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%H S≥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

≤0.50.165 ＞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)/2

d+R

R

e 、孔与型材贯穿孔

(d+B)/2

d+B d

B

S

f 、 与切口

S1≥2B

S2≥2B

_____ _____

B

S1

B

S2

B

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≥B S4≥B S5≥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≥t2bt 1≥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

S S

S S

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

L

C

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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