船体结构开孔及补强规则.docx
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船体结构开孔及补强规则
船体结构开孔及补强规则
1范围
本标准规定了船体构件上的应力区域,船体结构开孔(含开口、切口)规则及补强形式。
本标准适用于钢质海船(船长≥20m)建造过程中管系、电缆穿过船体构件时的开孔规则及补强形式,
其它类型船舶及海上工程设施可参照执行。
2.船体结构开孔规则
2.1开孔基本原则
2.1.1开孔形状一般为圆形或腰圆形,孔长轴应沿结构跨度方向或船长方向布置,如需矩形开孔时,其
四角需有足够大的圆角,圆角半径R≥h/8(h为孔高)且R≥30。
2.1.2开孔应远离流水孔、透气孔、减轻孔、人孔、型材贯穿孔等。
2.1.3开孔边缘应光顺,无影响强度的缺口。
2.1.4在强构件腹板上开孔时,其开孔位置应尽可能设置在构件的中和轴处或偏近骨架带板(即甲板、
壁板或外板)一边,避免在近面板处开孔。
2.1.5所有肋板、旁桁材上均应开人孔;所有肋板、旁桁材、纵骨均应有适当的流水孔、透气孔,并应
考虑泵的抽吸率;除轻型肋板外,开孔的高度应不大于该处双层底高度的50%,否则应予加强。
各肋板
开孔位置在船长方向应尽量按直线排列,以便利人员出入。
在肋板的端部和横舱壁处的1个肋距内的
旁桁材上,不应开人孔和减轻孔,否则开孔边缘应予加强,肋板及旁桁材在支柱下的部分一般不应开孔,
否则应作有效加强。
2.1.6船中0.75L区域内双层底中桁材不允许开孔,特殊情况下必须开孔时,应予以有效加强;船中
0.75L以外中桁材上开孔高度不应大于该处中桁材高度的40%。
2.1.7高强度钢构件尽量少开孔,若开孔应采用圆形或腰圆形。
2.1.8开孔边缘不要靠近板缝,至少离开50mm;开孔与板缝相交时,孔边缘离板缝不小于75mm,孔中
心与板缝距离要尽量小,见图1。
图1
2.1.9当梁上有密集的小开孔且间距又不满足对开孔间距的要求时,则开孔的宽度和长度的计算值应
以全部开孔的最大外轮廓尺寸作为开孔计算的宽度和长度,密集小孔可扩为一腰圆孔。
2.1.10开孔总长度不能超过0.6肋距(或0.6纵骨间距),开孔应分散,不能同时密集在邻近的肋距
(或纵骨间距)内。
2.1.11在船舯0.5L区域内的强力甲板上开孔,其圆角半径为开口宽度的1/24(Rmin≥300mm)。
如舱口
围板为套环形式时,圆角半径Rmin≥150mm。
1
2.1.12管子和电缆穿过甲板的开孔,应避开舱口角隅和高应力区。
2.1.13船舯0.5L区域内强力甲板上的开孔宽度不得超过舱口边至船边距离的6%,其它部位甲板开孔宽
度不得超过舱口边至船边距离的9%。
2.1.14当甲板开口不符合长宽比2:
1或高强度钢开口小于2~1.5时,应采用套环形式,也可起到拦水
作用。
2.1.15若外板开口不是圆形或椭圆形的,则开口角隅应为半径尽可能大的圆弧;
2.1.16各种管系的舷外排出口,应环绕开孔焊接50mm宽的环型复板。
2.1.17本标准中所列开孔各尺寸为满足标准的极限值,开孔时尽可能不按极限尺寸开孔。
2.1.18凡船体结构上的开孔,都会影响船体结构的强度,因此尽可能不开孔。
若要在构件上开设超过
规定的孔或在特殊部位开孔,应事先与船体专业协商开孔位置,并采取补强措施。
2.2不允许开孔的部位
2.2.1强横梁端部一个纵骨间距,纵桁在横隔壁处一个肋距,见图2。
2.2.2小构件穿过的切口处,其切口前后的一倍切口长度范围内,见图2。
2.2.3支柱上下端支座在纵横结构交叉处左右前后一个纵骨(肋距)间距。
见图3。
2.2.4桅杆附近范围内的强横梁(纵桁)左右一个纵骨(肋骨)间距。
图2
图3
2.2.5支持舱口纵桁的悬臂梁与强肋骨的连接处,见图4。
2.2.6上层建筑端壁下的强梁腹板上。
2.2.7普通横梁和纵骨上。
2.2.8强横梁面板上绝对不准开孔。
2.2.9肘板趾端相邻200mm范围内,构件对接或贯穿处相
邻200mm范围内,见图2图5。
图4图5
2
2.2.10甲板或底板上有较重机械设备或集中载荷的部位。
2.2.11船舯0.4L区域的舭圆弧外板和舷顶列板圆弧形舷缘,外板与上层建筑连接处。
3构件开孔
3.1主要构件的开孔
3.1.1当需将电缆和管系穿过甲板纵桁(强横梁)的腹板时,开孔的高度不应超过腹板高度的25%(双壳
体油船为20%),且孔的位置应使其边缘与面板之间的距离不小于腹板高度的40%。
开孔的长度不应超过
腹板的高度或次要构件间距的60%,取其中较大者,见图6,表1;
B≤0.6l或B≤H(取其大者)D(D1)≤25%HS≥40%H
l
B
图6
3.1.2当开孔尺寸和位置不符合本标准3.4.1的规定时,可进行强度补偿,但采取补强措施的开孔尺寸
应在D≤50%H,S≥40%H限值范围内,见表1。
表1开孔允许值
孔高D/型材高H
构件名称及部位A区域(见附录A)B区域(见附录A)
不补强补强不补强补强
桁
货油舱
≤0.25
D≤300
>0.25
≤0.5
D≤600
≤0.125
>0.125
D≤600
D≤300≤0.25
货物舱、机舱、除货油
舱以外的其他舱
≤0.25(0.33)
>0.25
≤0.5
0.125
>0.125
≤0.25
材>0.25
甲板室甲板≤0.25
≤0.5
0.165
>0.165
≤0.25
船中0.75L外,中纵桁材≤0.4
>0.4
≤0.5
0.2
>0.2
≤0.25
实肋板、双层底内旁桁材、
各种隔板
≤0.5
>0.5
≤0.66
______
注:
1、如果在梁、桁腹板上开两个以上孔时,孔高之和应在相应D/H允许范围内;
2、开孔应尽量在两相邻骨材中间。
3
表2孔与孔或孔与构件边线的最小距离
最小距离S备注开孔形式
A区域B区域见附录A
a、孔与孔一般在孔的周围加上等厚的腹板
(d1+d2)/
2
d1+d2
或扁钢框时,可以减少S值,减
少值为腹板或扁钢框宽度的1/2,
但不得少于标准S值的1/2。
b、孔与面板
≥40%H≥40%H
c、孔与板
≥10%H≥10%H
d、孔与扇型孔、锯齿型孔
s
R
d
d
s
(d+R)/2d+R
Re、孔与型材贯穿孔
(d+B)/2d+Bd
BS
f、与切口
S1≥2B
S2≥2B__________
BS1BS2B
a)在板的另一侧,腹板的同一面内有构件时,
可以适当酌情减少S值。
这些构件的开孔的高
度与锯齿型孔同等高度时,S值不受限制;
b)有补板的设计情况:
S3≥BS4≥BS5≥B
4
4开孔补强形式
4.1当开孔尺寸和位置超出本标准3.4的不需补强的规定时,可采用与开孔高度方向等截面的覆板或
加强圈方式,覆板或扁钢的板厚不小于开孔构件的板厚,覆板单边宽或扁钢宽度不应小于50mm,补强
板及型材的材质应与开孔处腹板的材质相同。
4.2一般开孔的补强
4.2.1孔的长度在2倍孔的高度以内时,孔高超过允许值情况下的补强型式见图7。
a.加补板b.加面板c.加面板
(b1+b2)t1≥ht且t1≥t2bt1≥ht且t1≥t
图7孔长在允许范围内,孔高超过时的补强型式
4.2.2孔长超过孔高2倍时,孔高在允许范围内时,为了防止局部弯曲,在开孔上下设置加强筋补强,
见图8。
b
SS
SS
b+100
10X75
图8孔长超过允许范围时的补强型式
4.2.3孔高和孔长均超过允许范围时,防止局部弯曲,在开孔上下均要补强,同时要对开孔损失的截
面积进行补偿,在开孔前后端作补强,见图9。
b
b+100
10X75
a.补板及覆板补强b.角钢及加强筋补强
5图9孔高和孔长均超过允许范围时的补强型式
4.3特殊孔的补强
当孔的高度、宽度超出允许极限范围,且高度为桁材高一半以上时,可采用加高梁的形式进行补强,
但此开孔对原强构件破坏性极大,开孔前必须征得船体专业同意,见图10。
D>H/2,Φ>H/2
图10孔高和孔长均超过允许极限范围时的补强型式
4.4骨架上的面板或折边被切割破坏后的补强
一切骨架的面板或折边上开孔将破坏原构件连续性,应尽可能避免切割,在无法避免时应征得船体
专业同意并按图11所示进行骨架补强。
图11
4.5构件高度应力区内小开孔(切口)的补强
4.5.1构件交叉处肘板趾端200mm范围内设孔时应按图12补强;
补板
图12
6
4.5.2强构件端部趾部下设切口时,应按图13补强。
补板
图13
c)分段大接头处、纵骨(横梁)通焊孔距相邻扇形孔太近时,可按图14补强。
a)
b)
图14
7
附录A
(规范性附录)
附录A
A船体构件的应力区域说明
A.1船体构件上的应力区域分类见表1
表1应力区域分类
区域符号应力分布及重要程序开孔要求
A区域应力分散,一般区域可按规范开孔
B区域应力较集中,重要区域
原则上不允许开孔,一定要开
孔时,需经船体专业同意
C区域高应力区,最重要区域不允许开孔
A.2桁材构件(通常是T型组合构件)上的应力区域划分按图A1
a.强构件b.普通骨材穿过强构件
注:
1)图中L表示构件长度;
2)当α≤45°时按图示确定,
当α>45°时区取α=45°
图A1横向构件上的区域划分
A.3纵向构件的应力区域划分见图A2。
上甲板
内底
船底
船底(甲板)船底
a纵骨b.纵向制荡壁c.纵向桁材
图A2纵强度构件的区域划分
A.4平板龙骨上部肋板的区域划分见图A3,α取值按45度。
8
LC
αα
图A3平板龙骨上部肋板的区域划分
A.5与主支承构件相交时,其主肋骨、纵骨及扶强材等的相交处两侧至少各230mm区域内不允许开孔
且还需不低于图5要求,支柱端部构件的区域划分见图A4。
a.支柱无肘板b.支柱两侧有肘板c.支柱一侧有肘板
图A4支柱端部构件的区域划分
A.6防挠材、肘板构件的区域划分见图A5。
b为防挠材面板宽度
b`为肘板面板宽度
图A5防挠材、肘板构件的区域划分
A.7肋板端部的区域划分见图A6。
0.1L
α45
L
0.1L
L
a.圆弧连接b.肘板连接
图A6肋板端部的区域划分
A.8隔离舱内腹板的区域划分见图A7。
9
α45
图A7隔离舱内腹板的区域划分
A.9中心线桁材端部的区域划分见图A8。
0.1L
L
图A8中心线桁材端部的区域划分
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