船舶结构规范设计

1船舶结构规范设计第一节基础知识一、航区划分(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。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的航段不同的J级航段分别从属于所在水域的航区级别。(二)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。B级航区r=0.75m;C级航区r=0.25m。2、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》关于内河航表4-1各级航区的计算波浪尺度和波高范围航区级别波高范围(m)A级自江阴黄田港以下至吴松口，包括横沙岛以内水域1.5以上至2.5B级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、赣江一自南昌至都阳湖5、湘江一—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0.5以上至1.5C级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、赣江一自南昌以上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0.5×5.00.5及以下二、规范的适用范围(一)《钢质内河船舶建造规范》:21.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，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】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(三)《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。4、按《内规》设计的船舶，其主尺度比值应符合表4-2的要求：表4-2《内规》的船舶主尺度比值范围(m)A级B、C级A级B、C级自航船非自航船船宽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3、混合骨架式：船体部分结构采用横骨架式，部分采用纵骨架式的混合骨架式。比如舷侧为横骨架式，船底及甲板采用纵骨架式。(二)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②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。2.从局部强度考虑①船长小于50m时，局部强度是主要矛盾，宜用横骨架式。③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3B/D>5——5.5的大开口船舶【较宽】等，应优先考虑采用横骨架式。4.从工艺性及使用条件考虑①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。②除总纵强度确有需要外，对中、小船舶少用纵骨架式为佳。③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。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。(三)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。●纵骨间距S1可适当大些，大约S1=1.1S,但不宜超过600mm。3.内河船骨材间距考虑工艺、布置，不应过小。(四)构件的布置的原则1.有效传递荷重原则●构件的布置尽量使船体主要构件构成空间体系，以保证任一承载构件同相邻构件之间2.结构的连续性原则●结构型式或某一构件，在其布置方向上不能突然中断或尺寸突变，以免破坏内力的传递和引起严重的应力集中；●中部0.4L内所有纵向构件应连续贯通，凡是前后不能在同一延伸线上的纵向构件，在中断处应彼此交错延伸两档以上；。双层底向首、尾单底过渡时，应采用水平过渡肘板等措施过度；●中部纵骨架式向首、尾横骨架式过渡时，纵骨不能同时中断在同一横剖面处。3.等间距性①支承构件应尽可能等间距布置；②骨材可按等强度条件决定尺寸，便于设计加工，还可充分利用材料，降低结构重量。4.节点连接：①在节点处构件一般采用肘板连接；②内河规范对肘板尺寸均有详细规定1、骨材承弯或承压时，与骨材毗邻的一部分板与之共同工作，通称“带板”。计算骨材剖面几何要素时，应包括带板宽度在内。2、带板宽度应从弯曲强度与稳定性两方面作不同的考虑。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●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≤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值。(六)要兼顾横向强度与扭转强度1、内河船B/D较大，船型扁宽，甲板如有大开口，则横强度往往不足。如B/D>5的舱口4货船、装运重货的双壳驳、B/D>5.5的油驳及甲板驳等应采取适当措施保证横强度2、增加横向强度主要措施有：横舱壁间距一般应不大于6D,全船采用横骨架式、大开口区域增设舷侧半舱壁，甲板设置连接过桥，设置间距不大于四档肋距的强肋骨框架，如有可能(如油驳、甲板驳),设置一定数量的横向桁架等等。3、大舱口内河船由于斜浪航行或前后装载不均，可能引起整个船体的扭转。①增加外板及甲板厚度、设置舷边纵舱壁等可以提高剖面抗扭刚度。②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，(七)材料的选择①《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。②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。第二节船体外板及内底板设计要求：1、熟悉规范关于船体外板、内底板规定；2、掌握确定外板、内底板尺寸的方法。一、外板的组成和作用1.总纵弯曲应力：船底板承受总纵弯曲正应力；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：在波浪中航行时，升沉和纵摇——首部船底出水后重新入水之际，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，甚至出现总纵强度不足。4.局部振动力；如船体尾部螺旋桨的工作而产生的脉动水压力的作用。5.冰块挤压：冰区航行的船舶，首部水线附近，外板受冰块挤压力作用。6.偶然荷重：建造、修理——坞墩的反力，搁浅、擦底、碰撞等意外荷载作用。外板主要承受总纵强度荷重及直接承受水压力荷重，这两者是决定外板厚度的基本依据。其它受力情况，可以按外板局部强度考虑。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(1)沿船长方向：如图4一2所示①把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：5②把船长划分成几个区域，不同区域外板厚度不同：③中部0.4L范围内的外板厚度主要由总纵强度及板格局部强度决定④首、尾0.1L范围内的外板厚度主要由局部强度决定⑤中间为过渡区，厚度可较中部适当减薄。⑥但船长在30m以下的小船，首、尾外板可以与中部相同，亦不设过渡区。一总纵弯曲应力小，中部与首尾外板厚度均由板格局部强度、腐蚀等因素决定。图4-2外板厚度沿船长的分布1、船底板：水压力及总纵弯曲应力均比舷侧板大，故应相对厚些；2、平板龙骨：除了参加总纵弯曲，还要承受龙骨墩的反力、搁浅、积水腐蚀等作用，所4、但船长L≤30m的小船，舷侧往往设计成一列板。即沿型深方向除平板龙骨外，其它外板均等厚。其原因如下：①型深有限，受力不大②一般均设钢质护舷材，相当于加强了舷侧顶列板，理论上舷顶列板可减薄③小船碰撞机会多、水线附近又易腐蚀，理论上舷侧外板应加厚四、按《内规》规范确定外板尺寸1、先计算中部船底板厚度2、再确定其他部位各列板板厚(与船底板厚度有关)(一)船底板6(1)考虑总纵强度要求，其厚度t应不小于按下式计算所得之值：t=a(αL+βs+γ)mma—航区系数。A级航区船舶取a=1,B级航区船舶取a=0.85,C级航区船舶取骨架型式αβY纵骨架式横骨架式(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：①船底板厚度取(1)(2)的大者，但无论如何不应小于最小厚度t(《内规》规定，船底板在任何情况下，厚度不得小于3.0mm)②最后确定的厚度，应以计算值为基础，采用增量方法确定构件尺寸。(3)取值规定：①如果计算板厚小于10mm,则：小数点后的数值小于0.25mm时，舍去；大于或等于0.25mm并小于0.75mm时取0.5mm,如无此规格板材则应进1mm②如果计算所得板厚大于10mm,则：小数点后的数值四舍五入。2、其他部分的船底板①首、尾部船底板厚度：不小于船中部船底板厚度。②过渡区域船底板厚度：不小于船中部厚度的0.8倍，但也要满足船底板的最小厚1.船中部平板龙骨厚度：按船中部底板厚度增加1mm2.首、尾部平板龙骨厚度：不小于船中部船底板厚度3.平底船平板龙骨的厚度：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)能列板厚度1.按船中部船底板厚度增加0.5mm2.船底板厚度大于8mm时，可与船底板相同3.如能部为折角型，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4.圆能的能列板宽度应至少超过能部圆弧以外100mm,并应超过实肋板面板表面以上75.能板与船底板、舷侧板采用搭接焊接时，能板应位于船底板和舷侧板的外层。●搭接宽度b应不小于按下式计算所得之值(但不应大于45mm):(四)舷侧外板厚度1、船中部及过渡区域舷侧外板厚度应不小于船底板厚度的0.9倍(其他船型的倍数有所不同，取值要参考规范的相关条文)2、首、尾部舷侧外板厚度应不小于船中部船底板的厚度。(五)舷侧顶列板厚度1.船中部舷侧顶列板的厚度：①应不小于强力甲板边板厚度的0.85倍②不小于舷侧外板厚度增加1mm,并取上述两者的大者2.舷侧顶列板的厚度可逐渐向首尾减至首尾舷侧外板厚度3.兼作护舷材的舷侧顶列板厚度应按舷侧外板厚度增厚，其增厚值△t应不小于按下△t=0.05L+2.5mm4.舷顶列板宽度：在强力甲板以下的宽度应不小于0.1D,且应不小于250mm舷侧顶列板高出甲板的上缘应平整；在船中部0.4L范围内的舷侧顶列板的甲板以上部分，不应开设流水孔。(六)首尾封板厚度平头型船的首封板厚度应按首部平板龙骨厚度增加1mm,尾封板厚度应与尾部平板龙(七)局部加强1.主机座下的船底板、尾轴出口处的外板、螺旋桨叶梢附近的外板均应按船中部船底板厚度增加1～2mm。2.尾轴架穿过处外板：厚度增加0.5倍或加等厚复板3.锚链筒出口处的外板及其下方的一块外板厚度应增加0.5倍或加等厚复板4.测深管下方的外板应设垫板(八)外板开口1.干舷甲板以下的外板开口，应为圆形或椭圆形；2.船中部的矩形开口的角隅应为圆角，并须用1.5倍原厚度的加厚板，或用等厚复板3.船中部以外的开口：视具体情况决定是否需要补偿。(九)内底板厚度1.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。2.载货部位内底板厚度t尚应不小于按下式计算所得之值：8(或舱棚顶板与围壁板交线)的距离。3.如采用抓斗或其他类似机械卸货时，内底板尚应加厚2mm4.机舱内的内底板厚度、双层底内燃油舱内底板厚度应加厚1mm5.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，便于审核第三节甲板板设计要求：1、熟悉规范关于船体甲板板的规定；2、掌握确定船体甲板板厚度的方法一、甲板作用1.水平方向分隔船体空间，形成各种用途的舱室2.强力甲板是保证船体总纵强度的基本构件3.直接承受货物重量等局部横向荷重，形成甲板板格局部弯曲，并以带板形式辅助骨架受力。确定甲板厚度比较复杂。根据甲板所处的位置、作用、受力情况可分为：1、强力甲板：又称计算甲板。指在船体中部纵通、连续的甲板，它构成船体梁剖面最上层翼板。当船中拱时它受拉，中垂时它受压。强力甲板板的厚度主要按总①对于某些内河船(如拖轮、驳船、油船等),一般仅有一层连续的钢质甲板，其本身既是干舷甲板又是强力甲板②中部具有二层及二层以上的钢质连续甲板的长江客货轮及客轮，可分为单甲板船和以干舷甲板为强力甲板的叫单甲板船，以上甲板为强力甲板的叫双甲板船。游步甲板上甲板(强力甲板)干舷甲板b)双甲板载货甲板指用以装运各种货物的甲板。载货甲板尺寸基本按局部强度决定。双甲板船往往干舷甲板载货，属载货甲板；甲板货船的干舷甲板也属载货甲板。3.上层建筑甲板：1、长江客客、货轮，强力甲板以上的各层甲板均称为上层建筑甲板(1)如单甲板船的上甲板(2)双甲板船的游步甲板、驾驶甲板、顶棚甲板等。92、上层建筑甲板是否参与总纵弯曲要根据具体情况而定。《内规》规定，当船中部强力甲板以上设有有效长度大于0.4L的一层或一层以上连续的钢质上层建筑(或甲板室)时，则最下一层上层建筑(或甲板室)的甲板、侧壁板及其纵向连续构件应参与总纵弯曲(用来计算强力甲板或平板龙骨处的联合剖面模4.舷伸甲板1.舷伸甲板：长江客货轮为了扩大甲板使用面积，常在舷侧水线以上设置宽度为1.0—1.5m左右的舷伸甲板2.一般与主体甲板在同一平面上设置。3.舷伸甲板不论开式或闭式，都可以完全有效的参与总纵弯曲，所以舷伸甲板全部计入甲板剖面积中(一)沿船深方向分布：1、强力甲板要有一定的剖面积。2、双甲板船：在满足下一层甲板局部强度的基础上，尽量将多余的甲板面积集中于强力甲板上；强力甲板以上的各层甲板满足局部强度及使用要求即可，一般应更薄些。(二)沿船长方向分布1、中部强力甲板一般较厚，至两端逐渐减薄：①船体梁中部弯矩最大，至两端减小为零；②中部常有各种开口，造成构件中断。2、开口之间的甲板、首尾0.1L范围内的甲板板：仅须满足局部强度、使用要求，比中部开口两侧的甲板要薄些。甲板板的厚度分布如图4-4所示(一)强力甲板1.L≥50m的船舶，中部强力甲板的最小厚度t应不小于按下式计算所得之值，首、尾部强力甲板最小厚度应不小于中部的0.9倍。t=S√a(L+85)mmα—航区系数，对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=0.75。2.L<50m的船舶，强力甲板的最小厚度t应不小于表4-5的规定。表4-5强力甲板的最小厚度t(L<50m)航区A级40≥L≥20(二)载货部位甲板厚度1.载货部位甲板厚度t:尚应不小于按下式计算所得之值：客舱室甲板取0.45m;船员舱甲板取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，但不小于0.5mh=KQ/FK—系数，装金属矿石时取K=1.30;非金属矿石时取K=1.15。2、甲板上的货物用抓斗装卸时，载货部位甲板厚度应增加2mm。(三)船中部甲板边板1.船中部甲板边板：宽度不小于0.1B,厚度按甲板厚度加1mm2.首、尾部甲板边板厚度：可与该处的甲板厚度相同。边板厚度对B、C级航区船舶应按甲板厚度增加0.5mm甲板边板宽度应不小于表4-6的规定表4-630m以下船舶甲板边板宽度20≤L≤2525<L≤304.船中部甲板未布置大开口的船舶：甲板边板厚度可与甲板厚度相同；5.具有舷伸甲板的船舶，应将甲板边板布置在船舷的内侧。(四)在甲板开口之间的开口线以内的强力甲板厚度可比开口线以外的甲板厚度减薄1mm。强力甲板两舷设置舷伸甲板时，舷伸甲板厚度应与强力甲板厚度相同。(六)非强力甲板的厚度：其他各层非强力甲板厚度一般不小于3.0mm。顶篷甲板可以减薄至2.0mm。五、甲板与舷侧的连接施工方便，但应力集中较大，是内河船常用的一种连接形式施工较方便，上面两种可加大一些舷边走道宽度，内河小船，如航标艇、交通艇常采用货轮上常采用六舷边排水方式：图4-5所示是露天甲板上常见的一种排水孔七、甲板开口及补强1、强力甲板的机舱或货舱开口：①宽度应不大于0.7B。②为了减小应力集中，所有货舱口和机舱口的开口角隅应为圆角，圆角半径r应不小于开口宽度的1/10,③圆角半径r小于610mm的舱口角隅，应采用等于甲板厚度1.5倍的加厚板或用厚度相等的复板补强，复板与甲板应用塞焊焊妥，补强范围见图4-6(1)④圆角半径大于、等于610mm或采用抛物线形、椭圆形的舱口角隅时，可不须补强。但抛物线形、椭圆形舱口角隅的尺寸应符合图4-6(2)的规定。图4-6舱口角隅尺寸2.在强力甲板开口两侧及其边线延长线外的甲板上应尽量减少开孔。①若需开孔，不允许开孔宽度超过甲板开口一侧甲板宽度的0.5倍，并应开圆形或长轴沿船长方向的椭圆形孔，孔口边缘应适当补强。各孔口互相远离，且应避开舱口角隅。②如孔口位于船中部，孔口宽度超过甲板开口一侧甲板宽度的0.15倍，或位于船中部以外孔口宽度超过甲板开口一侧甲板宽度的0.3倍时，应补偿开孔损失的甲板剖面积。3.局部加强凡甲板上布置有甲板机械，系缆设备的部位应采用加厚板或复板加强。若采用复板加强应用塞焊与甲板焊妥，以保证有足够的连接强度。第四节组合型材的剖面设计要求：1、熟悉规范关于船体甲板板的规定；2、掌握确定船体甲板板厚度的方法船体骨架的设计，一般要参考型船结构，援引相应的规范规定，综合考虑所设计船的具体条件，从而选定结构型式、构件布置及尺寸。一、船体骨架的规范公式剖面惯性矩I等。我们可以将规范中对船体骨架的计算公式概括为三个基本类型：1、强度型公式：以规定构件最小剖面模数W的形式给出强度型公式。规定最小剖面模数外，有时还规定最小剖面惯性矩I,以保证弯曲变形在允许范围内。3、稳定性公式①船体结构中的细长构件在受压时可能发生失稳，因此建造规范对这类构件从稳定性考虑，对其刚度作了若干规定。②比如甲板骨架往往受到严重的中垂压缩，此时，横骨架式甲板骨架的横梁，纵骨架式的甲板纵骨，甚至其强横梁均可能丧失稳定性。③此外，船体板格及高腹板梁材均可能由于总纵弯曲及局部弯曲丧失稳定性。④船舶的骨架类型多，部位和作用不同，因此骨架的受力情况是很复杂的。⑤《内规》将船体骨架分为船底骨架、舷侧骨架、甲板骨架等情况分别提出了设计要求，对于其他特殊结构，如悬臂梁结构、无支柱的甲板强骨架、主机基座、轴隧及机舱骨架等，《内规》则在专门的章节中给出了设计规定。①船体结构中构件都是型材，普通骨材如肋骨、纵骨、横梁等一般采用轧制型钢(角钢、球扁钢、扁钢等),其剖面尺寸可直接按带板型钢表查出；②船体骨架中的强构件，如肋板、强肋骨、甲板纵桁、强横梁等一般采用焊接"T"型组合型材，其剖面尺寸往往需视具体情况自行设计。③型材的剖面设计，首先要会计算型材的剖面要素。船体结构中的型材，其剖面设计思路是，在满足最小的剖面模数w和剖面惯性矩I的要求下，所选型材剖面尺寸应当其结构重量最小(即剖面积最小),以节约钢材、降低结构重量与造价。设计组合型材剖面尺寸应满足下列条件：1)强度条件：型材剖面模数应满足规范所要求的数值，即W型≥W规2)刚度条件：型材剖面惯性矩应满足规范的刚度规定，一般以I型>I规表达。3)型材稳定性条件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，因此型材的尺寸搭配应满足这种局部稳定性的要求。①要求腹板高厚比h/t<75,否则应设置加强筋，长江实船h/t=50~60。②经稳定性计算，T型材面板宽厚比b/δ<36,实际取b=(10~20)δ,折边型材减半。h、b、t、δ的规定如图5-8所示。4)腹板最佳高度h腹板高度除需符合上述要求外，按型材剖面重量最小的条件，其最佳高度应为：除油轮船底有条件设计高腹板型材外，普通船舶因舱容、空高所限，往往难于作到这点。5)工艺、使用条件①为减少填角焊所引起的角变形，面板与腹板的厚度不宜相差过大，一般可取：δ=(1.2—2.0)t;②腹板厚度应考虑锈蚀、磨耗及使用年限等因素，一般不得低于规范中的最小厚度tmin,③内河船tmin≥3~4mm,有人提出长江客货轮tmin>3+0.025L。1、强力甲板的机舱或货舱开口：①宽度应不大于0.7B。②为了减小应力集中，所有货舱口和机舱口的开口角隅应为圆角，圆角半径r应不小于开口宽度的1/10,③圆角半径r小于610mm的舱口角隅，应采用等于甲板厚度1.5倍的加厚板或用厚度相等的复板补强，复板与甲板应用塞焊焊妥，补强范围见图4-6(1)④圆角半径大于、等于610mm或采用抛物线形、椭圆形的舱口角隅时，可不须补强。但抛物线形、椭圆形舱口角隅的尺寸应符合图4-6(2)的规定。①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。②现结合实例，说明组合型材剖面的设计步骤。某长江客货轮，甲板纵桁所必须的剖面模数W=404cm3,惯性矩I=7780cm4,甲板纵桁跨长1=7.7m,载荷的平均宽度b=2.35m,设计型材剖面尺寸。①根据结构情况及参考型船，取型材腹板高度h=300mmmm,mm,参考型船取t=6mm=0.025L+3=0.025×72+3=4.8与初值300相差不大，故确定腹板尺寸为6x300mm。⑤实取δ=8mm,实取b=120mnδ=(1.2～2)t=7.2实取δ=8mm,实取b=120mn,满足面板稳定性要求带板宽度取跨长1的1/6与载荷的平均宽度b中之小者。I=C-Ae²=14720-131.6×4.36²=14720-2500=12220cm⁴>7780cm⁴,型材尺寸满足要求。第五节船底结构设计船底结构是船体结构中最为复杂、最为重要的部分，船底结构的设计包括船底结构的选型、构件布置、构件尺寸确定，还要考虑节点及开孔等局部结构补强等的设计细节。1.船底结构中的纵向构件参加船体的总纵弯曲。2.作为船底板及内底板的支框，保证其局部强度与稳定性。3.船底的横向构件与肋骨、横梁组成横向框架，保证船底的横强度。通过支柱、桁架等与甲板结构形成立体结构，实现内力的相互传递。4.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、淡水舱以及压载舱使用。5.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。船底结构的受力是比较复杂的，主要有：1.总纵弯曲应力：底部纵向连续构件，如内龙骨、纵桁材等，组成船体梁下翼板的一部分，承受船体总纵弯曲的正应力。2.经常性横荷重：船底水压力及货物之反压力，为船底结构设计的主要外力依据。3.动力荷载：机舱区域的船底结构还承受机器的振动载荷，货舱区域的船底结构承受货物及装卸机具的动力冲击等。4.偶然性荷载：如搁浅、擦底时的碰撞力、上排、进坞时的坞墩反力等。三、船底结构型式的选择1.单底、双底的选择①船舶设计双层底结构，可以提高船舶抗沉性能，是确保航行安全的有力措施之一。但内河船多数靠岸行驶，海事施救方便，抗沉性要求相应低些，所以长江中下游的中、小型船舶，考虑舱深有限，一般均不要求设置双底，仅长江大型客货轮才有设置双底的必要。②在川江三峡航段，滩多流急，航道险竣，抗沉性要求高，所以《内规》要求船长大于40m,航行J级航段的自航船应设置双层底，并尽可能由防撞舱壁延伸至尾尖舱璧，可以作成阶梯形式，一般中部以外的双底可以作成阶梯形式。若设置双底有困难时，可在肚部设置防撞边舱，或使机舱外的舱室满足破舱后一舱不沉的要求。尾机型船因机舱区型线狭窄，其机舱区允许部分设置双底，部分设置防撞边舱。③对于纵通大舱口船，如矿砂驳、分节驳等，因货物比重大，且多为机械化装卸，双底可以提高局部强度，增强船体横向强度，所以一般均设置双底，呈双壳型式④双底便于布置油、水舱与压载舱，所以除规定情况外，可视具体情况灵活掌握，如某些拖轮因纵倾调整之需，多有设置局部双底的情况2.船底骨架型式的选择按骨架形式分，船底结构有横骨架式及纵骨架式两种。选取哪种骨架式，视具体情况。①总的来说，纵骨架式因有较多的纵向构件计入总纵弯曲，故对总纵强度有利。所以，当所设计船总纵强度矛盾突出时，如船长L≥70~80mm的内河油轮、尾机货轮及油驳等，其船底一般可采用纵骨架式。船长100m以上的长江大型客货轮，因中拱严重，采用双底纵骨架式有利。②但船长70m以下的长江客货轮以及船长在50m以下的所有长江船，因总纵强度不是主要问题，船底结构多采用横骨架式。③纵骨架式还可以大大提高船底板格的稳定性。所以，对于中拱严重的内河船，如长江客货轮、尾机货轮及油轮，当从总纵强度考虑选用纵骨架式船底时，由于同时提高了板格的稳定性，因此也提高了船底板参加总纵弯曲的有效性。④但内河船的板厚一般是由其它因素决定，与海船不同，板格稳定性一般不作要求。(1)横骨架式出于横向强度考虑，对横向强度有较高要求的船舶，如矿砂的驳，宽深比B/D>5的内河船舶，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，横骨架①选择骨架型式还要考虑局部强度。如单层底结构，它由肋板、内龙骨构成船底板架，是一种交叉梁系，当舱长较短时(舱长比l₁/l<0.9),内龙骨对肋板支撑最好，此时采用横骨架式可减轻架结构重量。当舱长较长(舱长比11/1>1.7-1.9),内龙骨不再支持肋板，此时可采用纵骨架式，以实肋板支持船底纵骨，可减轻架结构重量。②选择骨架型式还要考虑施工工艺。双层底因高度有限，将带来工艺上的许多困难，尤其纵骨架式双底，当纵骨尺寸较大时，将会造成施工和使用中的通行障碍，应极力避免。一般而论，纵骨架式船底，因布置构件较多，节点较为复杂，施工比横骨架式困难的多。所以，从工艺考虑，除非特别需要，一般不采用纵骨架式。综上，船底结构可分为单底横骨架式、单底纵骨架式、双底横骨架式和双底纵骨架式四种型式，设计时可参考下表。《内规》按单、双底结构，给出了设计规定。表5-8船底结构型式分类主要组成构件适用范围横向构件纵向构件单底横骨架式实肋板(每档肋距设置)中内龙骨旁内龙骨纵骨架式实肋板(不大于4档肋距设中内龙骨旁内龙骨船底纵骨板驳双层底横骨架式实肋板(每档或不大于四档设置)组合肋板(在不设实肋板的肋位上设置)中桁材旁桁材L>40m航行于长江急流航段的客货轮纵骨架式实肋板(不大于4档肋位设置)中桁材旁桁材外底纵骨油轮，推(拖)轮，双壳驳等，长江大、中型客货轮四、单底结构的骨架设计单层底的船底骨架可为横骨架式或纵骨架式。船长≤30m的船舶，宜采用横骨架式。(一)单底结构的主要构件和布置1.实肋板①横骨架式单底结构中，实肋板是单底骨架的主要构件，应每档肋位设置.,船长小于或等于30m时，可隔一个肋位设置。②纵骨架式单底也设置实肋板，其间距应不大于2.5m。2.内龙骨①内龙骨包括中内龙骨与旁内龙骨，船底应设置旁内龙骨。小船的底部一般设置1—3道内龙骨，大船设置3—5道。②中内龙骨、旁内龙骨尽可能均匀设置，其间距应不大于2.5m,对于船长不大于30m的小船，应不大于2m,至船首、尾部间距应逐渐缩小。③中内龙骨除参与总纵弯曲和板架局部弯曲外，还起着联系肋板及承受坞墩反力的作用，要求它尽可能贯通全船，并与首、尾柱有效连接(往首、尾部可为间断板).④平底船允许以2根旁内龙骨(左右各1根)代替中内龙骨。⑤单机船的主机基座纵桁如在机舱内贯通，机舱内的中内龙骨可以省略，此时，与机舱毗邻的后舱允许以延伸机座纵桁的2根旁内龙骨代替中内龙骨。(1)旁内龙骨●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。●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，旁内龙骨应是机座纵桁的延续。●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。中内龙骨与旁内龙骨及基座纵桁不应在舱壁处突然中断，应各自向舱壁的另一面延伸，且在中内龙骨与旁内龙骨过渡处相互延伸，形成交叉过渡性结构，相互交错不小于3个肋距；或加过渡性肘板，肘板长度不小于2个肋距。如图5-10所示。B-B图5-10中内龙骨、旁内龙骨、基座纵桁在舱壁处的过渡3.底肋骨：横骨架式船底未设实肋板的肋位上应设置底肋骨。4.船底纵骨：纵骨架式单底结构部分应设置船底纵骨。(二)构件尺寸的设计实肋板剖面模数W应不小于按下式计算所得之值，其腹板高度应不大于其厚度的75倍(首、尾部可适当增大),W=ks(fd+r)l²cm³K—内龙骨修正系数，表示考虑了内龙骨作用后，实肋板最大弯矩可以减小的倍数，按下①如设有纵舱壁或双向纵桁架时，应按甲板处船宽)处的腹板高度，应不小于中纵剖面处腹板高度的1/2,如图5-11所示。于实肋板面板剖面积的1.5倍。旁内龙骨可用间断板，尺寸与该处实肋板相同。②底肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：W=4.2s(d+r)l²+5cm³4.船底纵骨W=ks(fd+r)l²cmI=1.lal²cm⁴①纵骨应用肘板与横舱壁连接，肘板的直角边长应为纵骨高度的2倍，厚度与纵骨相同。②对于肘板，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。(三)节点与开孔实肋板与肋骨一般采用肚肘板连接或直接搭接。常用的典型连接形式如图5-12所示。2.横舱壁节点：内龙骨在舱壁处中断时，与舱壁的连接形式通常有3种，如图5-13:①用有面板或折边的肘板与舱壁连接，肘板的尺寸如图5-13(a);②将内龙骨面板的宽度在一个肋距内逐渐放宽与舱壁连接，其尺寸如图5-13(b);③将内龙骨的腹板在一个肋距内逐渐升高与舱壁连接，其结构与尺寸如图5-13(c)。]]实助征|R宾肋物》男内龙供A①中内龙骨的腹板上禁止开孔，但可以开流水孔。②实肋板与旁内龙骨腹板的下方应开设流水孔，流水孔的大小应考虑到泵的抽吸率，使船底部的各个流水孔至吸口均能自由流通。③当因管路通过等，需在实肋板及旁内龙骨腹板腹板上开孔时，应予以补强，比如采用开孔边缘加焊扁钢等加强措施。开孔一般为园形或长园形，一般开孔高度与宽度应不超过腹板相应尺寸之半，否则开孔尺寸过大，易发生腹板失稳、皱折。如图5-14;④直接位于支柱下方的实肋板和旁内龙骨也不允许开孔，以防腹板剪切失稳。五.双层底结构●船长大于40m,航行J级航段的自航船应设置双层底，双层底沿船长方向可采用阶梯形式；若设置双层底确有困难，可在能部设置防撞边舱。双层底或防撞边舱应自首防撞舱壁尽可能延伸至艉尖舱壁。●除机舱外的舱室，若确有困难既不能设置满足双层底又不能设置防撞边舱时，则应满足《内河船舶法定检验技术规则》中关于破损稳性的相关要求。●双层底结构包括横骨架式和纵骨架式两种骨架型式。横骨架式双底结构：横骨架式双底结构通常有两种设计方式。②一为实肋板与组合肋板交替设置，在货舱内实肋板间距不大于4档肋距，在机舱内不大于2档，其余肋位设置组合肋板，这种形式重量轻，但强度差些，施工亦较麻烦。双层底无论何种骨架形式，其在中纵剖面处的高度h应不小于下式计算之值，且不小于700mm,也不大于1500mm。舷板至内舷板之间的距离①双层底的内底板应延伸至船的两侧，内底边板可以是水平的，也可以是倾斜的，如图5-16。②常年航行于J级航段的船舶，内底边板应盖没船的能部，如图5-16(1)、(2)、(5)。图5-16内底边板的设计③如果采用水平内底板，则应设置污水阱，一般设于船舱后端壁船体中心线附近。④污水阱的尺寸取决于可能积水的容积，污水井深度(井底板至船底板的距离)应不小于300mm,通常沿船长方向为一档肋距左右，沿船宽方向小于1m。污水井围壁板及底板厚度应按内底板厚度加厚2mm。纵骨架式内底板，在肚部无实肋板的肋位，应设置与实肋板同厚的肘板，并延伸至邻近的内、外底纵骨，如图5-17。布置内底板时，还应注意板缝的位置与纵骨位置应错开。图5-17纵骨架式内底板设置的肚肘板①双层底实肋板不论骨架形式，其间距应不大于2.5m,实肋板厚度与所在部位船底板厚度相同，但应不小于5mm。船长小于或等于30m时，应不小于4mm。②实肋板的腹板高度与厚度之比大于100时，应在实肋板腹板上设置垂直加强筋。加强筋厚度与实肋板厚度相同，宽度为厚度的8倍，其间距应不大于双层底的高度。③横骨架式双层底的实肋板结构一般形式如图5-18所示。数③纵骨架式双层底结构的实肋板应不大于四档肋距设置，在受力较大处，如机座端部、支柱下方等处应加实肋板，实肋板上可每隔一档纵骨处布置一根垂向加强筋，如图5-19。纵骨架式双层底结构，纵骨不穿过水密肋板时，应用肘板与水密肋板连接。中桁材应连续贯通，其厚度应与所在部位平板龙骨的厚度相同，但应不小于相连实肋板①旁桁材由间断板构成，其厚度应与所在部位船底板厚度相同，但应不小于相连实肋板的②横骨架式旁桁材间距应不大于4.0m;纵骨架式旁桁材间距应不大于4.5m。如图5-21:图5-21纵骨架式的中桁材在实肋板间距的中点，应左右加设通至邻近纵骨处的肘板，其厚度与实肪板相同。而旁桁材，应在实肋板间距的中点设置一道加强筋，加强筋厚度与桁材的厚度相同，宽度为厚度的8倍。如图5-22。(1)横骨架式双层底未设实肋板的肋位上，应设置组合肋板。(2)组合肋板由船底和内底骨材构成，与桁材、内底边板应采用肘板连接，肘板与实肋板同厚，其尺寸如图5-23所示。当肘板高厚比大于100时，其自由边应折边或加面板，旁桁材一侧应设撑材，其尺寸与内底骨材相同。图5-23组合肋板(3)组合肋板船底骨材的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：W=3.8s(d+r)13cm3(4)内底骨材的剖面模数W应不小于船底骨材剖面模数的0.85倍，尚应不小于按下式计算W=W1*h/Dcm38.纵骨架式的船底纵骨(1)纵骨架式的纵骨应均匀设置，间距一般为600mm左右。(2)纵骨应保持其连续性，尽量通至船端，至船端各纵骨不要同时断在一个剖面上。船底纵骨、内底纵骨应均匀设置，其穿过实肋板时，应与实肋板焊接，切口的角隅应为圆角(如图5-24所示)(3)船底纵骨的剖面模数和惯性矩仍按单底纵骨架式的船底纵骨计算公式计算，但剖面模数为所得之值的0.8倍即可。(4)内底纵骨的剖面模数按单底横骨架式组合肋板内底骨材的公式计算，其中W1为船底纵骨的剖面模数。(二)底部节点与开孔1.双底脱部节点形式：双底与肋骨均采用肚肘板连接，常用的典型连接形式如图5-25。2.双底向单底的过渡形式①为了施工方便及局部强度的需要，一般双底结构船的首、尾尖舱也设计成横骨架式单底结构，在此区域应每档设置肋板，其高度根据线型和施工条件定，一般是较高的。②船底骨架由双层底过渡到单层底时，必须注意构件的连续性，纵向构件不应突然终断，可采用增设肘板、短桁材或延续桁材等办法，相互延伸2个或交错4个肋距。双层底终断处，单层底中内龙骨和旁内龙骨应至少在三个肋距范围内为双层底中桁材和旁桁材的直接延续，并设置如图5-26所示的水平过渡肘板(面板)逐渐过渡内底板。图5-26内底板的过渡③若双层底延伸至距首尾垂线0.05～0.15L范围内的舱壁上时，侧上述舱壁背面可不设内底板的水平过渡肘板。④如中部纵骨架式双底过渡到首、尾横骨架式单底时，应注意纵骨不能同时中断于一个剖面，而应采取交错形式逐渐过渡到横骨架式，内底板亦应以过渡肘板代替。3.双底开孔及加强种类对开孔的要求备注人孔和减轻孔对角线上2、实肋板、旁桁材(或旁内龙骨)上均应开人孔(或减轻孔),一般开孔的高度不应大于骨材腹板高度之半3、直接位于支柱下方的实肋板、旁桁材(或旁内龙骨上不允许开人孔(或减轻孔)4、中桁材(或中内龙骨)上不得开人孔(或减轻孔)(1)常用长园形人孔尺寸mm:园形孔最小直径建议取φ450mm(2)实肋板上人孔最好前后直线排列(3)开孔间应设加强筋流水孔实肋板、内龙骨(或非水密桁材)上，均应开一定数量的半圆流水孔，亦可采用加大间断构件切角尺寸兼作流水孔半园流水孔的半径一般为R=25~30mm焊缝切角兼流水孔尺寸为：空气孔空气孔，亦可用加大焊接切角来代替仅双层底有空气管双底内须装设通至干舷甲板上约500mm高的空气管，若养作测深管时，应尽最减少管子弯曲仅双层底有第六节舷侧结构设计内河船的舷侧结构基本上采用横骨架式，其布置应与船底及甲板结构密切配合，构件尺寸可按规范的有关规定，参考型船决定。舷侧结构中，舷侧板是船体梁的腹板，抵抗水压力及波浪冲击力，传递甲板和船底的局部荷载。舷侧骨架支持舷侧板，保证舷侧板格的局部强度和稳定性，并与肋板和甲板横梁组成横向框架，保证船体的横向强度和刚度；舷侧形成的强肋骨框架，可以增加船体的抗扭刚度；舷侧纵向构件还参与总纵弯曲。一、舷侧结构的受力情况1、由总纵弯曲产生的正应力和剪应力。2、垂直于舷侧的局部荷重，包括：(1)经常性水压力：舷侧垂向构件(肋骨，张肋骨)承受三角形或梯形分布的水压力，水平构件(舷侧纵桁，舷侧纵骨)承受与构件位置相应的均布水压力。(2)动荷重：首部舷侧承受很大的波浪冲击力。在液货舱内和装散货舱内，除了承受舱内货物的静压力外，还承受因腊舶横摇产生的液货动压力。(2)航行于冰区的船舶，应考虑流冰碰撞和挤压力。(3)靠离码头、编队系结、碰撞等情况下的横向挤压力。(一)舷侧结构分横骨架式和纵骨架式二种：(1)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(2)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)。(二)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2.对于船底、甲板、舷侧均为横骨架式者，其舷侧除机仓与深仓区域应设强肋骨与舷侧纵桁外，其它仓内一般可设计成单一肋骨制，仓深较大时亦应加设舷侧纵桁。对于推(拖)轮都应加设舷侧纵桁，以增强水平刚度。(三)舷侧结构的布置：当采用单一肋骨制时，应每档设置主肋骨，当为交替肋骨制时，强肋骨间距应不大于四档肋距，其余肋位设置普通肋骨，同时应设置舷侧纵桁，并应延伸至首、尾部。应当指出，对于舱长很大的船舶，舷侧纵桁可能不仅不支持舷侧肋骨，相反增加肋骨负担这时一般不设舷侧纵桁。三、构件尺寸及构件连接1、主肋骨和普通肋骨主肋骨和普通肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：W=Ks(d+r)₁2cm³式中：K——系数，按表5-13选取；W=Ks(d+r)1²(2)舷侧为纵骨架式时，强肋骨剖面模数应不小于横骨架式强肋骨剖面模数的1.1倍●舷侧纵骨的剖面模数W应不小于按下式计算4.舷侧纵桁及与舱壁(或舱壁水平桁)的连接(2)非自航船，当肋骨跨距超过2m时，应设置一道舷侧纵桁；在间距不大于2个肋距的肋(3)舷侧纵桁在舱壁处与舱壁(或舱壁水平桁)连接，同中内龙骨与舱壁连接形式类似。①肋骨与实肋板的连接，对斜底船可采用如图5-29(1)所示的形式，对平底船应用②能肘板高出肋板的高度应不小于肋骨高度的3倍，能肘板的宽度约等于中纵剖面处实肋板的高度，能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。图5-29肋骨与实肋板的连接③肋骨与底肋骨应用能肘板连接，能肘板与肋骨及能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。④船底如为纵骨架式单底，应用能肘板将肋骨及底纵骨与船底板固定，并延伸至相邻的船底纵骨，能肘板与肋骨的搭接长度应不小于肋骨高度的2倍，如图5-29(5)⑤纵骨架式舷侧的最下一根纵骨与船底纵骨应在实肋板间距的中点设置能肘板如图5-29(6)所示●强肋骨与实肋板用能肘板连接，能肘板的直角边长应与实肋板中部腹板高度相同，厚度与实肋板厚度相同。●船底如为双层底时，应用能肘板将肋骨与内底边板固定，能肘板的直角边长应不小于肋骨高度的3倍，其搭接长度应不小于肋骨高度的2倍●能肘板的自由边应有折边(或面板),折边(面板)宽度一般为能肘板厚度的10倍，6.肋骨与横梁的连接①肋骨与横梁应用肘板连接，肘板直角边长应为横梁高度的2倍，如图5-30(1)、(2),肘板的厚度取与横梁相同。若甲板为纵骨架式，肋骨应用肘板与甲板固定并延伸至相邻的甲板纵骨，肘板的高度为纵骨高度的2.5倍，厚度与肋骨相同，如图5-30(3)、(4).②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③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。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)应符合关于折边肘板的规定。图5-31强肋骨与强横梁的连接7.肋骨与舷侧纵桁的连接(1)普通肋骨与舷侧纵桁的连接是肋骨穿过舷侧纵桁，肘板设于舷侧纵桁下侧，其厚度与舷侧纵桁腹板相同，如图5-32。(2)强肋骨与舷侧纵桁往往设计成同高的“Y”形或折边形式，强肋骨保持连续而舷侧纵桁间断，其腹板与面板必须相互焊接，如图5-338.肋骨与中间甲板的连接肋骨遇到中间甲板，既可以在甲板处间断，也可以穿过甲板，但都要用肘板连接；穿过甲板的开孔要补强，工艺上较麻烦。常见连接形式见表5-13。表5-13肋骨与中间甲板的连接肋骨在甲板处间断甲板间肋骨强度较好，施工方便，但装货不便。海船采用较多，长江船也有采用。甲板间肋骨强度较差，但施工方便，有利装货。长江船采用较多肋骨穿过甲板强度好，装货方便，但施工不便，适用于小船。强度尚好，装货方便，施工不便。第七节甲板结构设计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。1.船舶总纵弯曲应力：由连续的甲板纵桁、纵骨及甲板板承受。2.集中载荷：如缆桩、锚机、艇架、集中放置的货物及支柱传下来一般均由强横梁、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。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。可设于舱口四角，但装卸货物不方便。横骨架式：并设有强横梁，该形式内河船机舱部分甲板应用广泛。支柱布置应考虑主机位置。纵骨架式：整个甲板采用纵骨架式，为大、中型内河客货轮强力甲板所采用。混合骨架式：在大舱口之间采用横骨架式，开口型内河船强力甲板广泛采用。无支柱甲板.为便于机械装卸，整个甲板不设支柱。内河货船可以采用。三、甲板骨架的布置和构件尺寸比较常见的甲板骨架有以下几种：①横骨架式甲板应在每个肋位上设置横梁。强力甲板横梁梁拱，一般为船宽的1/50,客船不小于船宽的1/80;顶篷甲板的横梁间距必要时可适当加宽。②横梁剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：W=5csh12cm3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;离大者，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:h=kQ/FK—系数，装金属矿石时取K=1.30;非金属矿石时取K=1.15。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=3W1cm4式中：W安横梁计算所得之剖面模数；1——横梁跨距，原则同上。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。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。(2)纵骨架式强横梁间距应不大于四档肋距，且需与强肋骨对应。纵骨通过处的腹板开口剩余度应不小于纵骨型材高度。●纵骨架式强横梁的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：●强横梁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●强横梁腹板在纵骨通过处的剩余高度应不小于腹板高度的0.6倍，否则开口处的剖面模数应满足上述要求。●电缆或管系如在甲板纵桁或强横梁腹板上穿过时，其开口高度应不大于纵桁或强横梁腹板高度的25%,开孔宽度应不大于骨材间距的60%,开孔边缘距梁端的距离应不小于该梁跨距的25%,距面板的距离应不小于其腹板高度的50%,否则应予①甲板纵骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：②强力甲板纵骨的剖面惯性矩I应不小于按下式计算所得之值：I=1.1a12m4③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，应间距，并用肘板与横向骨材焊牢，如图5-34。⑤甲板纵骨应用肘板与横舱壁连接，肘板直角边的长度应为纵骨高度的2倍，厚度与纵骨(1)横骨架式甲板纵桁的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：(2)横骨架式甲板纵桁的剖面惯性矩I应不小于按下式计算所得之值：I=2.75W1cm4纵桁应逐渐过渡到腹板较低的纵桁，过渡范围的长度应不小于纵桁高度之差的3用纵桁面板宽度在一个肋距内逐渐加宽，至横舱壁处为原宽度的2倍，再与横舱壁5.兼作舱口围板的甲板纵桁6.舱口端横梁W=0.8P1cm3I=3W1cm4隔一档设置单面肘板，肘板厚度与纵桁腹板厚度相同.5.甲板纵骨、甲板纵桁与横舱壁的连接，见前面的内容。四、舷伸甲板结构尺寸1.船舶可设置作为通道使用的舷伸甲板。舷伸甲板的舷伸梁间距应不大于2.5m。舷伸梁应设置在舷侧强肋骨所在肋位。舷伸甲板下应设置纵骨或在舷伸梁之间设置普通横梁，其尺寸与甲板横梁或纵骨相同。2.舷伸甲板的宽度一般应不大于1.5m。舷伸梁在舷侧连接处的腹板高度应不小于舷伸甲板宽度的1/3,其厚度应不小于上述高度的1/100,但不小于3mm,如图5-39。3.底封板的厚度应不小于舷侧外板厚度的0.8倍。4.舷伸梁的底角应开有流水孔。每舷应适当布置泄水孔，并配有不锈材料制成的水密5.舷伸梁的腹板可以开圆形减轻孔，且开孔直径应不大于该处腹板高度的0.5倍五、舱口支持结构的设计①货舱口附近的支持构件主要有舱口甲板纵桁、舱口端横梁以及舱口悬臂梁。②舱口甲板纵桁承受横骨架式横梁或纵骨架式强横梁传来的甲板荷重。当舱口四角设置支柱时，甲板纵桁受力直接传至船底结构，此时舱口端横梁不起支持作用。当舱口四角无支柱，而在纵中剖面的端横梁下方设置支柱，端横梁为舱口甲板纵桁的支点，承受纵桁传递的集中荷载，舱口悬臂梁作为舱口甲板纵桁的弹性支点，承受后者传递的集中荷重。1、舱口甲板纵桁舱口纵向围板一般均兼作甲板纵桁，不论舱口纵通与否，在总布置可能的情况下，各舱货舱口甲板纵桁应布置在同一直线上。2、舱口端横梁货舱口长度端部应各设置一根舱口端横梁，目的在于支持舱口纵向围板，以减少围板尺寸以及增强船体横向强度3.舱口悬臂梁结构悬臂梁，指的是从舷边延伸至其所支持的舱口甲板纵桁的甲板强横梁。当舱口甲板纵桁下方不允许设置支柱时，为减小纵桁尺寸，可在舱口长度范围内设置舱口悬臂梁，作为弹性支座与舱口端横梁共同支撑甲板纵桁，悬臂梁间距应不天于四挡肋距。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。2、应考虑舱室的布置特点，支柱布置应疏密相宜，过稀则便纵桁尺寸过大，影响舱室净高，过密则舱室空间利用率降低。3、上层建筑中支柱应尽量设在房间隔墙内，以免占据舱室空间。大厅、室内尽量少布置支柱，并兼顾舱室门窗设备、风管、照明、装饰等方面要求，货舱内要求尽可能少布置支柱，甚至不要支柱。油舱内禁止使用管形支柱，以防残余油气遇明火爆炸。4、支柱上端须支持在甲板纵桁上，下端尽可能设置在纵、横桁材的交点上，上下端均须加垫板和肘板牢固焊接。若舱内支柱仅落在实肋板上，应加短纵桁使力分散到相邻构件上。六、无支柱甲板结构1、为了适应港口的机械化装卸，甲板结构也可以设计成无支柱甲板骨架(亦无悬臂梁)。2、无支柱甲板受力情况与一般甲板相同，只是它没有支柱及悬臂梁，总纵弯曲的应力还是由甲板纵桁及甲板板承受，局部荷重由纵、横桁材承受，并将受力传到舱壁及舷侧。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。舱口可以分为两种类型：1、纵通舱口：所谓纵通舱口，即在载货全长范围内未设置横舱壁的长舱口。①在舱口长度范围内也可依具体情况间隔一定距离而设置支柱结构或设置悬臂梁结构，以增大横向强度与刚度，这样有利于纵桁尺寸的减少。②纵通舱口围板高度一般比较高，一般都兼作甲板纵桁，可以按兼作舱口围板的甲板纵桁进行设计。为了保证足够的刚性，应在其上设置水平桁扶强，必要时尚应加设面板及水平加强筋。水平桁应由垂直桁支承，垂直桁应位于甲板的强构件上。③单舷船纵通长货舱口应在舱口两纵向围板之间沿甲板平面装设过桥支撑，其间距应不大子6倍舱深。2.非纵通舱口①一般干货船舱口宽度为0.4—0.6B左右，有些船因装货要求，宽度增大到(0.7—0.8}B。②非纵通舱口一般有四角设支柱及在舱口端横梁纵中剖面处设支柱二种。当舱口较长时，在纵向围板上一般还需加设支柱，或采用悬臂梁形式、无支柱甲板板架形式。3.围板结构形式和尺寸货舱口围板形式较多，通常有表5-16几种形式，围板较高时应加水平加强筋位置剖面形式露天甲板货仓围板、围板在甲板下至少与纵桁同深，并折边或用圆钢。2、围板在甲板上高≥250mm时，其上缘应绕以半圆钢或共它型材，增加围板刚度3.围板较高时，应在围板高约2/3处加一水平加强筋甲板以下围板用肘板与横梁连接(图a),若为纵骨架式甲板，除用肘板与甲板纵骨连接外，常须每隔一挡肋距处加焊加强筋1、围板可不伸出甲板上面，甲板上围绕仓口焊一圆倾斜板，高约75mm,以便放仓口盖板(图a、b)2、围板应折边或加圆钢，防止磨损钢索，当要求围板剖面模数较大时，可加焊一扁钢(图a)图(c、(1)强力甲板纵通舱口的舱口围板1.纵通舱口围板在甲板上的高度一般应在600mm-1200mm范围内。2.纵通舱口围板的下缘伸入甲板以下至少为200mm,且应与甲板横梁牢固连接，保持结构的连续性。3.纵通舱口围板应设设置水平桁扶强，水平桁应于舱口围板顶缘或位于舱口围板顶缘以下不超过300mm.,水平桁的剖面积应不小于甲板线以上舱口围板剖面积的0.254.如水平桁位子舱口围板顶缘以下超过300mm,应在围板顶缘增设面板，或其它能保证围板足够刚性的型材，其截面积应不小于围板截面积的0.1倍。5.如水平桁离甲板边板的高度超过600mm,应在水平桁与甲板边板之间的纵通舱口围板上增设水平加强筋，其间距应不大于600mm,水平加强筋可用角钢，球扁钢等6.水平桁材由垂直桁支承。垂直桁应位于强框架或横舱壁的同一肋位上，其间距应不大于3m。垂直桁尺寸取与水平桁相同。(2)强力甲板非纵通舱口围板厚度一般应不小于表5-17的规定，非强力甲板上的舱口围板厚度可适当减薄。围板顶缘应设有加圆滑的强型材。6745设水平加强材及垂向肘板。非露天的舱口围板高度可适当降低。(3)舱口活动横梁●舱口活动横梁在跨度中点处的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：●活动横梁两端的腹板高度可以逐渐减小至中部的2/3,活动横梁的承座应用有效的装置把舱口活动横梁固定于其中。承座的支承长度应不小于70mm。(4)舱口盖的设计1.舱口盖一般应用钢质材料制成。钢质舱口盖应按局部强度的规定计算校核其构件尺寸及强度和刚度。2.其他材料制成的舱口盖应具有与钢质舱口盖等效的强度和刚度。●舱口角隅是最易引起应力集中的地方，不少船舶断裂或出现严重海损的诱因就是由于舱口角隅设计不当所致。1.甲板的舱口角隅必须设计成圆弧形或抛物线形。圆弧形角隅半径一般不小于舱口宽度的1/10,且应采用其厚度为甲板厚度1.5倍的加厚板或与甲板厚度相等的复板加强。抛物线舱口角隅不必补强，但尺寸应符有关规定。2.此外，还要保证舱口端横梁与舱口甲板纵桁必须有效地连接下图是舱口角隅的两种形式。图5-42(a),围板的角隅成圆角，施工麻烦；图5-42(b),形式采用较多，甲板边缘应光顺，无据齿形，这种形式应力集中不如图(a)种好，但施工较容易，构件连接好。第八节舱壁结构设计舱壁的作用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、.生活、载客、载货、安装动力装置与船舶设备及布置油、压载等。2.抗沉性方面，舱壁将船体内部分隔成若干密性区间，当海损破舱时，不因一舱或几舱进水而危及船舶安全。内河船舶抗沉性要求不高，一般设几道水密舱壁即可，但其中首、尾尖舱舱壁与机舱前、后舱壁必须设置水密舱壁。3.舱壁还可以保证船体横向强度，当B/D较大时，更显得重要。4.有时候因需要设计防火舱壁，如客船，某些舱壁经过防火处理后，当发生火灾时，不致波及其它舱室。5.又如油船等液舱设置分隔纵舱壁，可以减小自由液面宽度，保证船舶的稳性。舱壁按用途及密性要求分：1.水密舱壁：为干货舱的分舱与抗沉性的要求而设置的，须水密。2.油密舱壁：是货油，燃油及滑油的界壁，须油密。3.深舱舱壁：经常装载液体舱的界壁，须水密或油密。4.非水密舱壁：作为分隔舱室或因强度要求而设置的，无需水密。5.防火舱壁：作防火区间的分隔，有一定防火隔热要求。1.纵舱壁：沿船长方向布置者。2.横舱壁：沿船宽方向布置者。3.半舱壁：沿船长或船宽方向布置，但不与纵舱壁或横舱壁组成密闭界壁。4.活动舱壁：系干货赞装载散货时临时装设的可拆卸的活动纵舱壁。按结构形式分(1)平面舱壁：由扶强材与舱壁板组成。按扶强材布置方向又可分为垂直扶强材与水平扶(2)槽型舱壁：用舱壁板的折曲以代替扶强材的作用。根据折曲板的剖面形状，有梯形、三角形及矩形等。槽型舱壁为内河油轮、油驳广泛采用。舱壁结构的受力：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，尚参与船体总纵弯曲，承受总纵弯矩与切力。舱壁的受力情况往往是多方面的，在设计时必须按它的主要受力情况来考虑。如一般取舱壁的经常性或海损破舱时受的静水压力作设计荷重，而其它力则是次要的，设计时可忽略。二、舱壁布置和结构设计舱壁的设置和数最由总体没计确定，但必须满足规范要求。1.水密舱壁的布置位置①船长大于30m的船舶，在船首应设置一道水密舱壁，其位置一般在距首垂线0.05~0.1L范围内，舱壁的高度应延伸至干舷甲板或首升高甲板。②船长小于或等于30m的船舶的防撞舱壁距首垂线的距离应不大于3.0m。③船舶在尾部也应设置一道水密舱壁，其高度应延伸至干舷甲板或尾升高甲板。④船长大于30m的船舶的机舱前后舱壁以及船长小于或等于30m的船舶的机舱前舱壁2.横向舱壁的间距强力甲板下横向舱壁的间距应不大于下式计算所得之值：若不能满足此项要求时，应在两舱壁之间增设符合规范规定的双向横桁架。3.舱壁上的开孔①防撞舱壁上禁止开门或人孔。②水密舱壁上一般不应开门或人孔，如必须开时，应应保证水密③A、B级航区客船及J级航段的船舶，不应在水密舱壁上开门；若设有双层底或符合规定的轴隧时，可在机舱后舱壁上开设水密门。④电缆、舵链、车钟链等穿过舱壁时，应沿干舷甲板下表面敷设。⑤燃油舱与淡水舱、食物舱之间应设隔离舱。压载水舱可以代替隔离舱。深油舱与干货舱相邻的舱壁上不应开孔，有加热设备的燃油舱和干货舱相邻的舱壁，应在货舱的一侧采取适当的隔热措施。⑥舱壁扶强材、桁材应尽量与甲板、船底、舷侧等部位的骨材相连接。⑦客船干舷甲板下的水密横舱