摘要：在海洋资源调查和挖掘中，通常需要设置相应的操作平台，这个平台是一个钢结构，为了保证结构的稳定性和可靠性，钢结构加工设计工作需要严谨高效。结合工程实例，简要分析了海上平台钢结构加工设计。
关键词：海洋平台；钢结构；加工设计
一、海洋工程模块概述
模块化设计和制造的研究工作始于20世纪50年代末60年代初，随后得到越来越广泛的关注和研究。现在，模块化设计方法已经在机械、电工电了、船舶、建筑、电力、武器装备等行业中得到广泛应用，并取得了显著效益。
关于模块化的概念，虽然有众多的学者通过不同的视角对其做出了描述，但目前还没有形成统一的定义。可以按照以下几个方面进行理解：
模块化设计是综合考虑系统对象，把系统按功能分解成不同用途和性能的模块，并使接口标准化。选择不同的模块(必要时设计部分专用模块)以迅速组成能满足各种要求的系统的一种方法。
模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。
模块是一组同时具有相同功能和相同结合要素，而且具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但又能互换的单元。模块化产品是指其部分或全部由一组特定的模块在一定范围内组合而成的产品。模块化设计是基于模块的思想，将一般产品设计任务设计成模块化产品方案的设计方法。
随着全球经济一体化进程的全面发展和逐步深入，模块化设计带来的技术价值和经济效益已成为其蓬勃发展的源动力。越来越多的工程项目准备或已经开始使用海洋工程模块，这就对海洋工程模块的加工设计提出了新的挑战。
二、海洋工程模块的加工设计
1、风载荷计算
海洋平台在海上工作，受风荷载影响较大，所以必须考虑风荷载的作用。风载为水平力，假设作用于平台的同一面。风载分为工作状态风载和非工作状态风载，工作状态风载是指平台在正常工作情况下所能承受的最大计算风力。
2、波浪荷载计算
海洋上的结构物都直接遭受波浪袭击，受到波浪力的作用。对于海洋结构物来说，波浪荷载是一项主要的环境荷载。海浪在静水面附近的波浪力较大，减小这一区段结构尺寸，便可减小受力作用，导管架结构便是一个减小波浪力作用的较好结构形式。
3、建造方案
加工设计的建造方案主要包括分片预制方案，吊装方案等。建造方案的确定需要根据业主建造技术规格书，并结合场地实际建造能力进行确定，要求建造方案制定者具有较丰富的经验并对场地情况非常了解。预制方案一般用正造法或者反造法。正造法是在建造场地上放置垫敦，将甲板片放置于垫墩上建造，反造法是在车间里翻转建造，将甲板板平铺于水泥地上划线并翻转组对梁格，最后翻身，由于反造法不像正造法那样需要高度调整，划线也很容易，所以组对迅速，建造效率很高。
4、吊装方案
吊装方案是设计平吊吊点，确定吊点位置，并设计履带吊的行走路线和配重方案，计算吊机使用率等工作，用于指导起重作业将甲板片安装就位。吊装方案应用SACS软件进行结构计算，只需要分析平吊状态，平吊吊点也是用SOLIDWORKS建模以后导入ANSYS进行分析，保证强度、韧性满足安全要求。
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三、TEKLA软件在加工设计中的应用
1、Tekla Structure、的功能
Tekla Structure、的功能包括3D实体结构模型与结构分析完全整合、3D钢结构细部设计、3D钢筋混凝土设计、专案管理、自动ShopDrawing , BOM表自动产生系统。它是通过首先创建三维模型以后自动生成钢结构详图和各种报表。由于图纸与报表均以模型为准，而在三维模型中操纵者很容易发现构件之间连接有无错误，所以它保证了钢结构详图深化设计中构件之间的正确性。同时TEKLA自动生成的各种报表和接口文件(数控切割文件)，可以服务于整个工程。其协作属性使用户能够与多个用户同时对同一模型执行操作，提高了出图效率。
2、Tekla Structure、建模一般步骤
（1）填写工程属性(方便调用相关模板)。（2）导入库文件，包括使用的截面型材、材质、螺栓等。（3）导入文木模板、图形模板文件。（4）设置图纸布局，确定使用图纸的图框。（5）设置及确定软件中的坐标原点。（6）根据详细设计图纸确定定位轴线。（7）根据创建的轴线创建轴线视图，包括平面视图、立面视图。（8）创建各平面结构杆件，型材、管材等。（9）创建各立面结构杆件。（10）校核和修正模型数据。（11）应用系统节点及参数化节点根据详细设计的节点图纸进行模型的深化。（12）创建操作平台、设备底座、升高地板。（13）铺设甲板、格栅、花纹钢板。（14）创建栏杆、直梯、斜梯等附属结构。（15）巧校核和修正模型，并进行碰撞检查。
3、报表的使用
从模型可以自动生成某些报表，如螺栓报表、构件表面积报表、构件报表、材料报表。其中螺栓报表可以统计出整个模型中不同长度、等级的螺栓总量；构件表面积报可以根据它估算油漆使用量；材料报表可以估算每种规格的钢材使用量。报表能够服务于整个工程，是今后工程预算、工程管理的重要依据，用户可以根据自己的需要定制一些报表。
四、海洋工程钢结构模块化建造的意义
1、减少人工投入
机、管、电仪等与结构在地面交义施工，能明显缩短工期，加快项目进度；大部分附属构件可与甲板片一起涂装，提高涂装效率；很大程度避免了工人爬上爬下的工作量，提高了检验工作的效率。模块化建造有效地避免了作业空问狭小、拥挤的缺点，消除了高空搭建脚手架、靠体力传递跳板、架了管等过程，便于施工，降低了劳动强度，提高人工效率，减少人力投入。
2、提高质量的同时降低质量成本
低空焊接作业环境更好(如避风、预热等)，更有利于保证焊接质量。通过把现场建造活动更多地移至容易控制的制作车问中进行，这样既可在制作中进行及时、集中的检查，又可容易、及时地反馈经验和吸取教训，更容易保证建造质量；降低因分散检查或检查不到位而引起质量处理等发生的相关费用。
3、降低安全管理成本和施工风险成本
模块化建造能平行进行各个模块建造，大量减少现场的人员和施工活动，减少施工交义作业，减了现场的施工设备、临时厂房等设施，改善施工工作环境，降低施工风险。将部分高空作业转成地面，减少空问交互式作业量，大大降低安全风险，为施工人员提供了更为安全的作业环境，同时降低安全管理成本和施工风险成本。
4、统筹优化建造方案，降低总体建造成本
通过模块化建造，有利于统筹考虑，优选建造方案，降低总体工程造价。模块化建造在模块化设计中通过理顺生产设计、生产管理和现场施工及模块集成全过程管理之问的协调关系，从设备和材料采办的视角，整合各种优势资源，统筹考虑与当时各种资源和项目建设限制条件相适应的模块集成程度；并经过优选集成模块程度与配套的施工网络计划的合理方案，最终按综合风险小、总体工程造价最低的方案实施。
结语
海洋工程模块钢结构加工设计，在设计过程中占据着非常重要的地位，由于当前整体市场的低迷，如何降本增效成为各个公司非常重要的问题。通过使用TEKLA软件，设计过程中可以提高设计效率，降低设计成木，使人为所引起的错误降低到最低限度。施工中又可以保证施工精度，提高施工速度，增加企业竞争力。
参考文献
[1]崔燕.海工装备模块化建造的未来挑战[J].中国船检，2013. 9 : 78.
论文作者:魏建堂1甘自理2
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年4月上
论文发表时间:2018/10/8
标签：模块论文; 报表论文; 方案论文; 结构论文; 钢结构论文; 海洋工程论文; 模型论文; 《新材料·新装饰》2018年4月上论文;