。

图３建模不同处理。

容术昌朱成平：船体结构节点优化设计。

某个肋位上下分段球扁钢不对应，原因是上面分段的球扁钢进行偏移，肘板没有偏移，而下面分段的球扁钢没有偏移，肘板有偏移，这样上下球扁钢不在同一线上，存在剪力。

在底部分段实肋板上的扶材，有的对加强筋进行了偏移，有的没有偏移，虽然。

肋板为数控下料，并有结构划线，可在现场装焊时，工人均按偏移处理，这就很难保证纵壁上的肘板装焊时肘板①与纵骨之间的距离，距离过大则需换板，两结构若重叠则导致该肘板需要现场切割，加大现场的作业量。

２）所以以上节点图册中所表示的两种情况，并没有完全表示出所有的情形，对不同的情况到底是肘板偏移还是扶材偏移，结构在什么时候可以偏移，什么时候不能偏移，没有统一的规定。

３）在某些船舶中尤其在客滚船上存在大量骨材（角钢或球扁钢）的腹板厚度小。

于１０，甚至为的骨材，如『１４

１２０若单纯以偏移一个定值处理，不可避免的出现肘板偏出球扁钢受力作用线的情况，导致在受力时出现扭转力矩，见图４，从而影响局部受力甚至降低局部结。构的强度。

己一１尸。图４肘板偏移产生扭矩。

４）根据公司目前的情况，肘板下料时只在要求深熔焊或全焊透的位置开坡口，对普通的肘板均不开坡口，而现场工人为施工的方便，达到焊接的要求，除特殊说明外，对肘板均以偏移处理，这就不可避免的出现第三种情况（即出现扭转力矩）的出现。

以上四个问题的解决的办法：

１）结构偏移主要是为了焊接时的方。

便，节省开坡口的时间。偏移量的大小与。

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该处焊角大小、结构强度（满足规范要求剪切面积和疲劳强度）等有关，不合理的偏移会产生剪力，对结构强度产生不利影响并且可能导致结构不能满足焊接的要。

求。广船的船舶由于骨材规格偏小，骨材。

面板宽度（ｄ）也偏小，生产建造时忽略扭。

转力矩的影响，结构的偏移值都按６～

ｒａｍ的范围来取。

２）结构的偏移只存在于骨材顶死连接的地方，且只相对于端部有角钢或球扁钢与之连接的情况，故当扶强材端部削斜时。

不应有偏移。

３）对于偏移，可以归结为一句话“有肘板则肘板偏移，无肘板则扶材偏移”，然而在现实的设计中球扁钢、扁钢、ｔ型材若顶死一般都有肘板与之连接，所以上面说的扶材一般就指扁钢，特殊情况例外。

如图５）。偏移。

图５扶强材连接的肘板偏移。

４）明确概念并清楚在不同情况的处理。

方法，对于节点图册上的两种情况的正确的理解应该是：

另一侧没有结构的情况。

肘板跟纵骨不在同一个平面上时，有两种处理方法减少硬点：即在肘板下方加骨材（一般为扁钢，且厚度至少为１０）或将肘板加长至纵骨跨距，且肘板偏移（如图。

射板背面加詈材。

肘板加长基纵昔跨距。

磐。图６肘板下面有加强不偏移。

肘板跟纵骨在同一个平面时，有多种。

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图７不同情况处理办法。

另一侧有结构的情况：

背面结构无论是型材还是板材，考虑。

到两侧结构的对应，肘板都不应该偏移（如图８）

不偏移ｌ不偏。

构件、丰。一ｌ

．．一。一。

图８对应结构的肘板不偏移，肘板若一边跟板有对接时，肘板不应ｌ

一一。该偏移（如图９）。

一一。一，，、一。

图９对接板的肘板不偏移。

联系现场工艺优化船体结构节点。

补板在船体设计当中作为散装件进行。

装配焊接的。在原来的建造工艺过程中，先装配壁板等组件，然后进行报验，接着焊接后进行报验，然后装配补板等散装件，然后进行报验，接着焊接散装件后进行报验（如图１０）

图１０补板安装工艺流程。

由于在壁板装配好和焊接完成之后，再装配补板，此时在壁板和平台板之间已经形成了一道焊缝。为了避免补板压到焊缝，需要在补板靠壁板面开坡口后再装配，然后在补板的背壁板面和平台板之间烧角焊（见图１１）

平台。童塑。

图１１原补板安装工艺。

现场工人觉得原来的工艺过程比较繁。

琐，因为在组件装配完成后报验一次，等报验合格后，才能进行焊接，然后散件装配时再报验一次合格后才做焊接，由于等待报验的时间比较久，而原来的工艺还需要二次报验，这样的节奏对现场生产效率影响极大，因此，现场工艺采取把补板坡口开在背壁板面，在装配的时候把补板一起装配，进行一次报验合格后，直接完成焊接工作。

了解现场反馈的情况之后，我们对工。

艺问题和现场做法做了调查和分析，做了。

以下４点思考：

１）现场希望减少装配、报验和焊接的次数，才能够提高生产效率，因此，需要优化工艺流程。

２）原来的建造工艺过程更多的是考虑到壁板和平台板之间的焊接质量，满足强度要求，而对散装件的焊接考虑较少。目前，船东对船体结构焊接的质量要求越来越高的情况下，由于补板的焊接质量而影响到对ｐｓｐ的要求的案例也发生过。

３）审视原来的焊接过程，先在壁板和平台板之间焊接形成了一道焊缝，补板开的坡口是否能够刚好和焊缝无隙连接？由于坡口角度的偏差和焊缝大小的偏差，多数情况下都会有一点间隙，这种焊接工艺不能说是十分完善。

４）现场工艺采取在补板背壁板面开坡。

容术昌朱成平：船体结构节点优化设计。

口，一次烧焊就完成补板和壁板焊接在壁板上，但是焊接的质量有没有问题，壁板和平台的强度是否满足要求，特别是水密舱壁上是否满足止漏焊段的要求？

以上４点问题的思考，经过理论**和研究后，得到了以下的解决方案：

１）减少现场装配和报验的次数能够极大地提高生产效率，因此，最好能够一次装配，一次报验，一次焊接。原来建造工艺的过程补板角焊和壁板角焊有一段焊缝是在同一位置的，如果这一段焊缝可以一次焊接完成，就解决了问题。

２）采取现场的工艺，最大的问题是壁板的焊接质量问题，如果直接采用开坡口的方法，那么壁板和平台板之间的焊接是不牢固的。所以，在设计补板的时候，采取离空３ｒａ的做法，使焊缝能够连接壁板和平台板，保证焊接的质量（如图１２）

补板。图１２优化后补板安装工艺。

３）补板背壁板面开４５。的坡口，使壁板。

的角焊和补板的角焊一次烧焊完成两道焊接工作，壁板和补板的角焊成为无间隙的焊缝，使焊接工艺更加完善。

４）壁板和补板重叠的板宽一般是５０ｍ在补板离空３ｍｍ后，这一段板宽延长ｎ５５比重叠的板宽多了５ｍ离空的３ｍｍ用于补板和壁板之间做填角焊，使焊接的质量更好。

现在，现场施工是连同补板一次装。

配，一次报验合格，然后焊接。壁板和平台板焊接那一段和原来一样，壁板和补板重叠那一段采用二氧化碳手工焊，两种焊接工作可以同时进行，一次焊接就完成所有的装配工作。原来的工艺和改进的工艺。

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经过测试对比，改进设计之后现场施工的。

生产效率比原来提高将近一半。

注重实验得到最佳的船体结构节。占。

一。些标准设计节点，随着船东对造船质量的要求日益严格后，原来的一些做法已经不适合当前的质量要求，所以需要改进原来的标准设计节点，从而方便现场的施工要求，满足船东的质量要求。以下是两个通过实验改进船体设计的例子：

１）防倾折边肘板的趾端形式。

防倾肘板的与面板连接的趾端一般离空１０ｍ进行包角焊，见图１３。寺ｌ０

一。ｊｉ一。

图１３防倾折边肘板形状。

原来的防倾折边肘板是根据防倾肘板的节点，直接倒圆弧后折边而成（如图１３）由于现在船东对焊接的质量要求严格之后，对防倾折边肘板的包角焊不太满意，原因是倒圆弧后折边挡住焊接的空间，工人进行包角焊时受到阻碍，影响了焊接的质量（如图１４）从现场拍出来的**可以看出，原来的防倾折边肘板直接倒圆弧后折边，可以包角焊的空间很小，焊接出来的效果不理想（如图１５）

图１４现场包角焊质量差。

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