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摘要：近几年，随着我国市场经济的迅速发展，船舶行业也得到了较好的发展，在科技时代背景下，船舶建造行业也面临着较大的挑战，对船舶的制造速度和制造质量提出了更高的要求。在确保船舶制造质量的同时，借助何种手段，缩减制造速度是当前船舶制造企业首要解决的难题。全球范围内的造船大国，仅创建了大量的数字化造船体系。
关键词：船舶钢结构；优化设计方法；应用实践
1船舶钢结构优化设计概述
船舶钢结构优化设计是指能够满足其强度、刚度、稳性、频率和建造等约束条件下，借助计算机编程和数学方法，对船舶的形式、布局和尺寸等结构参数进行优化，使船舶结构重量、布局等目标值达到一种最优化的技术。船舶结构优化设计是基于船舶结构与水介质耦合动力学等知识，用以改善船舶的运动性能和结构安全性等，其优化的目标是追求最小的重量结构，满足最优的动力或静力形态特性，设计和建造出最合理的船舶框架形式和结构尺寸，在满足强度、稳性、频率等设计约束条件基础上得出一个在力学性能、工艺性能、经济性能以及使用性能等方面的最优设计方案。
2船舶钢结构设计的设计理念
对于船舶钢结构的设计首先就要对其设计理念、建设内容进行具体的分析。这最先要分析船舶将来进行任务的总量。船舶结构的工程量十分巨大，在通常条件下，它是多种工程建设的一个基础性、综合性的工作，为此，船舶的设计过程当中涉及到了一些其它的专业，因此，在进行船舶设计时，一定要做好充足的准备工作。一方面要对船舶结构设计施工过程当中的具体条件展开分析，并且根据现实的情况，制定出具体且科学的实施方案和建设要点等，并且，更应该对船舶的造型进行图纸设计；另一方面要同管理者进行交流沟通，根据管理造船的详细过程进行严格的管理，这方面主要包含着建造图纸的设计、辅助性方案设计、准备工作以及管理施工的进行。
3船体钢结构设计的设计要求
船体钢结构设计一定要具备使用性，并且在保障船舶航行安全的情况下，进行具体的外观设计、美化。船舶在海洋当中安全航行是进行一切工作的重要保障，在设计过程当中，一定要确保船舶的稳固性，符合力学建设的原理，并且要对海洋环境进行分析，要对航海過程当中的气候、水文条件展开充分的考虑，使其能够更好的对航海过程当中的极端性天气具有足够的准备。设计船舶一定要进行全面性的考虑，实现建设的科学性。
更好的实现结构稳定是设计所需要的技术能力一定要做好配合，在进行建造时一定要保证建造材料的质量。比如，船舶建设使用的板材一定要足够的适应船体的弯曲度，厚度适中。不能为了过度追求成本而使用残次的材质。
设计过程当中必须高度重视设计角度，并且将其充分纳入参考系统当中，船舶的船体、以及甲板等部位的设计一定要按照现实的装载要求进行科学的设计，做到人员以及货物能够被充分的空间所包纳，并且也应该考虑到船舶的安全性以及舒适度。
4钢结构优化设计方法及其实践应用
4.1钢结构滑移、顶升施工技术
整体顶升施工技术是一项成熟的钢结构与大型设备安装技术，它集机械、液压、计算机控制、传感器监测等技术于一体，解决了传统吊装工艺和大型起重机械在起重高度、起重重量、结构面积、作业场地等方面无法克服的难题。顶升方案的确定，必须同时考虑承载结构（永久的或临时的）和被顶升钢结构或设备本身的强度、刚度和稳定性。要进行施工状态下结构整体受力性能验算，并计算各顶点的作用力，配备顶升或提升千斤顶。对于施工支架或下部结构及地基基础应验算承载能力与整体稳定性，保证在最不利工况下足够的安全性。施工时各作用点的不同步值应通过计算合理选取。
顶升方式选择的原则，一是力求降低承载结构的高度，保证其稳定性；二是确保被顶升钢结构或设备在顶升中的稳定性和就位安全性。确定顶升点的数量与位置的基本原则是：首先保证被顶升钢结构或设备在顶升过程中的稳定性；在确保安全和质量的前提下，尽量减少顶升点数量；顶升设备本身承载能力符合设计要求。顶升设备选择的原则是：能满足顶升中的受力要求，结构紧凑、坚固耐用、维修方便、满足功能需要。
4.2钢结构优化设计与物联网应用技术
在钢结构施工过程中应用物联网技术，改善了施工数据的采集、传递、存储、分析、使用等各个环节，将人员、材料、机器、产品等与施工管理、决策建立更为密切的关系，并可进一步将信息与BIM模型进行关联，提高施工效率、产品质量和企业创新能力，提升产品制造和企业管理的信息化管理水平。主要包括以下内容：
（1）搭建必要的网络、硬件环境，实现数控设备的联网管理，对设备运转情况进行监控，提高设备管理的工作效率和质量。
（2）将物联网技术收集的信息与BIM模型进行关联，不同岗位的工程人员可以从BIM模型中获取、更新与本岗位相关的信息，既能指导实际工作，又能将相应工作的成果更新到BIM模型中，使工程人员对钢结构施工信息做出正确理解和高效共享。
（3）打造扎实、可靠、全面、可行的物联网协同管理软件平台，对施工数据的采集、传递、存储、分析、使用等环节进行规范化管理，进一步挖掘数据价值，服务企业运营。
4.3钢结构智能测量技术
钢结构智能测量技术是指在钢结构施工的不同阶段，采用基于全站仪、电子水准仪、GPS全球定位系统、北斗卫星定位系统、三维激光扫描仪、数字摄影测量、物联网、无线数据传输、多源信息融合等多种智能测量技术，解决特大型、异形、大跨径和超高层等钢结构工程中传统测量方法难以解决的测量速度、精度、变形等技术难题，实现对钢结构安装精度、质量与安全、工程进度的有效控制。
5船舶钢结构设计今后的优化措施
5.1缩短坞期是进行船舶制造最为根本的条件
要更好的对船舶的建造过程进行具体、详细的策划，并且依靠计算机进行模拟，并且对于船舶各个部分的制造进行分段划分，在进行有效地分析基础上，完成对于船舶整体的焊接设计。优化坞内的总体吊装，以此提高吊装的效率。
5.2对船舶进行分段的预舾装以及预涂装
大中型船舶的压载舱的可用空间十分窄小，由首到尾的过渡区间仅仅只有一米，在进行分段设计时很难更好的展开施工建设，并且在进行建设时，不安全因素也逐步增加，因此，要高度重视对于壳舾涂一体化的建设。
5.3大型船舶合理规划船坞的快速搭载工作
船舶当中的槽形舱壁作为一个独立的部分，它不受到船舶的船体形状的影响，因此，能够把双层底以及舱壁当中单独的的总段最先进行建筑，最后把舷侧进行分段向后进行整组。
5.4重视关键疲劳节点部位的施工质量的提高。
这里的关键疲劳节点主要包括舱口围板的前端终止点以及纵向舱口围板开孔等，它们这些部位最容易产生疲劳，因此，要提高这些节点的材料质量。
结论：
伴随着船舶设计结构朝着大型化、复杂化的方向发展，船舶钢结构的优化设计逐渐得到人们的重视。在船舶结构设计中应该结合实际的建造需求，优化设计方式，节省建造成本，提高船舶的应用效率。所以在进行船舶刚结构的设计时，一定要坚持科学合理的设计观念，为今后船舶的设计做出一个规范性的指导，最终实现在进行船舶结构建设时降低成本以及提高船舶质量的目标。
参考文献：
[1]胡志斌，王彦峰.模块化建筑的设计特点及其可操作性[J].知识经济，2010，（16）.
[2]俞宝达，俞宝明.从模块化建筑到模块化施工[J].浙江建筑，2013，30（5）.
[3]童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准出版社，2009.
[4]青木昌彦.模块化：新产业结构的本质[J].经济社会体制比较，2012，（2）.
关键词：船舶钢结构；优化设计方法；应用实践
1船舶钢结构优化设计概述
船舶钢结构优化设计是指能够满足其强度、刚度、稳性、频率和建造等约束条件下，借助计算机编程和数学方法，对船舶的形式、布局和尺寸等结构参数进行优化，使船舶结构重量、布局等目标值达到一种最优化的技术。船舶结构优化设计是基于船舶结构与水介质耦合动力学等知识，用以改善船舶的运动性能和结构安全性等，其优化的目标是追求最小的重量结构，满足最优的动力或静力形态特性，设计和建造出最合理的船舶框架形式和结构尺寸，在满足强度、稳性、频率等设计约束条件基础上得出一个在力学性能、工艺性能、经济性能以及使用性能等方面的最优设计方案。
2船舶钢结构设计的设计理念
对于船舶钢结构的设计首先就要对其设计理念、建设内容进行具体的分析。这最先要分析船舶将来进行任务的总量。船舶结构的工程量十分巨大，在通常条件下，它是多种工程建设的一个基础性、综合性的工作，为此，船舶的设计过程当中涉及到了一些其它的专业，因此，在进行船舶设计时，一定要做好充足的准备工作。一方面要对船舶结构设计施工过程当中的具体条件展开分析，并且根据现实的情况，制定出具体且科学的实施方案和建设要点等，并且，更应该对船舶的造型进行图纸设计；另一方面要同管理者进行交流沟通，根据管理造船的详细过程进行严格的管理，这方面主要包含着建造图纸的设计、辅助性方案设计、准备工作以及管理施工的进行。
3船体钢结构设计的设计要求
船体钢结构设计一定要具备使用性，并且在保障船舶航行安全的情况下，进行具体的外观设计、美化。船舶在海洋当中安全航行是进行一切工作的重要保障，在设计过程当中，一定要确保船舶的稳固性，符合力学建设的原理，并且要对海洋环境进行分析，要对航海過程当中的气候、水文条件展开充分的考虑，使其能够更好的对航海过程当中的极端性天气具有足够的准备。设计船舶一定要进行全面性的考虑，实现建设的科学性。
更好的实现结构稳定是设计所需要的技术能力一定要做好配合，在进行建造时一定要保证建造材料的质量。比如，船舶建设使用的板材一定要足够的适应船体的弯曲度，厚度适中。不能为了过度追求成本而使用残次的材质。
设计过程当中必须高度重视设计角度，并且将其充分纳入参考系统当中，船舶的船体、以及甲板等部位的设计一定要按照现实的装载要求进行科学的设计，做到人员以及货物能够被充分的空间所包纳，并且也应该考虑到船舶的安全性以及舒适度。
4钢结构优化设计方法及其实践应用
4.1钢结构滑移、顶升施工技术
整体顶升施工技术是一项成熟的钢结构与大型设备安装技术，它集机械、液压、计算机控制、传感器监测等技术于一体，解决了传统吊装工艺和大型起重机械在起重高度、起重重量、结构面积、作业场地等方面无法克服的难题。顶升方案的确定，必须同时考虑承载结构（永久的或临时的）和被顶升钢结构或设备本身的强度、刚度和稳定性。要进行施工状态下结构整体受力性能验算，并计算各顶点的作用力，配备顶升或提升千斤顶。对于施工支架或下部结构及地基基础应验算承载能力与整体稳定性，保证在最不利工况下足够的安全性。施工时各作用点的不同步值应通过计算合理选取。
顶升方式选择的原则，一是力求降低承载结构的高度，保证其稳定性；二是确保被顶升钢结构或设备在顶升中的稳定性和就位安全性。确定顶升点的数量与位置的基本原则是：首先保证被顶升钢结构或设备在顶升过程中的稳定性；在确保安全和质量的前提下，尽量减少顶升点数量；顶升设备本身承载能力符合设计要求。顶升设备选择的原则是：能满足顶升中的受力要求，结构紧凑、坚固耐用、维修方便、满足功能需要。
4.2钢结构优化设计与物联网应用技术
在钢结构施工过程中应用物联网技术，改善了施工数据的采集、传递、存储、分析、使用等各个环节，将人员、材料、机器、产品等与施工管理、决策建立更为密切的关系，并可进一步将信息与BIM模型进行关联，提高施工效率、产品质量和企业创新能力，提升产品制造和企业管理的信息化管理水平。主要包括以下内容：
（1）搭建必要的网络、硬件环境，实现数控设备的联网管理，对设备运转情况进行监控，提高设备管理的工作效率和质量。
（2）将物联网技术收集的信息与BIM模型进行关联，不同岗位的工程人员可以从BIM模型中获取、更新与本岗位相关的信息，既能指导实际工作，又能将相应工作的成果更新到BIM模型中，使工程人员对钢结构施工信息做出正确理解和高效共享。
（3）打造扎实、可靠、全面、可行的物联网协同管理软件平台，对施工数据的采集、传递、存储、分析、使用等环节进行规范化管理，进一步挖掘数据价值，服务企业运营。
4.3钢结构智能测量技术
钢结构智能测量技术是指在钢结构施工的不同阶段，采用基于全站仪、电子水准仪、GPS全球定位系统、北斗卫星定位系统、三维激光扫描仪、数字摄影测量、物联网、无线数据传输、多源信息融合等多种智能测量技术，解决特大型、异形、大跨径和超高层等钢结构工程中传统测量方法难以解决的测量速度、精度、变形等技术难题，实现对钢结构安装精度、质量与安全、工程进度的有效控制。
5船舶钢结构设计今后的优化措施
5.1缩短坞期是进行船舶制造最为根本的条件
要更好的对船舶的建造过程进行具体、详细的策划，并且依靠计算机进行模拟，并且对于船舶各个部分的制造进行分段划分，在进行有效地分析基础上，完成对于船舶整体的焊接设计。优化坞内的总体吊装，以此提高吊装的效率。
5.2对船舶进行分段的预舾装以及预涂装
大中型船舶的压载舱的可用空间十分窄小，由首到尾的过渡区间仅仅只有一米，在进行分段设计时很难更好的展开施工建设，并且在进行建设时，不安全因素也逐步增加，因此，要高度重视对于壳舾涂一体化的建设。
5.3大型船舶合理规划船坞的快速搭载工作
船舶当中的槽形舱壁作为一个独立的部分，它不受到船舶的船体形状的影响，因此，能够把双层底以及舱壁当中单独的的总段最先进行建筑，最后把舷侧进行分段向后进行整组。
5.4重视关键疲劳节点部位的施工质量的提高。
这里的关键疲劳节点主要包括舱口围板的前端终止点以及纵向舱口围板开孔等，它们这些部位最容易产生疲劳，因此，要提高这些节点的材料质量。
结论：
伴随着船舶设计结构朝着大型化、复杂化的方向发展，船舶钢结构的优化设计逐渐得到人们的重视。在船舶结构设计中应该结合实际的建造需求，优化设计方式，节省建造成本，提高船舶的应用效率。所以在进行船舶刚结构的设计时，一定要坚持科学合理的设计观念，为今后船舶的设计做出一个规范性的指导，最终实现在进行船舶结构建设时降低成本以及提高船舶质量的目标。
参考文献：
[1]胡志斌，王彦峰.模块化建筑的设计特点及其可操作性[J].知识经济，2010，（16）.
[2]俞宝达，俞宝明.从模块化建筑到模块化施工[J].浙江建筑，2013，30（5）.
[3]童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准出版社，2009.
[4]青木昌彦.模块化：新产业结构的本质[J].经济社会体制比较，2012，（2）.