关于船舶液罐施工的大型临时脚手架风雨棚的研究与应用
时间：2020-12-15 08:02:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：构建了一种由脚手架、钢结构预盖与三防布组成的大型风雨棚，以供船舶建造中液罐施工使用。通过严谨的设计，满足了液罐施工对环境中风、雨、雪等气候及湿度的要求。经有限元软件计算表明，风雨棚整体结构满足自身强度及棚内施工要求，在控制成本的基础上为生产提供了有力保障。
关键词：脚手架；风雨棚；施工环境；液罐绝缘
1、引言
当前船舶建造，尤其是船舶特殊区域建造（如发泡式液罐等）对施工环境要求越来越高（如温度为5-40℃之间、环境湿度小于80%等要求），裸露的施工场地已无法满足这类产品建造的要求。往常的做法是将即有的施工场地或厂房进行改造，以满足施工要求。临时改造施工场地或厂房往往会影响生产计划、增加大量改造成本的投入，且改造后的施工场地或厂房的尺寸相对固定，不一定适应后续的产品生产要求。
大型临时脚手架风雨棚（目前在用风雨棚的轮廓尺寸为60m*45m*21m）是一种既能满足现场施工环境要求，又具有较强适应性和多用性的大型保障结构。
2、风雨棚建设方案
2.1脚手架风雨棚的组成
脚手架风雨棚结构主要由脚手架钢管、钢质顶盖以及三防布组成，如室内的施工环境，保障施工现场的温度、湿度等条件。同时具有较强抗外力能力（如风力、碰撞力等）。
临时风雨棚脚手架墙体为四面封闭结构，其结构有以下特点：
1、主体结构材料来源广，可以利用现有资源（如脚手钢管、扣件、槽钢等）。
2、承载能力大，脚手架墙体有效载荷超过200T。
3、稳定性高，底部用槽钢固定，能有效防止脚手架墙体整体偏移。
4、维修便捷，需要维修区域的脚手钢管能即时更换。
5、搭设灵活，脚手架墙体能有效适应施工场地面积及水平度的变化。
6、投入成本低，脚手架墙体的组成材料可重复使用，且拆除后不影响搭设场地的后续应用。
7、墙体通风与否调整简易，三防布上设计有毡布和用于绑扎的小孔，需要通风时可以将三防布绑扎起来。
临时风雨棚顶盖为全宽钢结构，能够有效覆盖风雨棚脚手架墙体上部敞开区域，单独使用时与临时性支撑管（柱）配合使用，可满足单元组装、小型分段、设备保护及其它防风、防雨要求。其结构有以下特点：
1、顶盖单片（15米×45米×3.2米）桥式结构，最大跨度45米，能适用于宽度30米-45米之间的临时墙体或支撑，结构稳定，便于吊装。
2、考虑到起吊安全性，顶盖设计每片15米×45米，拱高3.2米。
3、考虑公司现有建造液货类产品，顶盖部分挖空，长度3.6米，宽度6.1米，高度2米。
4.顶盖设有限位板，定位时无需装配和连接，利于快速吊装和卸下，减少吊装工时和待工工时，且能有效防止顶盖发生位移。
5.顶盖设计方正，多片可以组合使用，无需特定匹配顺序，具有很强的通用性。
6.顶盖顶部和端部设计采光板全覆盖，满足防雨和透光要求。
7.顶盖单片设计8处10吨吊马。
8.顶盖设计为全钢结构，主体为18#32字钢，挖空部分采用22b#工字钢加强。
9.相邻顶盖接缝处设有防雨结构。
10.顶盖设有维修通道及活络人孔盖，满足日常使用顶上维护。
临时风雨棚顶盖脚手架墙体表面覆盖三防布，三防布四周之间通过开孔绑扎固定，利用毡布密封开孔区域，保证外部防风、防雨以及风雨棚内部温度、湿度要求。
2.2脚手架风雨棚强度计算
临时风雨棚强度计算根据设计图纸理想化建模，坐标系采用卡迪尔坐标，x轴为长度方向，Y轴为宽度方向，z轴为高度方向，向上为正。模型中各杆件采用beam模拟，边长200mm。
载荷和边界条件：
模型仅考虑7级工作风况下风载荷和自重载荷，脚手架墙体重量约141t，顶盖重量约161t。7级风速17.1m/s，7级风压P=0.613V
=180Pa。
工况一：风朝X正方向吹；
工况二：风朝Y负方向吹；
风雨棚脚手架墙体和顶盖受力平均施加到每个迎风面的节点上。
许用应力：
材料δs：235MPa，安全系数取N=1.35，则[δ e]=235/1.35=174MPa计算结果：
模型计算附图：
2.3脚手架风雨棚使用方式
临时风雨棚为船舶大型中间产品（液罐）建造过程中的保障设施，配合场地起重设施使用时应遵循以下流程。
1、利用吊车将临时风雨棚4块顶盖由脚手架墙体吊下，放置于周边场地；
2、將液罐吊人风雨棚内；
3、将顶盖吊上风雨棚墙体；
4、液罐绝缘施工结束后，顶盖由脚手架墙体吊离；
5、吊出液罐后，将顶盖吊回风雨棚脚手架墙顶，以节约生产场地。
3、风雨棚使用效益
通过合理的设计、计算，规范的使用管理，临时脚手架风雨棚已经保障公司6艘VLGC船发泡式液罐绝缘施工24只，有效的缓解了公司涂装车间压力，为公司重要产品按期交付打下了坚实的基础。鉴于临时脚手架风雨棚使用效果，公司未来拟在其他区域搭建更多的临时脚手架风雨棚，以保障公司越来越多LNG、LEG等船型的液罐施工作业。
4、结束语
在船市低迷的国际大环境下，企业要在低谷中谋生存、求发展，就必须做到降本增效。为响应集团公司转型发展的号召，近年来公司承接船舶向多样化、高附加值型积极发展。承接各型船之间的差异性对承建方的工艺工法改进提出了更高的要求。本项研究的应用，在控制成本的前提下，满足了各型液化气船建造中最为关键的液罐绝缘施工过程对环境的极高要求，为公司承接更多高附加值船型提供了保障与信心，相信在各类推陈出新的工艺工法的助力下，公司必将能够实现走出船市低谷、对世界先进船企进行弯道超车的目标。
