钢制船结构设计课程设计过程.doc

word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： 65.79 m 型 宽： 17.80m 型 深： 6.00 m 结构吃水 4.45 m 实际吃水： 2.11 m方形系数： 0.86594. 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。=6.630+1=7.630mm B0.75(m) 0.1B=1.78m实取全船平板龙骨厚=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:、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 =4.8×0.60×2.11+1.25=5.28mm式中：d吃水，m；d=2.11s肋骨或纵骨间距，m；s=0.6r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:、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=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10mm2.1.5 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900 mm。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=5.304mmt=5.5sh=5.5×0.6×6-0.8=7.53mmt=5.5sh+1=5.5×0.6×6-0.8+1=8.53mm式中：s肋骨或纵骨间距，m；s=0.6h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=sa×(L+85)mm=0.6×1×65.79+85=7.37mmt=1.1Lmm=1.1×65.79=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 1h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=800mm2.3.1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：W=5.8shl2=5.8×0.6×5.2×2.42=104cm3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=168.362cm3104cm3。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）×22=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。10×22010×1202.4.5 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10×22010×100。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=455.06D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：t=Ksh+c=3.2×0.6×5.2=4.378mm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=10mm2. 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：W=Kshl2=3.6×0.6×3.2×42=110.59cm3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W=230.765cm3110.59cm32.8.2 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：W=4.16bhl2=4.16×1.5×4.7×1.22=42.23cm3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W=46.43cm342.23cm3。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=1W0=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，K1=0.303L0.3+36.2L-0.628=0.986；K2-系数，；K2=2.44-2.89Cb+1.4Cb2=0.995Cb方形系数，当Cb0.6 时，取Cb0.6 ，当Cb > 0.85时，取Cb0.85。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：Wmin=7527.06cm2m I0=31779.86cm2m2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ZiA*ZiA*Zi2i0Zi-ecm2mcm2*mcm2*m2cm2*m2m1上甲板111450159.5695757420.001608362上甲板纵骨10205415.903242.1428.66180.01694275.9033舷侧板1042004203.4251438.54926.8625617.43.4254舷侧板纵骨10180183.24458.392.423650.0089173.2445舭列板1012001200.44819.214.40.46船底板1054505450000.004541707船底纵骨122052460.09725623.9249762.32684750.0168590.0972568平板龙骨1120002200000.002218309平台甲板1012001204.85762764.80.0014.810舷板1042004203.4251438.54926.8625617.43.42511舷板纵骨10180183.24458.392.423650.0089173.24412舷侧纵桁面板10120242.355.2.960.01442.313舷侧纵桁腹板10220442.3101.2232.760.00018332.314底板1074507450.8596476.80.00620830.815底纵骨122052460.7027172.8642121.471670.0168590.702716中桁材11800880.435.214.084.69333330.417旁桁材108001600.46425.64.26666670.418抗扭箱纵骨10180185.481298.6616540.783960.0089175.481219舱口围板1011001106.596725.564785.793811.0916676.596A=3762.5B=6689.4178A*Zi2=26513.81e=1.7779183mi0=1269.3592C=27783.17cm2*m2I0=31779.86cm2*m2Wmin=7527.06cm2*m16 / 16