模块化舱室设计建造方案的应用

朱敬燕，张扬

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

针对大型船舶具有人员密集、舱室众多的特点，传统的散装施工模式需进行优化革新，模块化舱室设计建造被提出来并开始研究其可行性。主要做法是选择结构背景规则的高级住舱，将其定义为一个独立的空间，形成一个模块，采用一体式设计、内场预装和实船快速化安装来实现减少施工周期和施工成本的目的，同时提高整体设计效果，更好的满足人员居住舒适性的需求。

1 传统舱室设计施工与模块化设计建造

1.1 传统舱室设计施工的现状

传统舱室施工模式通常由多工种交叉协作完成，需要生产运行部门统筹管理和协调各工种之间作业。舱室内装施工一般在船舶下水后开始，持续4～5 个月，施工周期较长。就施工作业类型而言，舱室施工一般包括：甲板敷料敷设、绝缘敷设、围壁板安装、天花板安装、电缆和系统管路布置、风管和布风器布置安装、围壁板插座开关布置、天花板灯具及附件安装、地板敷设、踢脚线顶角线安装、家具等设备安装等。当前随着船东对交船周期和建造施工质量要求越来越高，传统施工模式存在诸多问题和不确定因素：施工周期长、项目多，管理混乱；作业交叉、施工冲突，影响工程质量，易造成返工；限于5S 管理要求和施工人员熟练程度，施工过程浪费严重；材料现场切割产生粉尘和金属屑，施工环境恶劣；施工质量受施工管理、环境和施工人员熟练程度影响较大。

1.2 模块化设计建造的考虑

模块化设计建造是以舱室实船快速安装技术为最终研究目标的一次探索性研究，主要是以简化舱室建造流程，缩短舱室施工周期并提高建造质量为目的。模块化舱室建造方案的主要设计、施工内容有：舱室独立骨架设计，舱内电缆、通风管路布置和预留接口设计，舱室家具布置和设计选型，零部件和家具等的制造，工厂预组装，零部件、家具等的编号、拆解和打包，预埋件实船焊接，零部件、家具等的运输和吊装，实船安装。在实际施工过程中体现出明显的优势。

（1）将大量的实船作业转化为内场施工，减少船上交叉作业，便于现场施工管理，并能有效缩短舱室施工周期。

（2）现场作业仅为少量预焊件焊接和简单的零部件组装和家具定位安装，相对较为简单，对施工人员经验水平要求较低，提高了整体建造质量。

（3）应用了轻量化地板和围壁板方案，使得舱室整体重量有效降低，起到改善船舶稳性的作用。

（4）集成化家具、电缆、布风器的设计不仅方便实船安装，更有利于日后检修维护工作。

（5）减少了舱室的焊接打磨作业，大量使用螺栓连接，杜绝了材料的实船切割作业，有效降低施工公害，改善了实船的施工作业环境。

2 模块化设计建造过程

2.1 骨架的安装

整个骨架的安装基准点位于门框位置，骨架所有立式龙骨与门框平行，保证骨架垂直方向上的准确性。安装时以舱壁到龙骨外侧距离定位，在设计时需要考虑到龙骨的厚度、墙板与龙骨的间距等因素。由此确定整体骨架各个龙骨的位置。舱室整体骨架采用紧固件连接，所有紧固件打螺纹锁固胶固定。

图1 骨架安装示意图

图2 顶部吊装预埋件布置图

整体骨架根据甲板梁拱的倾斜趋势布置，安装时通过调整垫进行调平安装，骨架的安装需确保舱室内净高不小于2000mm。

骨架上方吊装天花板，后期实际施工过程中考虑到在极端使用环境下天花板安装骨架的强度问题，为增加天花板吊装骨架的刚性，在原有顶部吊装连接点设计的基础上，新增多个连接点。连接用的槽钢提前预焊在顶部甲板上。

2.2 甲板覆盖安装

目前实船甲板覆盖材料主要为甲板敷料、无接缝地坪等，模块化采用轻量化的瓦楞地板材料，由制作厂家预先制作完成备用。考虑船舶甲板的平整度不够好，在瓦楞板安装前先用橡胶垫块进行找平，然后用结构胶固定安装成型的瓦楞地板，表面铺设橡胶地板。

图3 瓦楞地板安装示意图

2.3 壁板、天花板的安装

墙体壁板的安装形式目前有A 型和C 型两种，根据不同处所的使用要求，采用不同的形式。模块化设计中采用C 型结构，方便拆卸维修，墙壁板与上下安装槽插接方式安装。天花板相互间采用插接方式连接，与骨架吊梁插接式连接。

图4 壁板安装示意图

图5 天花板安装示意图

图6 壁板、天花、地板安装图

2.4 电缆布置

骨架安装的时候已提前考虑了线槽的布置，安装壁板、天花板的同时，可进行舱内电缆的排布工作。

图7 线槽安装布置示意图

2.5 家具安装

壁板及天花板安装到位后，家具生产厂家根据舱室具体布置现场测量尺寸后生产，考虑上船进舱空间，采用拼装式家具上船后定位安装。

2.6 施工周期

根据实船施工安装得出模块化舱室设计建造方案与传统施工建造周期的对比表格可以看出，模块化舱室在施工周期上有一定优势，轻量化地板的安装方案由于其工艺简单，能够有效缩短地板的安装周期。但仍有较大的提升空间，主要原因分析如下：

（1）在独立骨架安装施工误差较大，与实船个别管路布置干涉造成临时更改或者返工，造成施工延误。

（2）灯具、电气设备和家具等的施工，由于设备的供货时间问题，未能做到内厂预装，编号后上船安装，所以施工周期与传统施工周期相同。

表1 施工周期对比表

模块化舱室设计建造方案缩短实船施工主要体现在舱室材料、设备的预装，编号后在实船上进行快速拼装和地板的轻量化制作施工实现，实船安装时由于设计误差和设备供货等原因，未能完全实现厂内预装的方案目标，造成施工周期无明显优势的情况。在以后的研究中通过设计经验总结、前期设计协调完善和供货时间保障等手段，确保模块化舱室内厂预装的完成，能更进一步降低舱室实船安装周期。

2.7 模块化舱室的主要特点

（1）模块化：将整个舱室作为独立模块，舱室内部又分为若干个模块。先在船上搭建独立骨架，后安装模块化地板、围壁板，最后安装拼装式家具。

（2）轻量化：地板选用的瓦楞复合板具有质轻、高强、施工方便快捷、抗震、防火、防雨、寿命长、免维护等特点。同时减重3.5Kg/m2。轻量化围壁板表面板材用铝板代替镀锌钢板，蜂窝芯选用小孔蜂窝芯。面密度由现船墙板的12.1Kg/m2降到7.3 Kg/m2。

（3）集成化：电气集控系统选用智能房控系统，具体操作可在集控屏上实现对整个房舱的灯光场景进行自定义，对房间温度进行调节等。书柜上方安装电气集控箱，舱室所有可转接设备线路都从电气箱引出。达到整个舱室预布电气接口，可实现快速与船上线路连接。家具和设备等的集成，例如茶吧内集成小型冰箱，电视柜内集成电子鞋柜等。

（4）低公害化：考虑实船在航行过程中的摇晃可能会较剧烈，此次骨架各部连接点都与船体进行了烧焊连接，焊点数量仅20 余处，相比传统施工工艺大幅减少，此外基本取消打磨作业，符合低公害化施工要求。

3 总结

在目前进行的研究中，虽然模块化舱室设计建造与传统施工相比有着一定优势，但在施工过程与设计方案还有较大差距，其缺点与不足主要体现在：

（1）在实际施工过程中，考虑在极端环境中的骨架整体强度问题，新增较多的骨架连接件，造成独立骨架与船体结构连接件过多；虽有部分弹性连接，但模块化舱室的独立性不明显，与船体结构目前仍然主要为刚性连接，振动噪声降低的效果不明显。独立骨架在实际施工阶段由于设计误差和舱内部分管路布置的问题，造成施工中的现场修改，对施工周期产生一定影响。

（2）设计方案中并未将卫生单元作为模块化舱室的一部分，后期将卫生单元作为模块化舱室的组成部分，可更有效地降低设计和建造施工过程中的工作量。

本文介绍的模块化舱室设计建造是对传统舱室施工的一次革新，并在实船上进行了应用验证，为舱室快速建造奠定了基础。但本方案还有很多方面需要完善，例如，舱室独立骨架的设计，舱室和部分家具的标准化设计，内厂预组装及安装工艺的优化，建造管理和配套的提升等。随着在后续船型的进一步研究和探索，模块化舱室安装技术将得到进一步完善，从而实现船舶舱室快速安装的要求。