钢制船结构设计课程设计过程.docx

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钢制船结构设计课程设计过程

第一章概述

1.本船结构强度计算书根据中国船级社2009年<<钢质河船舶建造规>>制订

2.结构形式：

纵骨架式结构，双底双舷，单甲板。

A级河自航集装箱船

3.计算尺度：

设计水线长：

65.79m

型宽：

17.80m

型深：

6.00m

结构吃水4.45m

实际吃水：

2.11m

方形系数：

0.8659

4.主尺度比（符合规2.2.1.1之规定）：

L/D=65.79/6.00=10.965<25，

B/D=17.80/6.00=2.97<4

第二章结构计算

2.1外板：

2.1.1平板龙骨（2.3.1.1）

船中部平板龙骨厚度应按船中部底板厚度增加1mm。

平板龙骨的宽度应不小于0.1B，且应不小于0.75m。

B≥0.75（m）0.1B=1.78m

实取全船平板龙骨厚δ=11mm,平板龙骨宽度2m。

2.1.2船中部底板（2.3.2.1及8.3.1）

船中0.4L大舱口船货舱区域的船底板厚t应不小于按下列式子计算所得：

mm

=1.0×（0.×65.79+4.50×0.60-0.80）=6.242mm

式中:

α、β、γ——系数。

由A级航区和纵骨架式,a=1.0;

船底板尚应不小于（2.3.2.2）：

mm

=4.8×0.60×

=5.28mm

式中：

d——吃水，m；d=2.11

s——肋骨或纵骨间距，m；s=0.6

r——半波高，m,r=1.25（1.2.5.1,A级航区选取）

船底板尚应不小于（8.3.1）：

mm

=1.0×（0.05×65.79+3.9×0.6+1.0）=6.630mm

式中:

α、β、γ——系数。

由A级航区和纵骨架式,a=1.0;

实取船底板厚

2.1.3舭列板（2.3.3.1）

舭列板厚度应按船中部船底板厚度增加0.5mm。

即δ=6.630+0.5=7.130（mm）

实取舭列板厚度

。

注：

本船采用的是圆舭，则舭列板宽度应至少超过舭部圆弧以外100mm，并应超过实肋板面板表面以上150mm。

2.1.4舷侧外板（2.3.4.1及8.3.2）

1.船中部舷侧外板厚度应不小于船底板厚度的0.9倍。

即δ≥0.9×6.630=5.967（mm）

2.舷侧外板的厚度应与船底板厚度相同。

实取厚度为10mm

2.1.5舷侧顶列板（2.3.5及8.3.3）

1.船中部舷侧顶列板的厚度应不小于强力甲板边板厚度的0.85倍或舷侧外板厚度增加1mm，取其大者。

2.货舱区域舷侧顶列板在强力甲板以下的宽度应不小于0.15D，其厚度不小强力甲板边板厚度的0.85倍或舷侧外板厚度增加1mm，取其大者。

舷顶列板宽度

b=0.15×6.00=0.90m

实取舷侧顶列板厚

，宽度900mm。

2.1.6舷板（8.3.4）

舷板的厚度应与舷侧外板厚度相同，应直接延伸至船底板，实取t=10mm。

2.1.7底板（2.3.9.1及8.3.5）

载货部位底板厚度t应不小于按下式计算所得之值：

t=6.63×0.8=5.304mm

式中：

s——肋骨或纵骨间距，m；s=0.6

h——计算水柱高度，m，自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。

实取底板厚度t=10mm。

2.2甲板（2.4.1.1及8.3.6）

船船长大于或等于50m的船舶，其中部货舱区域的甲板边板的厚度t应不小于按下式计算所得之值：

t=s

mm=0.6×

=7.37mm

t=1.1

mm=1.1×

=8.92mm

式中：

L——船长，m；

s——纵骨间距，m；

a——航区系数，对A级航区船舶取a＝1

h——甲板计算水柱高度，m，强力甲板取0.5m

实取船中部甲板厚度t=10mm。

船中部甲板边板的宽度应不小于0.1B，厚度应按甲板厚度增加1mm。

故甲板边板的厚度为t=11mm，宽度为2000mm。

2.3船底骨架

考虑船型，船底采用双底纵骨架式，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。

B1——双层底计算跨度，m。

双舷侧船取舷板至舷板的距离。

实取h=800mm

2.3.1实肋板（8.4.2）

1.双层底实肋板不论骨架形式，其间距应不大于2.6m。

2.实肋板的厚度应不小于所在部位船底板的厚度。

3.实肋板腹板高度与厚度之比大于100时或实肋板腹板高度大于800mm时，应在实肋板腹板上设置垂直加强筋。

加强筋的厚度与实肋板厚度相同，宽度为厚度的8倍，其间距不大于1000mm。

4.实肋板腹板上应尽可能减少开孔，对必须开设的人孔，其高度应不大于实肋板高度的0.5倍，宽度不大于实肋板高度的0.8倍。

开孔边缘应采用面板加强，其厚度不小于腹板厚度的1.25倍，宽度不小于80mm。

开孔间距应不小于双层底的高度；开孔的边缘距货舱底部边缘的距离应不小于开孔宽度的1.5倍。

实取：

实肋板的厚度t=10mm，垂直加强筋的厚度t=10mm，宽度为80mm。

2.3.2桁材（8.4.3）

1.双层底桁材的间距应不大于2.6m。

2.中桁材应连续贯通，其厚度应与所在部位平板龙骨厚度相同。

对于平底船可免设中桁材。

3.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厚度。

4.纵骨架式双层底纵桁材，当其高度与厚度之比大于100时或腹板高度大于800mm时垂向加强筋，其厚度与桁材的厚度相同，宽度为厚度的8倍，间距不大于1000mm。

5.桁材腹板上应应尽可能减少开孔，如需开孔应满足本节8.4.2.4的规定。

实取：

中桁材

，旁桁材

。

2.3.3底纵骨（8.4.4）

货舱区域底纵骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

实取底纵骨取型号为

的不等角钢，带板尺寸为

。

剖面模数为W=168.362cm3＞104cm3。

2.3.4船底纵骨（8.4.5）

船底纵骨除应满足本篇2.6.7.1的要求外，其剖面模数尚应不小于底纵骨剖面模数的0.85倍。

船底纵骨实取型号为

的不等角钢，带板尺寸为

。

2.4舷侧骨架

2.4.1舷侧普通肋骨（2.7.2.1）取交替肋骨制

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）l²=4.9×0.6×（2.11+1.25）×2^2=39.5136cm³

式中：

K——系数，按表2.7.2.1选取；

s——肋骨间距，m；

d——吃水，m；

r——半波高，m，按本篇1.2.5.1的规定；

l——肋骨跨距，m，对主肋骨和未设置舷侧纵桁的普通肋骨，取肋骨与实肋板缘交点至肋骨与横梁缘交点间的垂直距离，如图2.7.2.1所示；主肋骨制若设置舷侧纵桁时，主肋骨跨距仍按本规定确定；对设有舷侧纵桁的普通肋骨，取肋骨与实肋板缘交点至舷侧纵桁的垂直距离，但应不小于1.25m。

实取不等角钢

，带板

。

其W=120.297

>39.5136

。

2.4.2强肋骨（8.6.3）

强肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

W=6s（d+r）l²=6×0.6×（2.11+1.25）×3²=108.864cm³

实取T型钢

，带板尺寸为1200×10。

其W=415.58

>108.864

，符合要求。

2.4.3舷侧纵桁（8.6.4）

舷侧骨架采用横骨架式时，应在、外舷设置一道舷侧纵桁，舷侧纵桁的剖面尺寸与强肋骨相同。

实取T型钢

，带板尺寸为1900×10。

2.4.4肘板（8.6.5及8.6.9）

1.舱底纵骨应与货舱区船底纵骨相同。

2.外舷强肋骨可与实肋板搭接相连，搭接长度应不小于强肋骨腹板高度，或设肘板与实肋板连接，肘板的直角边长与实肋板腹板高度相同，厚度与实肋板厚度相同。

3.、外舷的普通骨材可直接与实肋板搭接相连。

搭接长度为普通骨材高度的2倍。

2.4.5舱底实肋板（8.6.6及8.6.7）

1.舷舱单底实肋板应由货舱区的实肋板直接延伸，货舱为双层底结构，则舷舱单底实肋板的高度可为货舱区双层底高度的1/2。

实肋板的厚度与货舱区实肋板的厚度相同，实肋板上缘应设折边或设面板。

2.舱底肋骨应与货舱区船底骨材相同。

2.5甲板骨架

2.5.1甲板强横梁（8.8.1.）

1.开口线外侧甲板在设置强肋骨的肋位上应设置强横梁，强横梁的间距应不大于2.6m。

2.双舷侧结构的开口线外侧夹板强横梁应与舷侧强肋骨尺寸相同。

3.实取T型钢

。

2.5.2甲板横梁（8.8.2）

双舷侧结构的开口线外侧甲板横梁应与舷侧肋骨尺寸相同。

实取不等角钢

。

2.5.3甲板纵桁（8.8.3）

大舱口开口线外侧的甲板纵桁尺寸应与强横梁相同。

实取T型钢

。

2.5.4纵骨（8.8.4）

1.开口线外侧甲板纵骨的剖面模数应不小于按下式计算所得之值：

W=kcsL=0.3591×1.45×0.6×65.79=20.55cm

式中：

k——系数，k=（650-11L+0.1L2）×10-3=0.3591；

c——系数，对A级航区船舶强力甲板取1.45；

L——船长，m；

2.开口线外侧甲板纵骨的剖面惯性矩I应不小于按下式计算所得之值：

式中：

a——纵骨连同带板的剖面积，cm2；

l——纵骨跨距，m，取强横梁间距。

实取不等角钢

带板尺寸为600×10。

其W=120.297cm3，I=1065.617cm4。

2.6舱口围板（8.8.5）

1.船长大于等于40m且长大舱口围板在船中部0.4L围连续时，舱口围板伸出甲板以上的高度h应大于按下式计算所得之值且不大于1500mm：

h=KD=455.06×6=2730mm

式中：

K——系数，K=1248-16L+0.06L²=455.06

D——型深，m；

L——船长，m。

长大舱口围板厚度t应不小于按下式计算所得之值：

t=0.1L+2.5=0.1×65.79+2.5=9.08mm

式中：

L——船长，m。

实取舱口围板的高度为h=1100mm，厚度为t=10mm。

2.长大舱口围板伸入甲板以下至少200mm。

双舷或舷顶设有抗扭箱的大舱口船，舱口围板应与舷板或抗扭箱侧板布置在同一平面并与之连接。

3.长大舱口围板应设置水平桁扶强，水平桁应位于舱口围板顶缘或位于舱口围板顶缘以下不超过300mm围。

水平桁的剖面积应不小于甲板以上舱口围板剖面积的0.3倍。

水平桁的尺寸为不等角钢

。

舱口加强为U型板

。

2.7抗扭箱

2.7.1抗扭箱的尺寸

根据总布置图可知：

h=1200mm，b=1450mm。

2.7.2板及骨架（8.9.2）

抗扭箱采用纵骨架形式。

1.侧板厚应不小于舷侧外板的厚度，如设有舱口围板且不小于舱口围板厚度。

2.下封板的厚度应不小于舷侧外板的厚度。

3.外舷板、侧板的骨架形式和结构尺寸与舷侧板骨架形式及构件尺寸相同。

实取抗扭箱纵骨为不等角钢

。

平台甲板厚度为t=10mm，侧板厚度为t=10mm。

2.8舱壁（8.10）

2.8.1首、尾横舱壁（8.10.1）

1.货舱前、后的横舱壁的厚度应不小于按第2章2.12.2.1计算所得之值加上0.5mm：

式中：

K、c——系数，按表2.12.2.1选取；

s——扶强材间距，m；

h——由舱壁下缘量至舱壁顶端（深舱舱壁另加0.5m）或量至溢流管顶端的垂直距离，m，取大者，但应不小于2.0m。

实取横舱壁的厚度为t=10mm

2.平面舱壁扶强材一般竖向布置。

平面舱壁扶强材的剖面模数W应不小于按第2章2.12.3计算所得之值：

式中：

K——系数，按表2.12.3.2选取；

s——扶强材间距，m，防撞舱壁和深舱舱壁扶强材间距应不大于650mm，干货舱舱壁扶强材间距应不大于750mm；

h——自扶强材中点量至舱壁顶端（深舱舱壁加0.5m）或量至溢流管顶端的垂直距离，取大者，m，但应不小于2.0m；

l——扶强材的跨距，m，取包括肘板在的扶强材长度，若设有与扶强材垂直的桁材，取桁材至扶强材端部或桁材之间的距离，取大者。

实取T型钢

，其

2.8.2舷舱横舱壁（8.10.2）

1.舷舱应设置横舱壁，其间距应不大于货舱总长度的0.25倍。

2.舷舱水密横舱壁在舱壁中点处应设置水平桁，其剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

式中：

b——桁材的支撑宽度，m；

h——计算水柱高度，m，取桁材至干舷甲板上方1m的距离；

l——桁材跨距，m，即舷舱的宽度。

横舱壁上的垂直扶强材可以是间断的。

实取T型钢

，其

。

2.9集装箱角布置和局部加强（8.11）

2.9.1箱角布置（8.11.1）

对于双底结构集装箱船，箱角应布置在纵桁或实肋板的上方。

纵桁、龙骨或实肋板腹板在箱角下方处不得开孔。

2.9.2局部加强（8.11.2）

双底结构集装箱若箱角不能布置在纵桁或实肋板的上方时，可设置纵向或横向短桁材支承箱角，短桁材两端应与实肋板或纵桁连接。

支承箱角的纵桁、龙骨或实肋板的腹板应在箱角位置处设置一道垂置加强筋。

加强筋的厚度与纵桁、龙骨或实肋板腹板厚度相同，宽度为厚度的8倍。

箱角与底板或垫板之间应增设复板，复板厚度与底板或垫板厚度相同，复板边缘与箱角底座边缘间的距离应不小于50mm。

第三章强度校核

3.1剖面模数

船长大于或等于40m的大舱口船，其船体中剖面的最小剖面模数应不小于下

式计算所得之值：

W=K1×W0=7496.1cm²·m

式中：

W0——按本篇第2章2.2.2.1计算所得之值；

K1——系数，按基本结构型式和船长由表8.2.1.1选取。

双底双舷，K1=1

W0=aK1K2LBD=1×0.986×0.995×65.79×17.80×6=6893.36cm²·m

式中：

L——船长，m；

B——船宽，m；

D——型深，m；

a——航区系数，对A级航区船舶取a＝1；

K1----系数，

；

K2----系数，；

Cb——方形系数，当Cb＜0.6时，取Cb＝0.6，当Cb>0.85时，取Cb＝0.85。

3.2剖面惯性矩

船长大于或等于40m的大舱口船，其船舯剖面惯性矩应不小于下式计算之值：

I=3.0W0L×10-2=14795.05cm2·m2

式中：

L——船长，m；

W0——按本篇第2章2.2.2.1计算所得的剖面模数。

55号肋位总纵强度计算如下表，表中：

根据表格知：

故

，

，55号肋位总纵强度足够。

55号肋位总纵强度校核

编号

构件名称

构件尺寸（mm）

剖面积Ai

距参考轴距离Zi

A*Zi

A*Zi2

i0

Zi-e

cm2

m

cm2*m

cm2*m2

cm2*m2

m

1

上甲板

11

1450

159.5

6

957

5742

0.0016083

6

2

上甲板纵骨

10

205

41

5.903

242.

1428.6618

0.0169427

5.903

3

舷侧板

10

4200

420

3.425

1438.5

4926.8625

617.4

3.425

4

舷侧板纵骨

10

180

18

3.244

58.392

.42365

0.008917

3.244

5

舭列板

10

1200

120

0.4

48

19.2

14.4

0.4

6

船底板

10

5450

545

0

0

0

0.0045417

0

7

船底纵骨

12

205

246

0.097256

23.924976

2.3268475

0.016859

0.097256

8

平板龙骨

11

2000

220

0

0

0

0.0022183

0

9

平台甲板

10

1200

120

4.8

576

2764.8

0.001

4.8

10

舷板

10

4200

420

3.425

1438.5

4926.8625

617.4

3.425

11

舷板纵骨

10

180

18

3.244

58.392

.42365

0.008917

3.244

12

舷侧纵桁面板

10

120

24

2.3

55.2

.96

0.0144

2.3

13

舷侧纵桁腹板

10

220

44

2.3

101.2

232.76

0.0001833

2.3

14

底板

10

7450

745

0.8

596

476.8

0.0062083

0.8

15

底纵骨

12

205

246

0.7027

172.8642

121.47167

0.016859

0.7027

16

中桁材

11

800

88

0.4

35.2

14.08

4.6933333

0.4

17

旁桁材

10

800

160

0.4

64

25.6

4.2666667

0.4

18

抗扭箱纵骨

10

180

18

5.4812

98.6616

540.78396

0.008917

5.4812

19

舱口围板

10

1100

110

6.596

725.56

4785.7938

11.091667

6.596

A=

3762.5

B=

6689.4178

∑A*Zi2=

26513.81

e=

1.7779183

m

∑i0=

1269.3592

C=

27783.17

cm2*m2

I0=

31779.86

cm2*m2

Wmin=

7527.06

cm2*m