散货船船体结构培训教材

2.2.8 骨材的标准间距
骨材的标准间距旨在为船体结构尺寸计算公式 设定最低限度值，根据不同的区域，按以下确定： • 一般： • 首尾尖舱内：取上式与0.6m的小者 • 船端0.05L内上层建筑和甲板室：取上式与0.6m的 小者
注意事项 5
• 当船长大于等于90 m 时，全船不同部位的船体构件按其承 受的应力情况分为3个类别：次要类、主要类和特殊类。并 从“船中0.4 L 内”和“船中0.4 L 外”两部分对三类构件进 行了材料级别划分；并根据实取建造厚度对各材料级别的 船体构件提出了钢级要求。 • 规范最新的变化是：对于长度超过0.15 L 的纵向舱口围板， 钢级至少选用D/DH级。尤其对于国内航行干货船，货舱比 较大，舱口围比较长，很容易适用这一要求。而目前国内 D/DH级薄钢板产量少，每条船订货量又不大，供应成问题。 因此审图时应及早注意此问题。
屈服和屈曲 强度评估
2003 《集装箱船结构强度直接计算指南》 2003 《散货船结构强度直接计算指南》 2003
海虹之彩 (COMPASS-Structure)
疲劳强度评估
《船体结构疲劳强度指南》 2001
海虹之彩 COMPASS-Fatigue)
典型油船结构示意图
典型散货船/矿砂船结构示意图
注意事项 2
• 装载率γ( m3/t)：是指货舱容积对货舱内货物质 量的比值。此货舱容积不包括舱口围包围的容 积。 • 重货加强的要求适用与否，就是根据装载率γ 去判定的。 γ≤0.833 m3/t 方才考虑。 • 重货、高密度货、间隔装载货物之间虽然有一 定的联系，但是是不同的概念。
2.2 船体构件
1.1 结构规范的主要内容
CCS根据船舶的用途和结构形式，对船舶进 行分类，并分别制定相应的规范。 • 《钢质海船入级与建造规范》第2篇船体主要依 据船体结构形式的不同进行分类，将各船型的 要求分述于各章之中，如干货船、油船、散货 船与矿砂船、集装箱船、滚装船等。 • 其他特殊船舶制定独立的规范，如散装化学品 船、液化气体船、高速船、浮船坞等。
散 货 船 结 构
CCS上海审图中心
孙安林
说明
通过培训旨在使学员具备船体结构方面的基本 知识和实际应用能力，为此，主要培训原则方法如 下：
• 主要内容为CCS《钢质海船入级与建造 规范》2005第2篇的主船体结构； • 根据学员的特点和需要，讲解船体结构 规范的基本概念、原理和方法。
1 概述
1.1 结构规范的主要内容 1.2 船体结构强度及分类
2
局部
屈服 屈曲
3
屈服 屈曲
4
结构 细节
结构连接节点
屈服 疲劳
5
2 通则
2.1 一般规定 2.1.1 适用范围 • 常规的船型、尺寸比例、结构形式及速度的单体船。 常规船型和结构形式在各船型章的一般要求中均有 所说明； • 船长20m及以上的全焊接结构的钢质海船,但采用其 它材料的船体结构,也将予以考虑。 • 对特殊船舶,诸如拟载运特殊货物、船形、比例或结 构形式又非常规者,可在一般标准的基础上予以专门 考虑
2.3 高强度钢的使用
随着船舶的大型化，为减轻船体结构的重量，在船体结构设计中，越来 越多地使用高强度钢。但对于采用高强度钢的船体构件，必须特别注意其屈 曲强度。
2.3.1 材料换算系数
2.3.2 总纵强度
采用高强度钢时，总纵强度要求的剖面模 数按下式折减：
剖面模数可折减，而船体刚度要求的惯性矩不能 因使用高强度钢而进行折减
主要构件：船体的主要支撑构件称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主要构件，如强肋骨、舷侧纵桁、强横梁、甲板纵桁、 实肋板、船底桁材、舱壁桁材等 次要构件：一般是指板的扶强构件，如肋骨、纵骨、横梁、舱壁扶强材、组合肋板的骨材 等。
注意事项 1
• 结构吃水、夏季载重线吃水和设计吃水有时是 不一致的。 • 规范船长、规范垂线间长、载重线船长和设计 垂线间长是不同的概念。 • 规范船长、规范垂线间长的前端点是重合的， 即规范首垂线位置，包括艏柱板水平厚度；而 设计首垂线位置往往不包括艏柱板水平厚度。 • 规范中所指的船长中点是指规范船长的中点。 • 规范船长和船长中点确定后，方可界定0.4L和 0.075L等范围概念。
• 其他结构：
注意事项 6
• 对于总纵强度中高强度钢的使用区域要求，应该正确理解 为：如果满足了这一区域要求，则高强度钢与普通钢交界 点的强度自然满足；否则，除了校核甲板和船底处的强度 外，高强度钢与普通钢交界点的强度尚须校核。
3．船体结构 ．
3.1 一般要求 规范的船体结构第2章主要适用一般普通干货船，是 其他船型船体结构的共性要求，作为结构规范的基础。 适用范围： • 单/多层甲板 • 单/双层底 • 船底和强力甲板开口线外一般 采用纵骨架式。
典型散货船/矿砂船结构示意图
典型集装箱船结构示意图
典型客滚船结构示意图
1.2 船体结构强度及分类
船体结构是由一系列的主要支撑构件和板及其扶强构件所 组成的薄壁结构，为保证船体结构的安全性，结构规范根据长 期营运经验和经典力学原理，从以下四方面来确定结构尺寸的 最低要求： 设计载荷（要求）：外部海水和内部的货物、压载水、燃油、 设备等以及自身结构重量等； 强度及标准（能力）：设计载荷所对应的结构分析模型的强度 计算公式和计算方法以及相应的强度标准，可分为三类： 1）屈服强度及其许用应力，如船体梁模型和承受侧向压力的 板格以及单跨梁等的应力计算。 2）屈曲强度及其临界应力，如受压受剪板格以及受压骨材的 应力和临界应力计算。 3）疲劳强度及其累计损伤度（疲劳寿命），结构连接节点的 疲劳累计损伤度计算。 简单的经验公式：与载荷和强度参数无确切的直接关系。 腐蚀余量。
2.2.3 构件的跨距点
• 主要构件：
• 次要构件：
注意事项 3
• 当构件相对于垂向或水平轴向倾斜超过10°时，其 跨距应沿着构件量取。尤其对于线型比较瘦削部分 的船体结构，如常规船首尾结构、巡视船结构等。
2.2.4 构件的几何特性
• • • • 构件的几何特性为连同带板的剖面积、剖面模数和惯性矩，船体结构主要有以 下几种： 轧制型材：球扁钢、不等边角钢和不等边不等厚角钢； T型材； 槽形舱壁的一个槽条； 双层板舱壁；
2.2.1 一般要求 • 规范要求的结构尺寸：构件为连带板的剖面模数和惯性矩，板材为厚度， 按0.5mm取整； • 构件上开孔：按规范要求，不得随意开孔，且需考虑补强； • 结构尺寸要求的纵向分区：
2.2.2 构件带板
• 主要构件带板：带板的有效剖面积，但取值不小 于面板剖面积：
• 次要构件的带板宽度，取为1个骨材间距。
规范提供了具体计算公式
2.2.5 结构细则
• 主要构件布置：确保结构的有效连续，避免剖面或高度的突然变化； • 主要构件面板：面板面积应不超过腹板面积的2/3； • 主要构件腹板：厚度不小于0.01Sw，Sw为水平扶强材或腹板高度； 设防倾肘板：对称剖面每4个骨材间距；非对称剖面每隔1 个骨材间距。 防倾肘板要求：宽度、厚度、面板或折边。 设水平加强筋：船中0.4L内强力甲板纵桁的腹板高度 大于 65t K • 结构开孔：尽量避开应力集中区域，如无法避开时应作相应的补偿，开口 的角隅处均应有良好的圆角。
2.2.6 次要构件的端部连接
次要构件端部应设置连接肘板，其尺寸要求如下： •厚度：
t = 0.25 W + 3.5
液舱加1mm;无折边加1.5mm
•臂长：h不小于2.2骨材腹板高（端部焊接时为2倍） 及下式： h + h ≥ 2h
W h = 75 t − tc
1 2
h1 ≥ 0.8h h2 ≥ 0.8h
1.1.3 CCS的结构规范和主要指南以及软件
《钢质海船入级与建造规范》
海虹之彩 (COMPASS-Rules) 船体结构规范计算程序 COMPASS_SRH31
规范要求
2001版以及2002/2003/2004/2005 修改通报 《油船结构强度直接计算指南》
大开口船总纵强度计算程序 COMPASS_SRH31
注意事项 4
• 参与总纵弯曲的次要构件在舱壁或横向主要构件处切断时， 应设置连接肘板以保证结构的纵向连续性。其余次要构件 的端部，除非另有规定，可以不设肘板而与甲板、舱壁或 桁材直接连接，但甲板、舱壁或桁材另一边应具有与该次 要构件在同一直线上的至少为相同剖面的相邻构件。此时 不设肘板的情况下，无非是次要构件的跨距变大而已。 • 主要构件的端部应设置肘板，除非另有规定，比如客滚船 为了保证净空高度，甲板强横梁与舷侧强肋骨连接处可以 不设肘板，但该处有特殊的强度要求。
•折边或面板宽：W大于等于400cm3或边长>40t时，设 置折边或面板，其宽度为： b = 0.04W + 40 且不小于 50mm •搭接长度：不小于1.25的骨材腹板高度 •与主要构件连接：延伸至主要构件的面板
2.2.7 主要构件的端部连接
主要构件端部应设置连接肘板，其尺寸要 求如下： •厚度：与主要构件腹板厚度相同； •臂长：不小于2倍主要构件腹板高度（臂 长含腹板高度）； •折边或面板：与主要构件腹板面板相同； •大型肘板趾端：见图示
第3章 舾装
第4章 航行冰区 的加强
第15章 有限航 区船舶
1.1.2 结构规范的技术要求
为保证船体结构的安全，CCS主要从以下方面制定船体 结构入级的技术标准： • 结构尺寸 结构尺寸－板厚/宽度、构件连带板剖面模数/惯性矩/ 剖面积、构件腹板/面板的比例、船体梁剖面模数和惯 性矩； • 结构布置 结构布置－结构形式、骨架形式、主要构件/次要构件 的间距、开孔等； • 构件连接 构件连接－端部连接与肘板、交叉穿过连接、过渡与 连续等； • 材料和材料保护 材料和材料保护－选择钢级和高强度钢、铝合金以及 不锈钢的使用，涂层和电化的防腐，腐蚀余量等； • 焊接 焊接－焊缝形式、焊缝尺寸等；