1、文檔編碼 : CI8L6P8V5J2 HQ8X5Q7L9E4 ZZ8O7R4K8L3第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊一、實例 1：型材剖面設(shè)計；（一）設(shè)計題目：試確定某船實肋板尺寸；已知：M=770kN mN=71kN ,Y =235N mm2； =176N/mm2, =100N/mm2,2f=18cm2, 0t=4mm,l=8m；（二）設(shè)計過程：（1）運(yùn)算 W1 及0f5. cm2,f00 .N9 .5 cm2W 1M437a85 （2）第一次近似準(zhǔn)備m 初步取=0.5 由于a05.0.57）2.33=261.7A=761+0.95 （1+所以m100a10270102arA（3）運(yùn)算 W0 由于 K=

2、4 ,所以W 00 .75m2t3235.23 cm0（4）第一次近似運(yùn)算型剖面尺寸 由于W 0W 12 W 0 及f0mt20正確高度同時受腹板穩(wěn)固性及最小厚度條件限制,運(yùn)算結(jié)果為：hoptmt 028 cm6 a 11f213 . 4 cmf2 mt 0211 . 2 cmf1a 2 3 a 110 . 25 3 a 21（5）其次次近似準(zhǔn)備m 由于a2f1ff.08052f2fN74 6.N/2 mm0 . 85a 0 . 424所以m100a10278 4.1021A（6）其次次近似運(yùn)算型材剖面尺寸；由于K610 .502cm3W 12 W 02WK2 m t3 0315K所以式中a

3、1h ptmt31.4cm1f11.3 cm2所fmt212. 54cm20f1a23a 11 0. 256a 13a21W 11 .11,a2f21 .435,由于其次次近似運(yùn)算未轉(zhuǎn)變所使用的運(yùn)算公式,fhf以不必進(jìn)行第三次近似運(yùn)算；（7）確定面板尺寸；考慮到制造因素,取腹板尺寸為300 4；于是,為保證彎曲強(qiáng)度,面板面積為：由式f1a23a 11 20.25 6a 11 f12.1 cm23a110184n 0b10820準(zhǔn)備的n 在 918 之間；t1YY就面板寬度為：b 12 n 0f 114 . 820 9. cm就面板厚度為：t 1f 10 . 820 . 58 cm160 8；2

4、 n 0考慮到鋼材牌號,實取面板尺寸為（8）按最終選定的尺寸檢驗強(qiáng)度條件；利用最終選定的尺寸可得：W 12f11ff0 .78334375.cm32f2f,hf）457cmK式中 K=4.93；（9）總穩(wěn)固性檢驗；由于l8005010010065 . 2b16a Y所以,總穩(wěn)固性可以得到保證；實例 2：船體中剖面運(yùn)算法設(shè)計示例；設(shè)計題目：船體主要尺度： 船長 L 145 m,船寬 18 4. m,吃水 d 7 . 8 m,型深 D 12 m,運(yùn)算艙長 l 18 . 4 m,實肋板間距 a 1 8. m,雙層底高度 h 1 2. m；已知縱向構(gòu)件：下甲板 厚 度 t 9 mm, 甲 板 縱桁 剖

5、 面積 F1 =100cm 2 、 F2=90cm 2 ； 船 體 鋼 材： 屈 服極限aY 294 MPa, 許 用 應(yīng) 力 ： 總 縱 彎 曲 應(yīng) 力 aY 160 MPa, 船 底 合 成 應(yīng) 力 a 1 a 2 176 MPa； 計 算 彎 矩 （ 在 波 峰 中 ）： M=M3+Mw=16.95 107+41.16107=58.11 107N.m ；船體中剖面運(yùn)算草圖如下圖 6-19 所示：一、確定船體中剖面縱向構(gòu)件相當(dāng)厚度1.第一次近似運(yùn)算F.Z2自身慣性矩取中和軸距基線e1=0.45、D=5.4m ；按下表運(yùn)算船體剖面要素；構(gòu)件名稱構(gòu)件尺寸構(gòu)件剖面積離中和軸距離F.Z （ cm）

6、Fcm2 Z（m）cm2.m cm2.m2 iocm2.m2 上甲板縱桁- 100 6.6 660 4356 - 給定了構(gòu)件下甲板縱桁- 90 3.6 324 1166 - 上甲板板560 0.9 504 3.6 1814 6532 - A=694 B=+2798 C=12054 19166 6795 C1=25961 與 A1 成比例的構(gòu)上甲板440 440 6.6 2904 件,當(dāng) A1=1 時甲板邊板120 1.3 156 6.6 1030 A 1=694 B1=+3934 舷頂列板120 1.2 144 +6.0 864 5184 17 舷側(cè)板760 760 +1.6 1216 194

7、6 3660 與 A0 成比例的構(gòu)舭列板503 503 -4.24 -2133 9043 495 內(nèi)底板770 0.7 539 -4.20 -2264 9508 - 件,當(dāng) A0=1 時中桁材54 -4.80 -259 1244 7 1/2 120 0.9 底縱桁3 120 0.8 288 -4.8 -1382 6636 35 外底板600 600 -5.4 -3240 17495 - A 0=694 B0=+3934 C0=25961 由甲板總縱強(qiáng)度條件運(yùn)算所必需的船體剖面慣性矩,就得：IMmaxDe 158 . 117 10 12.5 4 23 . 9704 m4a 1160106將表列數(shù)

8、據(jù)代入下式得：BB00B 110ICC00C 1112由此得.1 53 cm0 1 . 23 cm2、其次次近似運(yùn)算（1）用插值法進(jìn)行其次次近似運(yùn)算；取新的中和軸距基線 e2=0.5、D=6.0m,移軸距離為：e=e2-e1=0.6m 由下式運(yùn)算新的相當(dāng)厚度,即B 0A 00B 1A 11BA B C 0B 00C 1B 111I C2其中1IMmaxD58 .117 1012410 . 896 m24a 141606 10代入各項數(shù)據(jù),并經(jīng)簡化后得：00 . 4110 . 26700 . 3961 . 654由此得1 1 . 74 cm0 0 . 94 cm（2）運(yùn)算船底板架彎曲應(yīng)力；中桁材

9、的運(yùn)算載荷為：Q=qCl=258.336 104N式中 q=0.9d 104=7.02 104N/m2；C=2m；l =18.4m；1f、2f、f分別表示取帶板寬度C1=2m ,按下式求得中桁材對船底板的剖面模數(shù)為（小翼板、大翼板和腹板的剖面積,其它含義雷同）：W2I2hW=2.55 1040cm2就求得中桁材跨長中點(diǎn)的彎矩為：式中M112Qll10 8.258.33610418.4158.45104Nm24242 由按l B0.及1.2 查得；l2于是船底格架彎曲應(yīng)力為：a bM1158 . 454 106 1062 . 146 10N/2 mW2 . 554 1000船底總縱彎曲應(yīng)力按下式

10、運(yùn)算：a b a 1 eD e（ 3）將運(yùn)算結(jié)果列入下表,并繪成下圖；0e1=5.4m e2=6m 中和軸位置em 相當(dāng)厚度1.23 0.96 （ cm）11.53 1.74 船底總縱彎曲應(yīng)力a bMPa132.92 160 船底板架彎曲應(yīng)力a.2 bMPa50.52 64.73 船底合成應(yīng)力a .1ba2.bMPa183.44 224.73 由下圖求得設(shè)計相當(dāng)厚度：11 .50cm01 .28cme5 . 35 m二、船底材料支配式中由于船底板相當(dāng)厚度小于按上表準(zhǔn)備的最小相當(dāng)厚度,船底板應(yīng)取最小厚度t0=1.25m；因此,船底縱骨間距b 應(yīng)按下式準(zhǔn)備：b100 0761257629470 .

11、 8 cmaa Y0 . 805aDee0 .805；在縱桁間縱骨的根數(shù)：c 2001 1 1b 70 8.因此應(yīng)取 2 根縱骨,就得：.8.0667.12 86 102200b 66 . 7 cm3按下式求保證船底縱骨局部強(qiáng)度所必需的剖面積為：f2C W32 pba0 . 65311 . 24 1012ya Y120 3.2946 10224 . 31 cm式中 p=11.2 104 N/m2；f 2=25.8cm2,自身慣性矩io837cm4,重心至帶板的距離選用球扁鋼18b,其剖面積y 110 . 81 cm；取帶板寬度為：be=b=66.7cm帶板型材中和軸至帶板的距離：yy1t0f2

12、f2t0 10.811. 25258.25.81. 252 .85 cm2b e2667.帶板型材剖面慣性矩：ii0y 1t0ybet083712. 062.85.66.71 .2537027.cm42船底縱骨的最小剖面模數(shù)：3702.72347cm3i W h t 0 y 18 2 最終,檢驗各項設(shè)計要求：0. 6252. 85總縱強(qiáng)度條件：01. 2525.81.637cm1. 28cm236 .7MPa88.2MPa66.7板格的穩(wěn)固性：cr761252267MPa0.805294667.縱骨強(qiáng)度條件：pba2112.1040 .6671 .8210686MPa03.29412 W122

13、34.7三、甲板材料支配依據(jù)保證甲板板穩(wěn)固性要求,按下式運(yùn)算m 值,即mb1007651taa Y式中 a 取等于 1；按下式運(yùn)算A：a1aY0. 491801 .710. 141A 10 .49m1001007. 14150支配系數(shù) P1 按下式確定,即p 11A 1A 1110 .14110 .152cm110.14122由此,甲板板厚度為：5.1. 2720. 152ti1p 11實取 t1=1.30cm；甲板縱骨間距：b 1 mt 1 51 1 . 30 66 cm為使沿甲板寬度 560cm 有單一的甲板縱骨間距,實取 b1=62cm ；甲板縱骨剖面積：f 1 p 1 1 B 1 0

14、. 152 1 . 50 56014 . 20 cm 2n 1 8 1式中 B1 為甲板寬度； n 為沿甲板設(shè)置的甲板縱骨根數(shù)；選用球扁鋼 14b,其剖面積 f1=16.85cm2,自身慣性矩 i o=321cm4,重心至帶板的距離y1=8.55cm；帶板寬度取：abe 30 cm6縱骨的剖面慣性矩（含帶板）為：11316.9cm4i1i0y 1t12ff1b et121b et檢驗各項設(shè)計要求：總縱強(qiáng)度條件：11. 3016. 8581.54cm1.50cm3834 MPa735 MPa560板格的穩(wěn)固性：334MPa294MPac r76130262甲板縱骨的穩(wěn)固性：212 101316

15、. 9n2Ei 1Ea2f1bt 12 180 16 . 8562.1五、總縱強(qiáng)度校核運(yùn)算體會算,本設(shè)計中意全部總縱強(qiáng)度要求（參照極限強(qiáng)度運(yùn)算）；設(shè)計實例 3：規(guī)范設(shè)計運(yùn)算示例；設(shè)計題目：以某 1200 噸簡易貨船的運(yùn)算書 7 為例,來說明船體外板與甲板的規(guī)范運(yùn)算；主尺度及比值：水線長 69.16m,垂線間長 67.20m,運(yùn)算船長 L67.20m ,船寬 B11.20m,型深D 4.70m,最大吃水 d3.60m,肋距 s0.60m,雙層底高度 0.80m,最大開口寬度 b6.70m,最大開口長度 lH7.80m, l BH4.60m,且L B14 . 3 17 2 . 38 2 . 5D

16、, D , B b0 . 598 0 . 6, l lBH N0 . 724 0 7.本船為大開口船,按海船規(guī)范設(shè)計,并按運(yùn)算方法校核總縱強(qiáng)度；本船為單甲板雙底結(jié)構(gòu),中部甲板及船底接受縱骨架式結(jié)構(gòu),縱骨間距為0.6m；貨艙區(qū)舷側(cè)設(shè)頂邊艙及底邊艙；首、尾及舷側(cè)接受橫骨架式結(jié)構(gòu),并具有 B 級冰區(qū)加強(qiáng)；第一部分 外板運(yùn)算（1）船底板（ 2.3.1）t 1中部 0.4L 區(qū)域內(nèi)（ 2.3.1.3,2.3.1.5）0 . 054 sf bL 1170 7 . 78 mmt26 . 4 sf bd.7 38 mm式中 s=0.6075m,f b=1.0,L 1=67.2m ,d=3.6m；實取 t=10

17、mm ；t離船端 0.075L 區(qū)域內(nèi)（ 2.3.1.4） 0 . 05 L 15 s8 . 36mms b式中 s=sb=0.6075m, L1=67.2m；實取 t=10mm ；（ 2）平板龍骨（ 2.3.2, 1.3.2.4）寬度 b=900+3.5L=1135.2mm 厚度 t=t 底+2=9.38mm實取 12 1400mm ；（ 3）舭列板（ 2.3.3）實取 t=10mm ；（ 4）舷側(cè)外板（ 2.3.4）中部 0.4L 區(qū)域（ 2.3.4.2,2.3.4.5）距基線t3D以上：7 .86mm40.073sfbE1L 11101距基線t26.0sd6 .92mm3D以下（舭列板除

18、外） ：4式中s0 .t10.072sfbE1L1110d7. 75mm1.0；t26.95sd8.01 mm36.m ,E6075m ,fb1 .0 ,L 167.2m ,實取 t=10mm ；t離船端 0.075L 區(qū)域（ 2.3.4.4,2.3.1.4） 0 . 05 L 15 s8 . 36mms b實取 t=10mm ；5舷頂列板（ 2.3.5,1.3.2.4）寬度b0 . 1 D0 . 47 m6 . 5 mm厚度t10 . 06sf 1L 1110 t20 .9sL756 .52mm式中 s=0.6075m,L 1=L=67.2m ；實取 12 1200mm ；（6）局部加強(qiáng)（

19、2.3.6）與尾柱連接的外板,軸轂處的包板實取 t=14mm ；錨鏈管處的外板加復(fù)板實取 t=8mm （7）冰區(qū)加強(qiáng)（ B 級）（4.5.1）r=1.25t中外=9.73mm實取 t=10mm ；其次部分 甲板運(yùn)算（1）強(qiáng)力甲板（ 2.4.2）開口線以外（2.4.2.1）t 1 0 . 06 sf d L 1 110 .6 46 mmt 2 0 . 9 s L 75 6 . 52 mm式中 s=0.6075m ,L 1=L=67.2m ；實取 t=12mm ；開口線以內(nèi)及離首尾端 0.075L 內(nèi)（ 2.4.2.2）t 0 . 9 s L 75 6 . 52 mm實取 t=8mm ；并中意（

20、2.13.8.1）要求；甲板邊板（ 2.4.3,1.3.2.4）寬度 中部： b1=6.8L+500=957mm 端部： b2=0.65b1=622mm 厚度 t=t強(qiáng)實取 12 1200mm ；（2）首樓甲板（ 2.17.5.2,2.17.5.3 ）t=0.02L+6=7.34mm實取 t=8mm ；（3）駕駛甲板（ 2.18.4.4）t=0.02L+C=6.34mm式中 C=5.0；實取 t=7mm ；（4）頂棚甲板（ 2.18.4.4）t=0.02L+C=5.84mm式中 C=4.5；實取 t=6mm ；其次部分船底骨架0中桁材（ 2.6.10,2.6.2）2.mm（1）（1）高度：h2

21、5B42d300731式中 B=11.2m,d= 3.6m；實取 h=800mm ；厚度：t 0 . 0077 h 0 4 9 . 63 mm實取 t=12mm ；設(shè)置通至鄰近縱骨的肘板,其厚度為 10mm ；加強(qiáng)筋：W=5.5shl2=7.5cm 3式中 s=0.45m, h=4.7m,l=0.8m；選用 L56 36 3.5,W=10.31cm3；（2）箱形中桁材（2.6.3）機(jī)艙內(nèi)設(shè)箱形中桁材,箱形中桁材側(cè)板間距為機(jī)座縱桁間距,板厚為 10mm；每一個肋位設(shè)開孔板加強(qiáng),板厚 t=10mm ；（3）旁桁材（ 2.6.10.2,2.6.4.1）中桁材兩側(cè)各設(shè)一道非水密旁桁材；實取 t=10m

22、m （機(jī)艙）,t=8mm （其他艙）；加強(qiáng)筋：實取 -10 80（機(jī)艙）, -8 80（其他艙）；底邊艙處設(shè)水密旁桁材一道,實取t=10mm ,每一肋位設(shè)垂直加強(qiáng)筋L56 36 3.5；（4）肋板在機(jī)艙為橫骨架式,每一肋位設(shè)實肋板；在貨艙為縱骨架式,每三檔設(shè)實肋板；距首垂線 0.2L 內(nèi)每二檔設(shè)實肋板；h 01 73.mm貨艙實肋板（2.6.11）板厚：t111. 0.0077實取 t=8mm ；垂直加強(qiáng)筋取 -8 120；水密、油密肋板（2.6.6.1）板厚： t=t貨+2mm實取 t=10mm ；垂直加強(qiáng)筋：W55.sht26.9.93cm 3式中 s=0.6m,l=0.8m,h=4.7m

23、 ；163 mm選用 -10 250 ,W10cm3；機(jī)艙內(nèi)實肋板（2.6.5.1）板厚：t10.0077h 0實取 t=10mm ；船底縱骨（ 2.6.12.3）W 11 5. csdl 2 80 5. cm 3式中 c=0.6,s=0.6m,d=3.6m,l=1.8m；選用 L100 80 8, W=81.14cm3；內(nèi)底縱骨（ 2.6.12.4）W=0.85W外底縱骨=68.4cm3選用 L100 90 8,W=81.14cm3；4111. cm4第四部分舷側(cè)骨架（ 1）（ 1）貨艙主肋骨（ 8.3.1.1,2.7.2.2）W 1cc 1sdl259.23 cm,I3.2 W 1 l式中

24、 c1=1.05,c=5.55, l=2.17m, s=0.6m,d=3.6m,D=4.7m；W=5.3shl2=32.7cm3式中 s=0.6m,h=2.57m,l=2.0m；選用 L100 80 8,W=81.14cm3,I=741.8cm4；肘板（ 8.3.1.2,2.8.2.4,2.6.15.3）：標(biāo)準(zhǔn)寬度 b1=194mm 肘板沿斜板寬度h=233mm 5004選用上肘板L8200440,下肘板L104005050；（ 2）（ 2）首尖艙肋骨（ 2.7.5.1,2.13.6）4086.cm4W 14 .6 sdD46.7cm3,I3.5 Wl式中s=0.6m,d=3.6m,D=4.7

25、m,l=2.5m；1033.4cmW 21 .15 W 1537.cm3W 37shl21183 1. cm,I33.5 W 3 l式中s=0.6m,h=4.5m,l=2.5m ；選用 L140 90 8, W=143.8cm3, I=1754cm4；肘板較 2.8.2.4 增加 20% ；（3）尖艙中間肋骨（4.5.2）1000mm 處設(shè)置中間肋骨；首尖艙自壓載水線以下1000mm 至滿載水線以上W=0.75W尖=35.03cm3選用 L90 56 6,W=44.5cm3；（ 3）（ 3）4.尾尖艙肋骨（ 2.7.6）3.5 Wl326.94 cmW6 sdD46.7cm3,I式中 l=2m

26、,s=0.6m,d=3.6m,D=4.7m；選用 L100 80 8, W=81.14cm3 ,I=741.8cm4；（ 4）（ 4）上層建筑肋骨（2.7.7.1）8 cm3尾樓Wcc 1sdlD36.5 cm3首樓,33.式中c.3 76 ,c 10 9. 首樓,l2 . 4 m 首樓0 8. 尾樓2 . 3 m 尾樓；選用 L90 56 6,W=44.5cm3；3059.cm46尾壓載艙肋骨（2.13.6）W7shl2437.cm3,I33.5 W 3l式中s=0.6m,h=2.6m,l=2m；選用 L100 80 8, W=81.14cm3, I=741.8cm4；（7）機(jī)艙區(qū)域加強(qiáng)（2

27、.7.8.1） 每四檔設(shè)強(qiáng)肋骨一根,就W 5 shl 2 486 cm 3式中 s=2.4m,h=2m,l =4.5m；選用8400,W8573. cm3；舭肘板：選用10400400；10200100舷側(cè)縱桁選用8400,I.33.2 Wl1205.6 cm41080；機(jī)艙主肋骨（ 2.7.2）Wcc 1sdl296.63 cm式中c.2,8s0 6.m ,c 11 . 05 ,l1 m選用 L140 90 8, W=143.8cm3, I=1754cm4；選用8局部加強(qiáng)（ 2.7.10）上肋骨 =98.9cm4艙口端梁下肋骨,W=1.67W12350,W100cm3；14300并在 #28

28、、#37、#44、#50、#53、#71、#77、 #84、#91、#97 等肋位處設(shè)置 ；第五部分甲板骨架ho2.8.1.1 （ 1）（ 1）露天強(qiáng)力甲板的運(yùn)算壓頭式中h 0 1 2. 2 100 31000 D dd=3.6m,L=67.2m, D=4.7m；L1501 .45m（ 2）（ 2）甲板橫梁（ 2.8.2）Wc 1 c2Ddc3shl2對不同部位處運(yùn)算結(jié)果如下表：位置C1C2C3hm lm 要求 W（cm3）選用尺寸實際 W（ cm3）距首垂線0.15L 以后露2.0 0.54 3.70 1.45 3.36 54.6 L100 80 879.27 天強(qiáng)力甲板下距首垂線0.15L

29、 處至首2.0 0.54 3.70 1.81 3.36 72.4 L100 80 879.27 尖艙艙壁間強(qiáng)力甲板下首尖艙處強(qiáng)力甲板下2.0 0.4 4.0 2.0 3.0 56.74 L100 80 879.0 首樓甲板下1.33 0.8 6.05 2.18 2.4 63.6 L100 80 879.27 尾樓處強(qiáng)力甲板下1.33 0.52 44.5 4.0 1.2 3.0 37.62 L90 56 6尾樓甲板下1.33 0.14 4.03 1.6 3.0 38.0 L90 56 644.0 駕駛甲板下（ 2.18.4.2）W=25s W=5shl20.6 2.8 15 L63 40 518.19 14.11 頂棚甲板下（ 2.18.4.2）W=25s W=5shl20.7 2.1 15 L63 40 518.19 9.26 對露天甲板橫梁,剖面模數(shù)s=0.6m, d=3.6m, D=4.7m W 中意不大于W=Bshl2的要求