项目四钢质船舶规范法结构设计.pptx
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项目四 钢质船舶规范法结构设计(4)组合型材的剖面设计
3）型材稳定性条件
型材腹板高而薄或面板过宽时， 型材腹板高而薄或面板过宽时，往往面板由于弯 曲压应力作用或腹板受过大的剪切作用而局部失 去稳定性， 去稳定性，因此型材的尺寸搭配应满足这种局部 稳定性的要求。 稳定性的要求。 要求腹板高厚比h/t＜ ，否则应设置加强筋， 要求腹板高厚比 ＜75，否则应设置加强筋， 长江实船h/t=50~60。 长江实船 。 经稳定性计算， 型材面板宽厚比 型材面板宽厚比b/δ＜ ， 经稳定性计算，T型材面板宽厚比 ＜36，实 际可取b=（ 际可取 （10~20）δ，折边型材减半。 ） ，折边型材减半。 h、b、t、δ的规定如图 所示。 的规定如图5-8所示 、 、 、 的规定如图 所示。
2．设计步骤 ．
型材的剖面设计，就是确定型材剖面尺寸， 型材的剖面设计，就是确定型材剖面尺寸，使型材 满足强度、刚度及稳定性要求。 满足强度、刚度及稳定性要求。 现结合实例，说明组合型材剖面的设计步骤。 现结合实例，说明组合型材剖面的设计步骤。 某长江客货轮， 某长江客货轮，甲板纵桁所必须的剖面模数 W=404cm3，惯性矩 ，惯性矩I=7780cm4，甲板纵桁跨长 ， l=7.7m，载荷的平均宽度b 2.35m， l=7.7m，载荷的平均宽度b = 2.35m，设计型材剖面 尺寸。 尺寸。
⑤确定面板尺寸 面板剖面积： 面板剖面积：
w h × t 404 30 × 0.6 f1= − = − = 13.5 − 4 = 9.5 cm 2 h k 30 4.5
⑥决定面板尺寸
δ = (1.2 ~ 2)t = 7.2 ~ 12 mm, 实取δ =8mm
950 b= = = 119 mm, 实取b = 120 mm δ 8 f1
1.首先确定腹板尺寸。 首先确定腹板尺寸。
项目四 钢质船舶规范法结构设计(9) 总纵强度的要求
2. 船长大于或等于 船长大于或等于50m时，船舯剖面对水平中和轴 时 的惯性矩I应不小于按下式计算所得之值 应不小于按下式计算所得之值： 的惯性矩 应不小于按下式计算所得之值： I =3.5W0L×10-2 cm2·m2 × 式中： 船中剖面模数， 式中：W0——船中剖面模数，cm2·m，按上式计算； 船中剖面模数 ，按上式计算； 3. 船长大于或等于 船长大于或等于80m时，船舶尚应按规定对总纵 时 弯曲强度及屈曲强度进行校核。 弯曲强度及屈曲强度进行校核。
计算静水弯矩Ms和静水剪力 时载荷的符号规定 计算静水弯矩 和静水剪力Fs时载荷的符号规定， 和静水剪力 时载荷的符号规定， 向下的载荷取为正值，向上的载荷取为负值， 向下的载荷取为正值，向上的载荷取为负值，从 尾端向船首沿船长积分。静水弯矩、 尾端向船首沿船长积分。静水弯矩、静水剪力的 符号(正 规定见下图。 符号 正、负)规定见下图。为方便记忆，可总结 规定见下图 为方便记忆， 使梁单元逆时针转动的截面剪力为正， 为，使梁单元逆时针转动的截面剪力为正，使梁 单元发生中拱变形的截面弯矩为正。 单元发生中拱变形的截面弯矩为正。
•波浪附加弯矩 波浪附加弯矩WM沿船长的假定分布如下图所示 波浪附加弯矩 沿船长的假定分布如下图所示
•波浪附加剪力 波浪附加剪力FW(+)（中拱）、 ）、FW(－)（中垂）按下式计 波浪附加剪力 （中拱）、 － （中垂） 算：
FW(+)=αF K1K2LB kN FW(－) =αF K1LB kN － 式中： 系数， 式中：K1——系数，K1 =(1423+7.55L－0.1L2) 系数 － ×10-3 K2——系数，K2= 0.5+0.5Cb； 系数， 系数 ； L、B、Cb——同上； 同上； 、 、 同上 αF——航区波高修正系数，A级航区取 ，B级航区 航区波高修正系数， 级航区取 级航区取1.0， 级航区 航区波高修正系数 级航区取0.07； 取0.45，C级航区取 ， 级航区取 ； 波浪附加切力FW沿船长的假定分布如下图所示： 沿船长的假定分布如下图所示： 波浪附加切力 沿船长的假定分布如下图所示
钢质船舶规范法结构设计(1)
§ 4.1 了解规范的适用范围
《钢质内河船舶建造规范》 《内河小型船舶建造规范》 《内河高速船入级与建造规范》
4.1 了解规范的适用范围
一、船舶航区划分 1. 设计前必须明确航行区域。 2. 我国通航的内河水系，包括江、河、湖泊和水库， 根据分布、水文、气象等实际情况，可划分为 A， B，C三级航区 3. 其中某些水域又依据水流湍急情况，又划分为急 流航段，即J级航段。
航区级别 A级 航 行 区 域 自江阴的黄田港以下至吴松口，包括横沙岛以 内水域 1.长江—自江阴的黄田港至涪陵李渡长江大桥 2.黄浦江—自分水龙王庙经闵行至吴淞口 3.淮河-—自正阳关至洪泽湖 4.赣江—自南昌至都阳湖 5.湘江一一自株州以下至洞庭湖 6.洪泽湖、高邮湖、邵泊湖、太湖、巢湖、鄱 阳湖、洞庭湖以及类似的大型水库 1.长江—自宜昌以上 2.黄浦江—自分水龙王庙以上 3.淮河-—正阳关以上 4.赣江—自南昌以上 5.湘江一一自株州及其以上 6.源水、资水、澧水、汉水、嘉陵江、岷江、 乌江以及A、B级没有提到的其他长江水系支流 计算波高×计 算波长（m） 2.5×30 波高范围（m） 1.5以上至2.5
比如在计算构件剖求的剖面模数和惯性 矩为连带板的最小要求值； 普通骨材的带板宽度取骨材间距； 强骨材带板宽度取强骨材跨距的1/6，但不大于负荷 平均宽度，亦不小于普通骨材间距。 若骨材仅一侧有带板时，则带板宽度取上述规定的 50%。 当骨材不直接与板相连时，要求的剖面模数和惯性 矩仅为骨材不含带板的最小要求值。
作业
波高范围是不同的。 《内规》规定，计算半波高，A级航区r＝1.25m， B级航区r＝0.75m，C级航区r＝0.25m。
表4-1
各级航区的计算波浪尺度和波高范围 详细的航区划分可参考中华人民共和国海事局《内河 船舶法定检验技术规则》关于内河航区分级的规定
钢质船舶规范法结构设计(2)外板及内底板
t =a（αL＋βs＋γ） mm L—船长，m； s——肋骨或纵骨间距，m； a——航区系数，A级航区船舶取a＝1，B级航区船
舶取a＝0.85，C级航区船舶取a＝0.7； α、β、γ——系数，按骨架型式由表4-5选取。
表4-4 α、β、γ系数的取值
骨架型式 α
β
γ
纵骨架式 0.066
4.5
-0.8
一、 外板的组成和作用
二、外板的受力
1.总纵弯曲应力： 船底板承受总纵弯正应力；舷侧板是船体梁的腹
板，承受总纵弯曲剪应力和沿型深变化的正应力。
2.横向荷载：
直接承受舷外水压力、舱内液体压力，使板格产生局 部弯曲。
横荷重——船体骨架发生局部弯曲 3.波浪砰击力：
船在波浪中航行时，升沉和纵摇——首部船底出 水，其重新入水之际，会发生严重的砰击，过高的砰 击压力使首部外板及其骨架破坏，甚至会出现总纵强 度的不足。
三、外板尺寸
1. 外板设计：确定不同部位的板厚 2. 特点：厚度沿全船变化——各处外板作用、受力
不同 3. 板厚分布规律： （1）沿船长方向：******如图4一2所示 把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：
把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：
1. 中部0.4 L范围内的外板厚度主要由总 纵强度及板格局部强度决定
横骨架式 0.076
4.5
-0.4
② 按局部强度要求，船底板厚度t不小于按下式计算所得之值：
t 4.8s d r
式中：d——吃水，m； s——肋骨或纵骨间距，m； r——半波高，m，按航区确定。
船底板厚度取①②的大者，但无论如何不应小于最小厚度tmin； 【《内规》规定，船底板在任何情况下，厚度不得小于3.0mm】
舶取a＝0.85，C级航区船舶取a＝0.7； α、β、γ——系数，按骨架型式由表4-5选取。
表4-4 α、β、γ系数的取值
骨架型式 α
β
γ
纵骨架式 0.066
4.5
-0.8
一、 外板的组成和作用
二、外板的受力
1.总纵弯曲应力： 船底板承受总纵弯正应力；舷侧板是船体梁的腹
板，承受总纵弯曲剪应力和沿型深变化的正应力。
2.横向荷载：
直接承受舷外水压力、舱内液体压力，使板格产生局 部弯曲。
横荷重——船体骨架发生局部弯曲 3.波浪砰击力：
船在波浪中航行时，升沉和纵摇——首部船底出 水，其重新入水之际，会发生严重的砰击，过高的砰 击压力使首部外板及其骨架破坏，甚至会出现总纵强 度的不足。
三、外板尺寸
1. 外板设计：确定不同部位的板厚 2. 特点：厚度沿全船变化——各处外板作用、受力
不同 3. 板厚分布规律： （1）沿船长方向：******如图4一2所示 把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：
把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：
1. 中部0.4 L范围内的外板厚度主要由总 纵强度及板格局部强度决定
横骨架式 0.076
4.5
-0.4
② 按局部强度要求，船底板厚度t不小于按下式计算所得之值：
t 4.8s d r
式中：d——吃水，m； s——肋骨或纵骨间距，m； r——半波高，m，按航区确定。
船底板厚度取①②的大者，但无论如何不应小于最小厚度tmin； 【《内规》规定，船底板在任何情况下，厚度不得小于3.0mm】
钢质船舶规范法结构设计(2)外板及内底板
t 5.5s h
3.
式中：s——肋骨或纵骨间距，m；
h——计算水柱高度，m，自内底板上缘量至干舷甲 板边线（或舱棚顶板与围壁板交线）的距离。
（九）内底板厚度
1.
2.
应先按船中部的船底板计算公式计算，并不小于所得结 果的0.8倍。 载货部位内底板厚度t尚应不小于按下式计算所得之值：
式中：s——肋骨或纵骨间距，m； h——计算水柱高度，m，自内底板上缘量至干舷甲板边线 （或舱棚顶板与围壁板交线）的距离。
3.
4. 5.
如采用抓斗或其他类似机械卸货时，内底板尚应加厚 2mm 机舱内的内底板厚度、双层底内燃油舱内底板厚度应加 厚1mm 内底边板的厚度取不小于内底板厚度即可 在实船设计中，所有外板的厚度都应严格按照规范的要 求设计，并整理船体结构计算书。涉及计算的部分，应 注明引用公式的规范条文号，便于审核
三、外板尺寸
外板设计：确定不同部位的板厚 2. 特点：厚度沿全船变化——各处外板作用、受力 不同 3. 板厚分布规律： （1）沿船长方向：******如图4一2所示 把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：
1.
把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：
1. 2. 3.
中部0.4 L范围内的外板厚度主要由总 纵强度及板格局部强度决定 首、尾0.1L范围内的外板厚度主要由 局部强度决定 中间为过渡区，厚度可较中部适当减 薄。
（二） 平板龙骨
1.船中部平板龙骨厚度：按船中部底底船平板龙骨厚度：可与船中部船底板厚度相同 4.平板龙骨的宽度：不小于0.1B，且应不小于0.75m
（三）舭列板厚度
1.按船中部船底板厚度增加
0.5mm 2.船底板厚度大于 8mm时，可与船底板相同 3.如舭部为折角型，当用连接型材与船底板及舷侧外 板对接或搭接相连时，型材厚度也应符合上面的规定
项目四 钢质船舶规范法结构设计(6) 舷侧结构设计PPT课件
3. 航行于冰区的船舶，应考虑流冰碰撞和挤压力。
4. 靠离码头、编队系结、碰撞等情况下的横向挤压 力。
二、结构型式
舷侧结构分横骨架式和纵骨架式二种 横骨架式舷侧由于肋骨与强肋骨较为密集，间距
小，所以横向强度好，且建造工艺简便。但由于 横向构件不参予总纵弯曲，总纵强度差。目前多 用于沿海中型货轮、小型船舶及内河船上 纵骨架式舷侧明显地加强了总纵强度，故为大型 船舶及油轮所采用。如图5-27中b）所示。
② 舭肘板高出肋板的高度应不小于肋骨高度 的3倍，舭肘板的宽度约等于中纵剖面处实 肋板的高度，舭肘板的厚度取与实肋板相 同，如图5-29（2）所示，也可采用连体肘 板，如图5-29（3）所示。
12
图5-29 肋骨与实肋板的连接
13
③ 肋骨与底肋骨应用舭肘板连接，舭肘板与肋骨及 舭肘板与底肋骨的搭接长度应不小于连接肋骨高 度的2倍，如图5-29（4）所示。
当肘板任一直角边长与肘板厚度的比值大 于30时，肘板的自由边应折边或设面板， 折边（或面板）的宽度一般为肘板厚度的 10倍。
图5-30 肋骨与横梁的连接
17
强肋骨与强横梁可采用肘板连接，或强横梁端部 在不小于1.5倍腹板高度范围内将腹板升高至1.5 倍腹板高度后与强肋骨连接的形式，如图5-31所 示。肘板的直角边长应不小于强横梁或强肋骨腹 板高度的较大值，肘板的厚度应不小于强横梁或 强肋骨腹板厚度的较大值，肘板的自由边应折边 （或设面板），折边（或面板）的要求应符合规 范关于折边肘板的规定。
5
内河船由于宽深比B/D较大，出于横强度需要， 多采用横骨架式船侧，又分有两种型式：
1. 对于甲板和船底为纵骨架式而舷侧为横骨架式 者，其舷侧应采用交替肋骨制，即普通肋骨与 强肋骨交替布置，交替肋骨制的强肋骨间距应 不大于2.5m，并设置舷侧纵桁。
4. 靠离码头、编队系结、碰撞等情况下的横向挤压 力。
二、结构型式
舷侧结构分横骨架式和纵骨架式二种 横骨架式舷侧由于肋骨与强肋骨较为密集，间距
小，所以横向强度好，且建造工艺简便。但由于 横向构件不参予总纵弯曲，总纵强度差。目前多 用于沿海中型货轮、小型船舶及内河船上 纵骨架式舷侧明显地加强了总纵强度，故为大型 船舶及油轮所采用。如图5-27中b）所示。
② 舭肘板高出肋板的高度应不小于肋骨高度 的3倍，舭肘板的宽度约等于中纵剖面处实 肋板的高度，舭肘板的厚度取与实肋板相 同，如图5-29（2）所示，也可采用连体肘 板，如图5-29（3）所示。
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图5-29 肋骨与实肋板的连接
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③ 肋骨与底肋骨应用舭肘板连接，舭肘板与肋骨及 舭肘板与底肋骨的搭接长度应不小于连接肋骨高 度的2倍，如图5-29（4）所示。
当肘板任一直角边长与肘板厚度的比值大 于30时，肘板的自由边应折边或设面板， 折边（或面板）的宽度一般为肘板厚度的 10倍。
图5-30 肋骨与横梁的连接
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强肋骨与强横梁可采用肘板连接，或强横梁端部 在不小于1.5倍腹板高度范围内将腹板升高至1.5 倍腹板高度后与强肋骨连接的形式，如图5-31所 示。肘板的直角边长应不小于强横梁或强肋骨腹 板高度的较大值，肘板的厚度应不小于强横梁或 强肋骨腹板厚度的较大值，肘板的自由边应折边 （或设面板），折边（或面板）的要求应符合规 范关于折边肘板的规定。
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内河船由于宽深比B/D较大，出于横强度需要， 多采用横骨架式船侧，又分有两种型式：
1. 对于甲板和船底为纵骨架式而舷侧为横骨架式 者，其舷侧应采用交替肋骨制，即普通肋骨与 强肋骨交替布置，交替肋骨制的强肋骨间距应 不大于2.5m，并设置舷侧纵桁。
船舶结构规范设计PPT课件
结构构件的布置要尽可能均匀，以避免构 件规格太多或是造力后，能有效 地将力传递到邻近的结构构件上，以避免 某一单独的结构构件承受外力。
（例如，支柱的上下端应固定在纵、横强骨架交叉的节点 上，并且上下支柱应尽可能布置在同一垂直线上，使支柱 所承受的力能有效地传递给甲板及船底结构；当甲板或船 底为纵骨架式时，舷侧普通肋骨的端部应以肘板与邻近的 甲板及船底纵骨相连；当舷侧采用普通肋骨与强肋骨的交 替建造时，一般应设舷侧纵桁，使普通肋骨承受的载荷， 能通过舷侧纵桁传递给强肋骨。）
满足国际海事组织对于船舶使用寿命的更高要求 是CSR的目的之一。
共同规范的影响
所有IACS的成员 将贯彻CSR，从而可以有效避免 竞争导致协会成员降低技术标准的可能。
CSR要求增加船舶关键部位的钠材厚度，造船成 本的增加，致船舶的运费收入减少。
对于船舶维护，CSR提出了更高要求，这会导致 船舶的维护成本上升。
已知条件
在船舶总体设计初步完成后进行， 此时已经确定条件：
1. 主尺度 2. 型线图 3. 总布置图和按设计任务书对结构的要求
（船舶用途、航区、装载情况、建筑形成、 甲板层数、主要设备及使用要求等）
主要任务
确定整个船体结构设计的原则，如选择材料、 骨架形式、肋骨间距、分析结构质量对经济性 的影响。
从长期来看总的成本却不见得增加，因为适当的 维护可以有效降低船舶修理的次数，缩短修理的 时间，从而提高船舶的实际运营效率。
船体规范设计的局限性
规范制订中某些不合理因素限制了新型结构 设计的合理性
不断诞生的新型船舶无法依据规范进行结构 设计
造船新材料的问世也使得原有规范不能适用
规范法设计的基本步骤
结构与工艺性的矛盾
在结构设计时，还必须考虑到结构工艺性要求。 好的结构工艺性包括： 1. 考虑到船舶所有部位的装配和施焊的可能性； 2. 尽可能扩大分段建造范围，缩短造船周期，改善作
（例如，支柱的上下端应固定在纵、横强骨架交叉的节点 上，并且上下支柱应尽可能布置在同一垂直线上，使支柱 所承受的力能有效地传递给甲板及船底结构；当甲板或船 底为纵骨架式时，舷侧普通肋骨的端部应以肘板与邻近的 甲板及船底纵骨相连；当舷侧采用普通肋骨与强肋骨的交 替建造时，一般应设舷侧纵桁，使普通肋骨承受的载荷， 能通过舷侧纵桁传递给强肋骨。）
满足国际海事组织对于船舶使用寿命的更高要求 是CSR的目的之一。
共同规范的影响
所有IACS的成员 将贯彻CSR，从而可以有效避免 竞争导致协会成员降低技术标准的可能。
CSR要求增加船舶关键部位的钠材厚度，造船成 本的增加，致船舶的运费收入减少。
对于船舶维护，CSR提出了更高要求，这会导致 船舶的维护成本上升。
已知条件
在船舶总体设计初步完成后进行， 此时已经确定条件：
1. 主尺度 2. 型线图 3. 总布置图和按设计任务书对结构的要求
（船舶用途、航区、装载情况、建筑形成、 甲板层数、主要设备及使用要求等）
主要任务
确定整个船体结构设计的原则，如选择材料、 骨架形式、肋骨间距、分析结构质量对经济性 的影响。
从长期来看总的成本却不见得增加，因为适当的 维护可以有效降低船舶修理的次数，缩短修理的 时间，从而提高船舶的实际运营效率。
船体规范设计的局限性
规范制订中某些不合理因素限制了新型结构 设计的合理性
不断诞生的新型船舶无法依据规范进行结构 设计
造船新材料的问世也使得原有规范不能适用
规范法设计的基本步骤
结构与工艺性的矛盾
在结构设计时，还必须考虑到结构工艺性要求。 好的结构工艺性包括： 1. 考虑到船舶所有部位的装配和施焊的可能性； 2. 尽可能扩大分段建造范围，缩短造船周期，改善作
项目四 钢质船舶规范法结构设计(7) 甲板结构设计ppt课件
W=5cshl2
cm3
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舷侧结构的布置：
式中：c——系数，对A级航区船舶强力甲板取1.45；B级航 区船舶强力甲板取1.2；C级航区船舶强力甲板取1；其余 各层甲板均取1；
s——横梁间距，m； l——横梁跨距，m，取舷侧与甲板纵桁(纵舱壁)或甲板纵桁
(纵舱壁)之间距离之大者，且不小于2m。船长小于30m的 船舶，载货区域甲板横梁取实际跨距； h——甲板计算水柱高度，m，强力甲板取0.5m；旅客舱室甲 板取0.45m；船员舱室甲板取0.35m；顶篷甲板取0.2m； 载货甲板的水柱高度ｈ应按下式计算，但应不小于0.5m，
④横梁穿过甲板纵桁时应与纵桁腹板焊接，且每间隔 一个肋位设置单面肘板，也可设置间距不大于 2m的双面肘板。
10
2.强横梁
机舱或货舱等设置强肋骨的部位，甲板应设置强横梁， 以形成强框架，强横梁的间距应不大于2.5m且与 强肋骨（或主肋骨）在同一平面内。
（1）横骨架式强横梁的剖面尺寸取与甲板纵桁相同。
19
若甲板纵桁与舱壁垂直桁或扶强材对准有困难时， 则应采取适当支承措施。
顶篷甲板纵桁的上面若无钢质甲板时，应增设钢 质牵条板，其厚度应不小于2.5mm，宽度应不小 于150mm，包括牵条板在内的甲板纵桁剖面模 数应不小于规范规定。
甲板纵桁跨距内如承受上方支柱传递的集中载荷 时，其剖面尺寸应用强度计算方法确定。
8
h=k Q /F 其中：Q——载货甲板载货总重量，t； F——载货甲板面积，m2； K——系数，装金属矿石时取K＝1.30；非金属矿石
时取K＝1.15。
9
③强力甲板横梁的剖面惯性矩I应不小于按下式计算 所得之值：
I =3Wl
cm4
式中：W——按横梁计算所得之剖面模数；
项目四钢质船舶规范法结构设计1PPT课件
《内规》进行结构设计的总原则
1. 按《内规》进行船体结构设计时，应满足关于船 体结构的一般规定
2. 客船、滚装船、油船、甲板船、大舱口船、工程 船等船舶，船体结构设计时需要遵守该规范相关 章节的船体结构补充规定；
3. 需要进行船舶总纵强度或局部结构强度的直接计 算，则相应的应遵守《内规》关于结构强度直接 计算的补充规定。
3. 同一骨材按强度条件确定的带板宽度，比按稳定 性条件确定的带板宽度大得多，两者对骨材剖面 模数的影响不大，但对惯性矩的计算相差甚远。
比如在计算构件剖面模数时，我国《内规》规定：
当骨材直接与板相连接时，要求的剖面模数和惯性 矩为连带板的最小要求值；
普通骨材的带板宽度取骨材间距； 强骨材带板宽度取强骨材跨距的1/6，但不大于负荷
2.从局部强度考虑
船长小于50m时，局部强度是主要矛盾，宜用横骨架式。
舷侧骨架主要承受局部弯曲及横向弯曲，其参加总纵弯 曲效率较低，一般均采用横骨架式。
首、尾结构主要承受局部荷重，除顶推船外，均采用横 骨架式等等。
3. 从横向强度考虑
纵骨架式的横向强度较差，故当横向强度矛盾突出时， 如 装 运 重 货 的 双 壳 驳 以 及 B/D>5~5.5 的 大 开 口 船 舶 【较宽】等，应优先考虑采用横骨架式。
对于双壳型长舱口船，加大箱体边舱的宽度 及提高首尾横舱壁对纵向构件的固定程度， 均可提高扭转强度。
（六）材料的选择
《内规》指出，船用钢材的制造和试验应符合 《材料与焊接规范》相关篇章的有关规定，也包 括尾柱、舵柱、尾轴架、舵杆及其他结构用的锻 钢、铸钢等材料。
当采用复合材料或钢以外的其他材料时，应根据 等效原则特殊考虑
5. 无论采用何种骨架型式，纵向构件均应有良好的 结构连续性；甲板、舷侧及船底骨架应有效地连接， 构成完整的刚性整体。
项目四 钢质船舶规范法结构设计(5)船底结构设计
横骨架式
①
出于横向强度的考虑， 出于横向强度的考虑，对于横向强度有较高要求 的船舶，如装运矿砂的双壳驳，宽深比B/D>5的 的船舶，如装运矿砂的双壳驳，宽深比 的 内河船舶，以及双机型船舶， 内河船舶，以及双机型船舶，其船底结构宜用横 骨架式，尤其当横舱壁间距很大时， 骨架式，尤其当横舱壁间距很大时，横骨架式更 为优越。 为优越。
1.
2.
双底结构可提高船舶的抗沉性， 双底结构可提高船舶的抗沉性，并可增加底部的 刚性与抗弯能力。同时，双底空间尚可做燃油舱、 刚性与抗弯能力。同时，双底空间尚可做燃油舱、 淡水舱以及压载舱使用。 淡水舱以及压载舱使用。 与船底板共同组成船体底部基础， 与船底板共同组成船体底部基础，以供装载及安 装机器设备等。 装机器设备等。
旁内龙骨
旁内龙骨起着联系肋板的作用， 旁内龙骨起着联系肋板的作用，它在肋板之间可 以间断设置。 以间断设置。 布置旁内龙骨通常从机舱开始， 布置旁内龙骨通常从机舱开始，根据主机座纵桁 位置而定，如双主机船， 位置而定，如双主机船，旁内龙骨应是机座纵桁 的延续。 的延续。 旁内龙骨应尽可能与甲板纵桁布置在同一纵剖面 内，以便布置支柱并通过舱壁上的垂直扶强材组 成纵向框架，使外力能很好地互相传递。 成纵向框架，使外力能很好地互相传递。
综上所述，船底结构可以分为单底横骨架式、单 底纵骨架式、双底横骨架式和双底纵骨架式四种 型式，设计时可以参考下表。《内规》按单底结 构和双底结构，分别在不同章节给出了设计规定。
表5-8 船底结构型式
分类 主要组成构件 横向构件 纵向构件 适用范围
中、小型内河船广泛采用； 小型内河船广泛采用； 各类船的首、 各类船的首、尾尖仓内采 中内龙骨 实肋板（每档肋距设置） 横骨架式 实肋板（每档肋距设置） 用； 旁内龙骨 甲板货船常采用实肋板、 甲板货船常采用实肋板、 单 底肋骨间隔设置 底 中内龙骨 实肋板（不大于4档肋距 实肋板（不大于 档肋距 油轮与油驳，简易货船， 油轮与油驳，简易货船， 纵骨架式 旁内龙骨 设置） 设置） 甲板驳 船底纵骨 实肋板（ 实肋板（每档或不大于四 档设置） 档设置） 横骨架式 组合肋板（ 组合肋板（在不设实肋板 双 的肋位上设置） 的肋位上设置） 层 底 实肋板 纵骨架式 不大于4档肋位设置 档肋位设置） （不大于 档肋位设置） 中桁材 旁桁材 L>40m航行于长江急流航 航行于长江急流航 段的客货轮
钢质船舶规范法结构设计(7) 甲板结构设计
甲板结构的作用
1. 甲板骨架支持甲板板，保证甲板板的强度与稳定 性，与甲板板共同承受横荷重；
2. 甲板横梁(强横梁)与肋骨(强肋骨)和肋板组成横 向框架，保证船体横向强度；
3. 甲板结构中的连续纵向构件是船体梁的组成部份， 参与船体总纵弯曲。
内河船型的多样性，使得甲板结构的设计比较复 杂，对于新甲板结构，其设计往往需辅以强度计 算方法进行。本章以普通形式的甲板结构为主， 介绍甲板结构的选型、布置、构件尺寸及节点结 构的处理等问题。
4.支柱的设计
支柱主要承受轴向压缩，个别情况下也承受拉 伸。此外，支柱还会受到偏心载荷所产生的弯 曲力矩以及偶然的横向冲击力。设计支柱时主 要考虑支柱的抗压强度及压杆稳定性，支柱下 的实肋板及邻近桁材不得开孔，以防剪切失稳。
布置支柱时应注意：
1. 各层甲板和舱内的支柱，应尽可能布置在同一 垂线上，以免因支柱错位而使桁材受到集中力， 从而增大桁材的尺寸。
3.甲板纵骨
①甲板纵骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之 值：
W=k小于按下式计算 所得之值：
I=1 .1al2
m4
③ 甲板纵骨间距一般均为（1.1~1.15）s，但不宜 大于650mm。强力甲板的甲板纵骨，应尽量向 首尾延伸，不应终断在同一横剖面上，相邻纵骨 的末端应相互错开至少一个肋骨间距，并用肘板 与横向骨材焊牢，如图5-34。
二、常见甲板骨架布置形式
内河船除油轮甲板骨架多采用纵骨架式外，货船与客 船甲板骨架布置形式通常有表5-14所列几种，可 按具体情况灵活选取。首、尾部甲板和上层建筑 甲板一般均采用横骨架式。
布置形式
说明
横骨架式：内河中、小型船主甲板 货舱区和大、中型船下甲板货舱区应 用较多。
项目四 钢质船舶规范法结构设计 甲板结构设计PPT课件
甲板板承受，局部荷重由纵、横桁材承受，并将受力传到舱壁及舷侧。
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七、桁架结构
•
内河驳船，特别是油驳、甲板驳以及趸船常采用桁架结构。
•
由上、下弦杆、竖杆及斜杆所组成的平面交叉杆系结构称为桁架，常用类型有单向斜杆桁架、双向斜
杆桁架、有竖杆的三角形桁架等，见图5-41。
大，一般均由强横梁、甲板纵桁、支柱及桁架等直接承受。 3.横向荷重：如货物、人员、甲板上面的结构与设备及甲板上浪等，是设计甲板骨架
的主要外力依据，通常用相当水柱高度h（m）表示。
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二、常见甲板骨架布置形式
内河船除油轮甲板骨架多采用纵骨架式外，货船与客船甲板骨架布置形式通常有表 5-14所列几种，可按具体情况灵活选取。首、尾部甲板和上层建筑甲板一般 均采用横骨架式。
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• 若甲板纵桁与舱壁垂直桁或扶强材对准有困难时，则应采取适当支承措施。 • 顶篷甲板纵桁的上面若无钢质甲板时，应增设钢质牵条板，其厚度应不小于2.5mm，宽度应不小于
150mm，包括牵条板在内的甲板纵桁剖面模数应不小于规范规定。 • 甲板纵桁跨距内如承受上方支柱传递的集中载荷时，其剖面尺寸应用强度计算方法确定。 • 对于纵骨架式甲板纵桁，其剖面尺寸取与纵骨架式强横梁相同。
l——横梁跨距，m，取舷侧与甲板纵桁(纵舱壁)或甲板纵桁(纵 舱壁)之间距离之大者，且不小于2m。船长小于30m的船舶， 载货区域甲板横梁取实际跨距；
h——甲板计算水柱高度，m，强力甲板取0.5m；旅客舱室甲 板取0.45m；船员舱室甲板取0.35m；顶篷甲板取0.2m； 载货甲板的水柱高度ｈ应按下式计算，但应不小于0.5m，
W=kcshl2
cm3
项目四 钢质船舶规范法结构设计 舱壁结构设计PPT课件
⑦ 客船干舷甲板下的水密横舱壁以及货船为满足破损稳性所设置的水密舱壁，其 结构应满足对深舱舱壁的要求。
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4. 平面水密舱壁板的板厚
平面水密舱壁底列板厚度应不小于按下式计算所得之值： 平面纵舱壁的底列板厚度也按上述原则确定。
污水沟、污水井处的舱壁板应局部增厚，尾轴通过处的舱壁板应局部增厚50%。
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（2）舱壁板列布置：
由于作用于舱壁上的水压力沿高度是呈线性分布的，将舱壁水平板列的板厚
可以逐层减少，这对减轻结构重量是有利的。计算水柱高度应从各列板的下
缘量起，如图5-44所示。
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小型船舶的舱深较小，舱壁板往往可以采用同一厚度。 规范规定：底列板以上各列舱壁板的厚度可以逐步递减，但顶列板的厚度应不
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3.船底纵骨与仓壁的连接，见图5-48。
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4. 甲板纵桁与仓壁的连接，见图5-49。
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6.仓壁与船侧的连接，图5-50。
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7.水平桁与竖桁及竖向扶强材的连接，图5-51。
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感谢您的观看！
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型舱壁为内河油轮、油驳广泛采用。
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舱壁结构的受力情况与位置有关，主要有： 1.水密横舱壁：平时承受舷侧横向压力、横向弯矩及切力，进坞时尤甚。海损破舱和
作为水舱时，承受静水压力。 2.油密横舱壁：除承受水密舱壁的作用力外，尚承受油液的经常性压力与振荡冲击力。 3.纵舱壁：除承受局部舱内液体压力外，在船中0.4L范围内的连续纵舱壁，尚参与船
设置舱壁的出发点是舱壁的作用。 1. 舱壁可以将船体内部分隔成若干舱室，供工作、.生
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4. 平面水密舱壁板的板厚
平面水密舱壁底列板厚度应不小于按下式计算所得之值： 平面纵舱壁的底列板厚度也按上述原则确定。
污水沟、污水井处的舱壁板应局部增厚，尾轴通过处的舱壁板应局部增厚50%。
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（2）舱壁板列布置：
由于作用于舱壁上的水压力沿高度是呈线性分布的，将舱壁水平板列的板厚
可以逐层减少，这对减轻结构重量是有利的。计算水柱高度应从各列板的下
缘量起，如图5-44所示。
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小型船舶的舱深较小，舱壁板往往可以采用同一厚度。 规范规定：底列板以上各列舱壁板的厚度可以逐步递减，但顶列板的厚度应不
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3.船底纵骨与仓壁的连接，见图5-48。
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4. 甲板纵桁与仓壁的连接，见图5-49。
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6.仓壁与船侧的连接，图5-50。
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7.水平桁与竖桁及竖向扶强材的连接，图5-51。
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型舱壁为内河油轮、油驳广泛采用。
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舱壁结构的受力情况与位置有关，主要有： 1.水密横舱壁：平时承受舷侧横向压力、横向弯矩及切力，进坞时尤甚。海损破舱和
作为水舱时，承受静水压力。 2.油密横舱壁：除承受水密舱壁的作用力外，尚承受油液的经常性压力与振荡冲击力。 3.纵舱壁：除承受局部舱内液体压力外，在船中0.4L范围内的连续纵舱壁，尚参与船
设置舱壁的出发点是舱壁的作用。 1. 舱壁可以将船体内部分隔成若干舱室，供工作、.生
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表4-1 各级航区的计算波浪尺度和波高范围
航区级别
航行区域
自江阴的黄田港以下至吴松口，包括横沙岛以
A级
内水域
1.长江—自江阴的黄田港至涪陵李渡长江大桥
2.黄浦江—自分水龙王庙经闵行至吴淞口
3.淮河-—自正阳关至洪泽湖
B级
4.赣江—自南昌至都阳湖 5.湘江一一自株州以下至洞庭湖
6.洪泽湖、高邮湖、邵泊湖、太湖、巢湖、鄱
§ 4.1 了解规范的适用范围
《钢质内河船舶建造规范》 《内河小型船舶建造规范》 《内河高速船入级与建造规范》
4.1 了解规范的适用范围
一、船舶航区划分 1. 设计前必须明确航行区域。
2. 我国通航的内河水系，包括江、河、湖泊和水库， 根据分布、水文、气象等实际情况，可划分为A， B，C三级航区
4. 从工艺性及使用条件考虑
纵骨架式纵骨布置稠密、横向强骨材尺度大，节点 复杂，焊接、装配施工较为困难，且舱容、净空损失 较多。
除总纵强度确有需要外，对中、小船舶少用纵骨架 式为佳。
采用纵、横混合骨架式时，应考虑合理搭配与过渡。
如甲板为纵骨架式、舷侧横骨架式时，应采用交替肋 骨制【每3~4档布置强肋骨及舷侧纵桁】，使强横梁 与强肋骨合理搭配，以提高结构强度。
采用何种骨架式，应统筹兼顾强度、使用条件、工艺 性等因素酌情决定：
1.从总纵强度考虑
对于其总纵强度要求较高的大型内河船，采用纵骨架式 可以显著降低船体结构重量，提高技术经济性能
但中、小型船舶，总纵强度易于满足，壳板厚度多按局 部强度、使用条件及蚀耗等因素所决定，如采用纵骨架 式，结构重量减少不明显，甚至反而增加。
表4-2 《内规》的船舶主尺度比值范围（m）
船宽B为不包括船壳板在内的船体最大宽度，且不计 入舷伸甲板宽； 型深D为船长中点处沿舷侧自平板龙骨上表面量至干 舷甲板下表面（或其延伸线）的垂直距离。
三、结构设计中的几个重要问题
（一）船体骨架型式的选择 内河船舶的骨架型式可以选择以下三种形式： 1.横骨架式：横向构件稠密，间距小。 2.纵骨架式：纵向构件稠密，横向强构件疏稀布置。 3.混合骨架式： 4. 船体部分结构采用横Байду номын сангаас架式，部分采用纵骨架式 的混合骨架式。 5. 比如舷侧为横骨架式，船底及甲板采用纵骨架式。
1. 按《内规》进行船体结构设计时，应满足关于船 体结构的一般规定
2. 客船、滚装船、油船、甲板船、大舱口船、工程 船等船舶，船体结构设计时需要遵守该规范相关 章节的船体结构补充规定；
3. 需要进行船舶总纵强度或局部结构强度的直接计 算，则相应的应遵守《内规》关于结构强度直接 计算的补充规定。
4. 按《内规》设计的船舶，其主尺度比值应符合表 4-2的要求：
乌江以及A、B级没有提到的其他长江水系支流
0.5及以下
二、 船型范围
（一）《钢质内河船舶建造规范》： 1. 航行于内河水域 2. 船长20m≤L≤140m 3. 焊接结构钢质民用船舶 船长L一般取满载水线的垂线间长Lpp。但规范
规定L应不大于满载水线长度，亦不小于满载水 线长度的96%。
【所谓满载水线系指船舶最高级别航区载重线对应的水线】
不同的J级航段分别从属于所在水域的 航区级别。
在结构设计计算时，不同的航区的计算波浪尺度和 波高范围是不同的。 《内规》规定，计算半波高，A级航区r＝1.25m， B级航区r＝0.75m，C级航区r＝0.25m。
表4-1 各级航区的计算波浪尺度和波高范围 详细的航区划分可参考中华人民共和国海事局《内河 船舶法定检验技术规则》关于内河航区分级的规定
纵骨间距S1可适当大些，大约S1 =1.1S，但不 宜超过600mm。
3. 其中某些水域又依据水流湍急情况，又划分为急 流航段，即J级航段。
4. 急流航段【J级航段】
1. 在峡谷河流中，滩上流速超过3.5m/s的航段 定为急流航段。
2. 按航区内滩上流速大小划分为J1、J2 两级： J1级航段：滩上流速5m/s~6.5m/s的航段 J2级航段：滩上流速为3.5m/s~5m/s的航段
阳湖、洞庭湖以及类似的大型水库
计算波高×计 算波长（m）
2.5×30
1.5×15
波高范围（m） 1.5以上至2.5
0.5以上至1.5
1.长江—自宜昌以上
2.黄浦江—自分水龙王庙以上
3.淮河-—正阳关以上
C级
4.赣江—自南昌以上 5.湘江一一自株州及其以上
0.5×5.0
6.源水、资水、澧水、汉水、嘉陵江、岷江、
5. 无论采用何种骨架型式，纵向构件均应有良好的 结构连续性；甲板、舷侧及船底骨架应有效地连接， 构成完整的刚性整体。
（二）骨材间距的确定
1. 骨材间距指肋骨间距或纵骨间距
2. 普通骨材间距根据等强度条件、按重量最轻的原 则决定。
据研究，当肋距S = 500~600mm时板格重量最 小。
《内规》规定肋骨或纵骨间距一般应不大于 600mm。多数长江小型机动船为500mm，多数 大、中型长江船为550mm，所以一般取S =500~600mm。
无舵船舶的船长取满载水线长度【即满载水线面 在中纵剖面上的投影长度】
（二） 《内河小型船舶建造规范》 1. 适用于我国内河船长5m≤L<20m的民用船舶 2. 包括钢质船舶和纤维增强塑料船舶 小型民用船舶一般适用《小规》，
但该规范不适用于高速船、柴油挂桨机船、帆船 和运动竞赛艇的设计。
《内规》进行结构设计的总原则
项目四 钢质船舶规范法结构设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
了解规范的适用范围 船体外板及内底板设计 甲板板设计 组合型材的剖面设计 船底结构设计 舷侧结构设计 甲板结构设计 舱壁结构设计 总纵强度
项目四 钢质船舶规范法结构设计
要求： 1. 熟悉钢船设计规范 2. 掌握船体结构设计方法、过程
2.从局部强度考虑
船长小于50m时，局部强度是主要矛盾，宜用横骨架式。
舷侧骨架主要承受局部弯曲及横向弯曲，其参加总纵弯 曲效率较低，一般均采用横骨架式。
首、尾结构主要承受局部荷重，除顶推船外，均采用横 骨架式等等。
3. 从横向强度考虑
纵骨架式的横向强度较差，故当横向强度矛盾突出时， 如装运重货的双壳驳以及B/D>5~5.5的大开口船舶 【较宽】等，应优先考虑采用横骨架式。