船体强度与结构设计第3章

船体强度与结构设计

第3章

船体结构局部强度计算

ShipStrengthandStructuralDesign1

第3章船体结构局部强度计算ShipStrengthandStructuralDesign目的研究船体各局部结构受到局部载荷时的强度问题。要求掌握船体局部强度计算力学模型的建立方法，从而完成典型船体结构的局部强度计算。2

ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型

3.2船体骨材的带板

3.3典型船体结构的局部强度计算第3章船体结构局部强度计算3

第3章船体结构局部强度计算ShipStrengthandStructuralDesign船体在外力作用下除发生总纵弯曲变形外，各局部结构也会因受到局部载荷的作用而发生变形、失稳或破坏。船体的局部强度是指船体局部结构或个别构件对局部载荷的抵抗能力。有时船体的总纵强度虽能保证，但局部强度不一定能保证。如在超过局部构件承载能力的外力作用下，局部构件也可能发生破坏或严重变形。

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第3章船体结构局部强度计算ShipStrengthandStructuralDesign船体的主体结构主要由船底、甲板、舷侧和舱壁组成，在外载荷的作用下，传统的船体结构局部强度的计算，是把船体结构分离成各种板架、刚架、连续梁和板来进行计算。因此，局部强度又可分为板架的强度、肋骨刚架的强度、骨材的强度和板的强度。5

第3章船体结构局部强度计算ShipStrengthandStructuralDesign应当指出，把船体结构分离成各种板架、刚架、连续梁和板进行结构分析，是带有一定近似性的。因为船体结构各构件之间是彼此连接和相互支持的，各构件之间的相互连接在计算中是用简化的边界条件来表达的，这显然是带有一定近似性的。

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3.1局部强度计算的力学模型ShipStrengthandStructuralDesign第3章船体结构局部强度计算7

3.1局部强度计算的力学模型知识点结构的力学模型或计算模型的概念，建立结构计算模型的原则，影响计算模型的主要因素，构件几何尺寸的简化；骨材支承条件的简化，模型化的关键；结构处理模型化，载荷模型化，水头高度。

ShipStrengthandStructuralDesign8在进行船体结构局部强度的计算时，首先应根据实际结构的受力情况和变形特点，对实际结构进行抽象和简化，得到力学模型；然后对这个力学模型进行内力分析并进行强度校核。ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型9所谓力学模型，就是描述实际结构的、经过简化的计算模型。因为实际结构是非常复杂的，完全按结构的实际情况进行力学分析是不可能的，也是不必要的。因此，对实际结构进行力学分析之前，必须对结构加以简化，忽略不重要的细节，表现实际结构的主要力学特征。而且，力学模型的建立也与外载荷和许用应力的选择有关。内力计算的精度应该和外载荷的精度相匹配，如果外载荷有很大的近似性，就没必要过分追求内力计算的精度。

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3.1局部强度计算的力学模型10船体局部强度和总纵强度一样，也是一种相对强度。外力、内力和许用应力的一致性是相对强度的基本出发点。既然力学模型是结构计算中用以代替实际结构的一个模型，它必须满足下列要求：（1）反映实际结构的工作性能；（2）便于计算。

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3.1局部强度计算的力学模型11建立力学模型的原则实际结构往往比较复杂，各部分之间存在着多种多样的联系。如何对各种联系进行合理的简化，是建立结构力学模型的一个重要问题。要对各种联系进行简化，就要分析这些联系的性质，找出决定这些联系的性质的主要因素。从后面的分析中可以看出：决定联系的性质的主要因素是结构各部分刚度的比值，即结构各部分的相对刚度。

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3.1局部强度计算的力学模型建立力学模型的原则12力学模型的建立受各种因素的影响，虽然有一般规律可以遵循，但在运用时要注意灵活性。

影响力学模型的主要因素有下列几点：（1）结构的重要性对重要结构应采用比较精确的力学模型。（2）设计阶段在初步设计阶段，可采用比较粗糙的力学模型，在技术设计阶段再采用比较精确的力学模型。（3）计算问题的性质一般来说，对结构进行静力计算时，可以采用比较复杂的力学模型；对结构进行动力计算和稳定性计算时，由于问题比较复杂，可以采用比较简单的力学模型。

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3.1局部强度计算的力学模型建立力学模型的原则13（4）计算工具使用的计算工具愈先进，采用的力学模型就可以更精确些。用传统的结构力学方法（解析法、力法、位移法和能量法）进行船体结构局部强度的计算时，通常将船体结构简化为板架、刚架、连续梁和板来进行计算，而且载荷也只能取比较简单的情况。如果用有限元法进行计算，则可以采用更接近于实际情况的空间杆系模型和立体舱段模型。尽管现在已广泛采用有限元法计算船体结构的局部强度，但是传统的结构力学方法在结构设计的初期阶段仍然是行之有效的方法。

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3.1局部强度计算的力学模型建立力学模型的原则14构件几何尺寸的简化为了便于计算，在建立力学模型时，需要对实际结构的几何要素（如跨距、宽度、带板尺寸、剖面模数等）作一些简化处理。（1）板架板架计算时，其长度、宽度取相应的支持构件之间的距离。例如，船底板架和甲板板架的长度取横舱壁之间的距离，宽度取为船宽。（3）在计算构件的剖面要素时应包括带板（附连翼板）的影响。

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3.1局部强度计算的力学模型构件几何尺寸的简化15（2）肋骨刚架肋骨刚架计算时，其长度、宽度取组成肋骨刚架的梁的中和轴线的交点之间的距离，用中和轴线代替实际构件。一般不考虑梁拱和舭部的弯曲，由于肘板和开孔的存在而引起的构件剖面的变化一般也不考虑，即在内力计算时把每个构件看作是等值梁。但在计算梁的剖面模数时必须考虑肘板的影响。如图所示。

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3.1局部强度计算的力学模型构件几何尺寸的简化16骨材支承条件的简化把局部结构或构件从整体结构中分离出来进行局部强度计算，需要考虑相邻构件的影响，这种影响通过局部结构或构件的边界条件来描述

。在船体结构局部强度计算中，通常采用4种边界条件：ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型骨材支承条件的简化17（1）自由支持在刚性支座上即自由支持端，又称铰支端或简支端，它不允许端部发生挠度，而对端部的转角无限制，如图所示。由于端部能自由转动，因此端部剖面的弯矩为零而剪力不等于零。这样，自由支持在刚性支座上的端点的挠度和弯矩都等于零。

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3.1局部强度计算的力学模型骨材支承条件的简化18（2）刚性固定在刚性支座上即刚性固定端，它阻止端部发生挠度和转动，如图所示。因此，刚性固定端处的挠度和转角都为零，而弯矩和剪力不等于零。

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3.1局部强度计算的力学模型骨材支承条件的简化19（3）弹性支座如果自由支持端在受力后将发生一个正比于支座力的挠度，那么这个支座称作弹性支座，如图所示。假设支座受到的作用力是，支座在力作用下发生的位移是，则和之间的关系可以表示为

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3.1局部强度计算的力学模型式中称作弹性支座的柔性系数，称作弹性支座的刚性系数。

骨材支承条件的简化20（4）弹性固定端如果固定端发生有一个正比于端部弯矩的转角，则此固定端称作弹性固定端，如图所示。ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型骨材支承条件的简化21假设固定端受到的弯矩是，固定端发生的转角是，则和之间的关系是式中称作弹性固定端的柔性系数，称作弹性固定端的刚性系数。

局部结构或构件采用何种边界条件，要根据所关心的结构（计算结构）与相邻结构之间的相对刚度以及计算结构受力后的变形特点来确定。ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型骨材支承条件的简化22ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：船底纵骨，如图所示。船底纵骨在船底均布水压作用下产生弯曲变形，由于实肋板的刚度远大于船底纵骨，实肋板可以看作是船底纵骨的刚性支座；另外船底纵骨的变形以肋板为支点左右对称；因此在计算船底纵骨的强度时可以把船底纵骨简化为两端刚性固定的单跨梁。

骨材支承条件的简化23ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：甲板纵骨，如图所示。甲板纵骨在船舶中垂弯曲时受轴向压力的作用，在计算甲板纵骨的稳定性时，根据其变形特点，可以把甲板纵骨简化为两端自由支持的单跨梁。

骨材支承条件的简化24ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：肋骨刚架，如图所示。船体结构中的刚架大多是由横梁、肋骨和肋板组成的肋骨刚架。刚架中杆件的相交点称作刚架的节点。由于肋板刚度远大于肋骨，所以肋骨下端可以看作是刚性固定；如果甲板上没有外载荷，那么肋骨刚架可以进一步简化为弹性固定的单跨梁。

骨材支承条件的简化25ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：刚架，如图所示。如果仅关心承受载荷的构件，可以把这个构件从结构中分割出来，看成一个具有弹性固定的单跨梁，也就是说把这个构件的相邻部分看作是这个构件的弹性固定端。

骨材支承条件的简化26ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：两跨梁，如图所示。如果仅关心承受载荷的梁AB，梁BC可以看作是梁AB的弹性固定端；假设梁AB的转动刚度远大于梁BC的转动刚度，那么梁AB的B支座可以简化为自由支持。骨材支承条件的简化27ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：两跨梁，如图所示。如果仅关心承受载荷的梁BC，梁AB可以看作是梁BC的弹性固定端；假设梁AB的转动刚度远大于梁BC的转动刚度，那么梁BC的B支座可以简化为刚性固定。

骨材支承条件的简化28ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型当相邻梁的转动刚度相差20倍以上时，计算模型可以按极限情况简化处理，误差在5%以内。一般来说，当弹性固定端的转动刚度远大于所支承构件的转动刚度时，弹性固定端可以简化为刚性固定。反之，当弹性固定端的转动刚度远小于所支承构件的转动刚度时，弹性固定端可以简化为自由支持。

骨材支承条件的简化29ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例：板架船体结构中，相互交叉的梁系称作板架，板架受垂直于杆系平面的载荷作用而弯曲。板架中梁的交叉点称作板架的节点。船体结构中的板架，其周界大都是矩形的，两个方向的梁大都是正交的，并且两个方向的梁的数目一般是不相等的。其中数目较多的一组梁称作主向梁，与其交叉的数目较少的梁称作交叉构件。

骨材支承条件的简化30ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型板架在横舱壁处的固定条件取决于相邻板架的刚度、跨度和载荷之比。通常引入横舱壁的支座固定系数来考虑相邻板架的影响。如图所示。

骨材支承条件的简化31ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型式中：计算板架上的载荷强度；：相邻两个舱板架上的平均载荷强度；：计算板架的跨距；：相邻两个舱板架的平均跨距。

骨材支承条件的简化32ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型如果，则认为板架在横舱壁处是刚性固定的；如果，则认为板架在横舱壁处是自由支持的。在大多数情况下，板架在横舱壁处可以认为是刚性固定的，在舷侧处可以认为是自由支持的。在确定板架两向梁的支承关系时，应该以它们的相对刚度来判断。在结构力学中分析板架的常用方法是把板架两个方向的梁在相交节点处拆开，如果忽略梁的扭转，则把两向梁拆开之后，它们之间的相互作用力就是集中力，然后用变形连续条件建立方程来求解这些集中力。

骨材支承条件的简化33ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型考虑在纵横舱壁之间的船底板架，如图所示。由三根肋板（主向梁）和一根中内龙骨（交叉构件）组成，板架上受到均布载荷（此处是单位面积的载荷），肋板的长度和剖面惯性矩分别是和，中内龙骨的长度和剖面惯性矩分别是和。

骨材支承条件的简化34ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型首先说明一下外载荷的分配问题，由于假定外载荷由船底板传给船底纵骨，再由船底纵骨传至肋板，因此通常认为板架上的外载荷全部由肋板（主向梁）承受。现在把板架的主向梁与交叉构件在相交节点处拆开，并代以节点力。由于载荷和结构的对称性，故。主向梁上的外载荷。

骨材支承条件的简化35ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型左边一根主向梁与交叉构件在节点1处挠度相等的方程式是

中间一根主向梁与交叉构件在节点2处挠度相等的方程式是

骨材支承条件的简化36ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型联立求解上述两个方程，得到

式中：主向梁和交叉构件的相对刚度。

骨材支承条件的简化37ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型如果交叉构件的刚度远大于主向梁的刚度，即，那么，此时交叉构件对主向梁的作用相当于刚性支座。如果，即，那么，此时交叉构件不仅不支持中间一根主向梁，反而会加重中间一根主向梁的负担，因此是一种不合理的设计。所以在确定交叉构件的尺寸时必须考虑它与主向梁的相对刚度。

骨材支承条件的简化38ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型在有多根交叉构件的板架的情况下，当主向梁和交叉构件的相对刚度满足如下条件时，说明两向梁是互相支持的，必须进行板架计算，不能将一个方向的梁简化为另一个方向的梁的刚性支座。

式中：主向梁之间的平均距离；：交叉构件的长度和剖面惯性矩；：主向梁的长度和剖面惯性矩；：系数，与交叉构件的数目和主向梁的支座固定系数有关。

骨材支承条件的简化39ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型弹性固定端考虑双甲板船的上甲板横梁与甲板间肋骨，如图所示，假定甲板间肋骨下端是自由支持的。

骨材支承条件的简化40ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型把横梁和肋骨在相交的支座1处切开，加上未知弯矩，并建立支座1处的转角连续方程：

上式与横梁在左端为弹性固定时的转角表达式：

完全相同。

骨材支承条件的简化41ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型由此可知，甲板间肋骨相当于横梁的弹性固定端，弹性固定端的柔性系数是，仅与甲板间肋骨的尺寸和结构形式有关。

骨材支承条件的简化42ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型分析上述结果可以得到几点推论：（1）甲板间肋骨（0-1杆）能够作为横梁（1-2杆）的弹性固定端是因为将它们拆开后0-1杆的1端仅受到弯矩作用，并且此弯矩与该端的转角始终同方向并成正比，即。显然，如果0-1杆上还有外载荷，则对0-1杆来说不会存在有的关系，因此上述弹性固定端的存在只有杆0-1上没有外载荷时才可能。骨材支承条件的简化43ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型由此可知，实际结构中杆件的弹性固定端是与其相邻的不受外载荷的杆件作用的结果；换句话说，受载杆与不受载杆相连时，不受载杆就相当于受载杆的弹性固定端。

（2）为了计算弹性固定端的柔性系数，只需把受载杆与不受载杆在相交处切开并加上相互作用的弯矩，计算不受载杆在弯矩作用处的转角，与的比值就是柔性系数。

骨材支承条件的简化44ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型（3）柔性系数的数值主要取决于不受载杆的杆长和剖面惯性矩，而与不受载杆端点的固定情况关系不大。如果杆0-1的0端改为刚性固定端，则可算得，从而，此柔性系数的数值和0端为自由支持时相差不大。骨材支承条件的简化45ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型（4）在实际的船体结构中，甲板间肋骨还与下甲板横梁和舱内主肋骨相连。这些骨材将影响到甲板间肋骨下端的固定程度。但由上面的分析可知，甲板间肋骨下端的固定程度对上甲板横梁的影响不大，所以在实际计算中可以不考虑下甲板横梁和舱内主肋骨对上甲板横梁的影响。这一结论说明，在杆系分析中，如果要计算某一根杆件，事实上只需考虑与它相邻的那些杆件的影响而无需考虑远离此杆的其它杆件对它的作用。

骨材支承条件的简化46ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型弹性固定端的固定系数如果杆系中所有的杆上都有外力，那么我们无法把其中某一根杆件化为另一杆的弹性固定端，因为柔性系数无法求出。这时为了实际结构的分析需要，可以引入一个关于弹性固定端固定程度的定义，称作固定系数，它是弹性固定端剖面的弯矩与假想为刚性固定端时剖面的弯矩之比，用来表示：

骨材支承条件的简化47ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型根据此定义，如果，即，表示是自由支持端；如果，即，表示是刚性固定端。因此，在0到1之间变化。对于一般的结构，如果需要总是可以求出固定系数。

骨材支承条件的简化48ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型例如对于三跨梁（假设）

，如图所示，此梁每个跨度上都有载荷，在分析中间跨度的梁时，可以先算出支座1和2处的剖面弯矩：

骨材支承条件的简化49ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型因为，因此固定系数是

于是可以把中间跨度的梁看作是两端弹性固定的单跨梁来看待。

骨材支承条件的简化50ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型小结小结确定结构的力学模型时，必须从实际出发，分清主次。所谓从实际出发，就是要全面的考虑结构的布置和构造，了解结构受力状态的实际情况；所谓分清主次，就是要对结构受力状态的影响因素进行分析，区分主要因素和次要因素，由此引出结构各部分相对刚度这个重要概念。超静定结构的受力状态，取决于各部分的相对刚度，计算简化来源于刚度的简化（相对刚度大的简化成无穷大刚度，相对刚度小的简化成零刚度）。利用相对刚度这个概念，可以定量地分析各种简化条件，并在不同的简化条件下确定相应的力学模型。

51ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型小结为了便于确定结构的力学模型，归纳出下述几条以供参考：（1）交叉梁系的载荷的传递方式取决于两个方向的刚度比值。如果两个方向的刚度接近，则载荷为双向传递；如果两个方向的刚度相差很大，则载荷沿着刚度大的方向传递，这时的交叉梁系可简化成单向体系，例如对板可简化成板条梁，对板架可简化成连续梁。（2）结构中两个互相联系的部分，如果刚度相差较大，则整个结构可以分开计算。例如肋骨刚架就可以把它在舭部节点处分开。

52ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型小结（3）一个空间结构往往包含许多平面单元，而各平面单元之间又存在着空间联系。如果平面单元本身刚度大，而空间联系的刚度小，则可以从空间结构中取出平面单元，按平面结构进行计算。例如，从船体结构中取出肋骨刚架进行计算。（4）当弹性固定端的转动刚度比所支承构件的转动刚度大得多时，弹性固定端可以简化成刚性固定；反之，当弹性固定端的转动刚度比所支承构件的转动刚度小得多时，弹性固定端可以简化成自由支持。53ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型对称结构的简化对称结构的简化由于船体结构一般都是左右对称的，例如船体中的肋骨刚架一般是对称于中纵剖面的，充分利用对称性的特点可以简化结构的力学模型。（1）如果结构和载荷都是对称的，可取一半结构进行计算，在对称面的各节点处施加适当的约束。（2）如果结构和载荷具有双重对称性，则可取1/4结构进行计算，在对称面的各节点处施加相应的约束。（3）如果结构对称而载荷不对称，可以将不对称的载荷分解为对称的载荷和反对称的载荷两种情况分别计算，然后叠加。

54ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型对称结构的简化例：对称结构、对称载荷的刚架，如图所示。

根据其变形情况可知，在刚架的对称节点处，节点的转角以及弯矩大小相等、方向相反；在对称轴线上，转角和剪力都等于零，但挠度和弯矩都不等于零。

55ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型对称结构的简化例：对称结构、对称载荷的刚架，如果在对称轴处有支柱，如图所示。

此时刚架的对称节点的转角以及弯矩大小相等，方向相反；对称轴线上的节点的挠度和转角等于零，但剪力和弯矩均不等于零，从而可以把刚架在对称轴处作为刚性固定。

56ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型对称结构的简化例：对称结构、反对称载荷的刚架，如图所示。

根据其变形情况可知，在刚架的对称节点处，节点的转角以及弯矩大小相等、方向相同；在对称轴线上，挠度和弯矩都等于零，但转角和剪力都不等于零，因此可以把刚架在对称轴处看作是自由支持在刚性支座上。57ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型对称结构的简化例：对称结构、反对称载荷的刚架，如果在对称轴上有支柱，如图所示。

对称轴线上的节点的挠度等于零，但转角、剪力和弯矩都不等于零。

58ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型载荷的简化载荷的简化载荷对结构计算起着决定性的作用。由于船舶实际受载的复杂性，因此载荷的计算有一定的近似性。选择载荷的原则是：选择船舶在营运中可能遇到的较危险的和经常性的载荷，并且能够用有限个参数来描述实际的载荷。确定载荷时应考虑的问题：（1）作用在结构上的载荷工况；（2）载荷的性质和载荷的类型；（3）载荷的大小以及施加在哪些构件上；（4）载荷的组合和搭配。

59ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型载荷的简化由于是在线弹性范围内进行强度校核，因此在复杂载荷作用时可以应用叠加原理，即将复杂载荷分解为简单载荷分别计算，然后将应力叠加。局部强度的载荷主要包括货物重量和水的压力，一般不考虑结构自重的影响，因为后者与前者相比可以忽略不计。

60ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型载荷的简化水压力可以用两种载荷情况来考虑：（1）把船舶静置于波浪上的静水压力作为计算载荷，这时的水头高度是式中：吃水；：计算波高。（2）当船舶在波浪中摇摆时，船舶倾斜的同时还受到波浪冲击的动力作用，此时舷侧浸水至甲板边线，所以水头高度可以认为是型深，即61ShipStrengthandStructuralDesign

3.1局部强度计算的力学模型载荷的简化将水头高度乘以水的重度就得到单位面积上的水压力：

作用在船底板架上的计算载荷由货物重量和水压力之差来确定。危险载荷并不一定发生在满载吃水工况，需要找出各种装载情况下的压力差的最大值作为危险载荷

。

62

3.2船体骨材的带板ShipStrengthandStructuralDesign第3章船体结构局部强度计算63

3.2船体骨材的带板知识点带板的概念，稳定性带板宽度，弯曲带板宽度

ShipStrengthandStructuralDesign64ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板船体结构中绝大多数骨材都是焊接在钢板上的，当骨材受力发生变形时，与它连接的板也一起参与变形。因此，为了估算骨材的承载能力，应该计入一部分与骨材相连的板，即把这部分板作为骨材的组成部分来计算骨材的剖面积、惯性矩和剖面模数。这部分板称作带板。带板的厚度取附连板的厚度，如附连板厚度不同，则取其平均厚度。针对骨材的具体计算要求，带板的宽度有两种不同的定义和数值：（1）考虑骨材稳定性时的稳定性带板宽度；（2）考虑骨材弯曲时的强度带板宽度。

65ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度稳定性带板宽度对于船体结构中的板，它的四周由骨材支持，并且骨材的临界应力远大于板的临界应力，因此当板受压失稳时，骨材尚未失稳，它对板还起着支持作用，使板的周界不能自由弯曲和趋近。

如果一块受压板的板边能够自由趋近的话，那么板失稳后板边将达到图（a）中的虚线位置，

66ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度但实际上板边不能自由趋近，因此板中部的纤维将被拉长，即产生有中面拉应力，导致板中的应力分布如图（b）所示；受压的板边的压应力不再是均匀分布，板边缘的压应力大于板中部的压应力；非受压的板边原来无应力，而现在出现了自身平衡的拉应力和压应力。

67ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度下图进一步画出了板在受压方向剖面中的应力随着外载荷变化的情形。图中1表示板尚未失稳，即外压力小于板的临界应力，此时板中的压应力是均匀分布的；2表示外压力已大于板的临界应力，板已经屈曲，此时板中的压应力不再是均匀分布的，在板边缘的压应力大于板中部的压应力；

68ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度3表示外压力继续增加，此时板中的压应力分布的不均匀程度更为明显，即板边缘的压应力与板中部的压应力之间的差别更大。

69ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度板失稳后，板边缘的压应力大于板中部的压应力的这种现象称作板后屈曲时的应力重新分布。这个现象说明与骨材相连的那部分板（板的边缘）起着更大的作用，承担了外载荷的绝大部分，而离骨材较远的板（板的中部）相对来说承担的载荷就小得多。

70ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度既然板屈曲后板边缘的应力大于板中部的应力，并且板越接近于极限状态，这种差别越大；那么在极限状态时，可以假设板的载荷完全由板边缘的一定宽度的板来承担。假设该部分板每边的宽度是，总共宽度是，如图所示，71ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度则此部分板的临界应力可以计算如下：

式中是板厚。当板达到极限状态时，令，得

72ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板稳定性带板宽度从而可以求出板边缘那部分板的宽度

，将和的数值代入后，得

将和代入上述公式，得

这就是船体强度计算中所采用的骨材的稳定性带板宽度。

73ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度强度带板宽度骨材弯曲时的强度带板宽度问题比较复杂，它与骨材受到的载荷、骨材两端的支持情况以及跨度有关。虽然有一些理论研究，但使用起来很不方便。我国《钢质内河船舶建造规范》规定：“普通骨材的带板宽度取骨材间距；强骨材带板宽度取强骨材跨距的1/6，但不小于负荷平均宽度，亦不小于普通骨材间距。若骨材仅一侧有带板时，则带板宽度取上述规定的50%。”负荷平均宽度：承受载荷的带板的平均宽度，即相邻平行强骨材间距之和的一半。

74ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度我国《国内航行海船建造规范》规定：主要构件带板的有效剖面积应按下列各式确定，但取值不小于面板剖面积：（1）安装在平板上式中：系数，等于；：主要构件所支承的面积的平均宽度，m；：主要构件的长度，m；：带板的平均厚度，mm；75ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度（2）安装在槽形板上且与槽形平行的（3）安装在槽形板上且与槽形成直角的式中：槽形板平面部分的宽度，m；：槽形板厚度，mm；：主要构件面板宽度，m；：主要构件面板厚度，m；

76ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度我国《国内航行海船建造规范》规定：次要构件的带板宽度，取为1个骨材间距。主要构件是指纵桁、强肋骨、强横梁等主要支持骨材。主要构件所支承的面积的平均宽度：承受载荷的带板的平均宽度，即相邻平行主要骨材间距之和的一半；主要构件的长度：主要骨材的跨距。次要构件是指肋骨、纵骨、横梁、扶强材等次要骨材。

77ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度例：根据《国内航行海船建造规范》的规定，计算某货船上甲板强横梁和船底中桁材的带板的有效面积，如图所示。（1）上甲板强横梁已知强横梁所支承的面积的平均宽度，强横梁的长度，带板的厚度

78ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度带板的有效面积79ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度（2）船底中桁材已知中桁材所支承的面积的平均宽度，中桁材的长度，上翼板的厚度，下翼板的厚度，上翼板上的纵骨的面积，下翼板上的纵骨的面积。80ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度上翼板的平均厚度

下翼板的平均厚度

81ShipStrengthandStructuralDesign

3.2船体骨材的带板强度带板宽度上翼板的有效面积

下翼板的有效面积

82

3.3典型船体结构的局部强度计算ShipStrengthandStructuralDesign第3章船体结构局部强度计算83

3.3典型船体结构的局部强度计算知识点船底结构（船底外板、船底纵骨、船底板架）的强度计算，甲板结构（甲板板架、甲板纵骨）的强度计算，船侧结构（舷侧外板、舷侧板架）的强度计算，舱壁结构（平面舱壁板、平面舱壁板架、皱折舱壁）的强度计算。

ShipStrengthandStructuralDesign84ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架为了校核横梁及肋骨的局部强度，必须分析肋骨刚架。（1）力学模型在分析底部板架或肋板时通常忽略货舱肋骨对肋板的弹性支持作用，即认为肋板在舷侧处为简支，则计算大为简化，其结果是偏于安全的。

85ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架对肋骨刚架进行分析后会发现，在舭部节点处的弯矩是等于或大于货舱肋骨在舭部刚性固定时所得到的弯矩。尽管舭部处的弯矩很大，但由于在舭部有大肘板，因此舭部处一般没有强度问题。肋骨强度校核时危险截面取在大肘板的上缘，此处的弯矩和舭部作为刚性固定时舭部节点处的弯矩几乎是一样大。所以计算货舱肋骨时其底部可取为刚性固定，这样力学模型就可以大为简化了，如图所示。

86ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架（2）载荷的搭配船舶是在多种工况下工作的，横梁和肋骨在不同载荷搭配的情况下，应力和变形是各不相同的，对于某个构件来说，在某一载荷情况下可能是处于危险状态。于是在分析肋骨刚架时，首先就有一个载荷搭配的问题。对于不同的构件，载荷的选择应该以对该构件最严重的载荷搭配为前提。

87ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架（a）在分析货舱肋骨时，取上甲板横梁不承受载荷，下甲板横梁也不承受载荷，肋骨承受水头高度等于波面高度、但不大于型深的载荷，如图所示。

88ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架（b）在分析上甲板横梁时，取上甲板横梁承受载荷，下甲板横梁不承受载荷，肋骨承受水头高度等于波面高度的载荷，如图所示。

89ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架（c）在分析下甲板横梁时，上、下甲板横梁均承受载荷，肋骨承受水头高度等于波面高度的载荷，如图所示。

90ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架（d）在分析货舱肋骨在静水中的强度时，上、下甲板横梁均不承受载荷，肋骨承受水头高度等于满载吃水的载荷，如图所示

。

91ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架例：考虑单甲板船在舱口部位的肋骨刚架，如图所示。92ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架在计算时首先将肋骨刚架在节点1、2、3、4处切开并加上相应的弯矩，使刚架成为5根两端自由支持并受到相应载荷的单跨梁，然后列出节点转角连续的方程进行求解。假定所讨论的肋骨刚架是左右对称的，因此，所以未知弯矩只有两个。节点1和2处的转角连续的方程分别是

93ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架式中分别表示作用在横梁、肋骨和肋板上的载荷。

94ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架求解上述两个方程，得到

95ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架式中由此可见，肋骨两端的弯矩和都和甲板上的载荷有关，当增加时增加但减小，且当时最小，最大。

96ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架肋骨跨中的最大弯矩一般随的减小而增大。一般肋骨的校核剖面选在跨中部，因为肋骨下端的弯矩虽然更大，但因该处有肘板，剖面模数也更大。由此可以得出结论，在校核肋骨强度时应选取甲板上不承受载荷的情况作为计算状态。因此，对肋骨刚架来说，并不是把肋骨刚架上可能受到的外载荷全部考虑在内就是危险状态，而应进行分析后确定一个对所计算的构件来说是最不利的载荷状态。

97ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架如果肋板的刚性比肋骨大很多，即，这时，因此

98ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算肋骨刚架上述弯矩对应于如下的肋骨刚架，即肋骨下端是刚性固定的情形。

99ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底结构船底结构船底是船体梁的下翼板，受到很大的总纵弯曲应力；此外还承受着机器重量、货物重量、压载水及舷外水压力等横向载荷。船底外板船底板被船底骨架分成矩形板格，在板的外表面上作用着均布水压力。由于相邻板格的结构以及所承受的载荷均对称于支承周界

，所以通常可以认为船底板的四边是刚性固定的。

100ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板均布载荷作用下四边刚性固定板的求解比较复杂，下面直接给出这种板的结果。如图所示，均布载荷作用下长边为，短边为的四边刚性固定矩形板的挠度和弯矩的计算公式是

101ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板板中点的挠度是

板中点，与短边平行的剖面中的弯矩

板中点，与长边平行的剖面中的弯矩

102ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板板短边中点的弯矩

板长边中点的弯矩

以上公式中的系数随板的边长比而变化，如图所示。103ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板根据以上公式求出板的弯矩之后，板上下表面的弯曲应力可以按下式计算上式表明，当为正时（板中点），板的上表面为压应力，下表面为拉应力；当为负时（板边上），板的上表面为拉应力，下表面为压应力。这里假定载荷方向向下，即沿方向作用。

104ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板由上图可见，的数值比都要大，因此不论板的边长比是多少，板总是在长边中点的弯矩最大，因此该处应力也最大。当相当大时，，由此得到长边中点剖面的最大弯曲应力是

105ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板对于纵骨架式船体板，当边长比相当大时，取，分别求得沿船长方向跨度中点剖面和支座剖面中的弯曲应力是106ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板对于横骨架式船体板，如图所示，假设短边长度是，则当边长比相当大时，取，分别求得沿船长方向跨度中点剖面和支座剖面中的弯曲应力是

107ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板例：计算船底板中的最大弯曲应力、沿船长方向的最大弯曲应力以及板的最大挠度。该船底板是纵骨架式板，长边长度是，短边长度是，板厚，计算水头高度取为型深。

解：当时，板上单位面积的水压力是

板的最大弯曲应力始终发生于长边中点

108ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底外板板沿长边方向的最大弯曲应力

当时，查图得，板中点的最大挠度

109ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底纵骨船底纵骨船底纵骨由肋板支持，由于纵骨自身结构以及所承受的载荷均对称于肋板，所以可以把纵骨看作两端刚性固定在肋板上的单跨梁进行计算，如图所示。

110ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底纵骨其支座剖面和跨中的弯矩按下式计算

式中：纵骨跨距；：纵骨间距；：载荷强度，分别取中拱和中垂时的水压力。

111ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底纵骨纵骨的弯曲应力是

式中：弯矩（跨中或支座）

；：剖面模数（纵骨自由翼板或带板）

。

112ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底纵骨例：双层底肋板间距2.25m，纵骨间距0.75m。底纵骨为22a球扁钢，底板厚18mm。计算水头高度取为吃水，计算纵骨的带板的弯曲应力。

解：水压力22a球扁钢的剖面积是32.82cm2，惯性矩1611cm4，形心13.5cm。带板宽度取纵骨间距，即0.75m，带板的剖面模数。纵骨跨距取肋板间距，即2.25m。

113ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底纵骨支座弯矩：跨中弯矩：支座处纵骨的带板的弯曲应力：跨中处纵骨的带板的弯曲应力：114ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底板架船底板架船底一般都是由多根交叉构件和很多主向梁组成的板架。对于横骨架式板架，主向梁（实肋板）承受肋板间距范围内的载荷，交叉构件只承受节点反力；对于纵骨架式板架，载荷通过纵骨传给实肋板，交叉构件也只承受节点反力。船底板架由于其结构较强，又比强力甲板靠近船体剖面的中和轴，因此在船体中拱变形时，船底板架不容易失稳，其主要问题是强度问题。船底板架在舷侧处通常看作为自由支持；在横舱壁处看作为刚性固定。115ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底板架作用在板架上的载荷是船底外板上的水压力和舱内货物重量之差。在确定作用在船底外板上的水压力时，应该注意到板架弯曲应力要和总纵弯曲应力进行合成，而且应该是同一计算状态下的应力合成，因此水压力的选取应该与总纵弯曲应力的计算状态相对应。在校核船体中部剖面在中拱或中垂状态的强度时，静水压力值必须按照船舶在中拱或中垂状态时，船底板架在波面下的水深来确定，在舱长范围内可以认为是均匀分布的，同时应该考虑在计算区域内底板上货物可能产生的最不利的压力。舱内压力一般也认为是均匀的。116ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底板架对于舱长很短的船底板架（例如，舱长与板架计算宽度之比小于0.8时），为了简化处理可以把板架的整体强度问题转化为中桁材的强度问题。中桁材可以看作是两端刚性固定的单跨梁，

式中：作用在中桁材上的载荷；：载荷强度；：纵桁间距；：纵桁跨度。

117ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算船底板架中桁材的弯曲应力是

式中：弯矩（跨中或支座）；

：剖面模数（外底板或内底板）。

118ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板结构甲板结构最上层连续甲板是船体梁的上翼板，它对保证船体总纵强度起着重要的作用，所以又称强力甲板。下甲板主要承受货物重量，首先应保证其局部强度。

无论哪一层甲板都要承受均布的横向载荷。对于上层露天甲板如果不用来载货的话，则认为它承受的是甲板上浪的水压力。《国内航行海船建造规范》规定：货物载荷小于8.5kPa时，距首垂线以后露天强力甲板的计算水头高度是。

119ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板结构不小于按下式计算的值，但应不小于1.20m，也不必大于1.50m：

式中：船长，m；：型深，m；：吃水，m。

如果上层露天甲板的货物载荷大于8.5kPa，距首垂线以后露天强力甲板的计算水头高度是。

120ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板结构对于军用舰艇，由于干舷较低，又经常在比较恶劣的海况下航行与战斗，故上甲板计算载荷除了要考虑结构本身重量和固定在甲板上的重量（如火炮、弹药等）之外，还要考虑舰艇使用条件下可能出现的偶然载荷，如人员的集中、炮口气浪压力、飞溅到甲板上的舷外水的重量以及舰艇摇摆时的惯性力的作用等。

121ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板结构其计算水头高度

的表达式是

式中：正常排水量时舰艇的水线长度，m；：计算剖面处的干舷高度，需要考虑首楼及尾楼对干舷的修正，m；

，是计算剖面距船舯的距离（舯前为正，舯后为负）。当按上述公式计算的水头高度小于0.5m时，应取0.5m作为计算水头高度。

122ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算横骨架式甲板板架横骨架式甲板板架甲板板架承受总纵弯曲和横向载荷的双重作用，虽然这两种作用不一定会叠加，但甲板板架应该具有承担这两种作用的能力。上甲板在抵抗总纵弯曲时作用最大，下面就主要分析上甲板。对于具有大开口的甲板板架，自舱口纵围壁到舷边的甲板的连续部分是承载的主要部分，根据其受力特点，可以取这部分为代表，进行板架分析，认为横梁是弹性固定在甲板纵桁（舱口纵围壁）和舷侧上的，如图所示。

123ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算横骨架式甲板板架因为甲板是横骨架式的，横向骨材较密，而这个局部板架的长度一般远大于自身的宽度，根据这一特点，可以把板架的整体强度问题转化为甲板横梁的强度问题。

124ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算横骨架式甲板板架如果取横梁端部的固定系数，则横梁跨中的弯矩是

式中：甲板上的载荷强度；：横梁间距；：横梁跨度（舱口纵围壁至舷边的距离）。

125ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架纵骨架式甲板板架对于纵骨架式甲板板架，由于甲板载荷是通过甲板板传给甲板纵骨，再传给横梁，最后传到甲板纵桁，因此可以认为甲板纵桁承受全部外载荷，舱口端横梁不承受外载荷。对于具有大开口的甲板板架，如图所示，甲板纵桁简化为两端刚性固定在横舱壁上，中间有弹性支座（舱口端横梁）的阶梯形变剖面的连续梁；舱口端横梁简化为自由支持在舷侧，而刚性固定在纵中剖面处，如图所示。

126ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架127ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架假设舱口端横梁的尺寸是：舱口处剖面惯性矩是，长度是；舱口外剖面惯性矩是，长度是。甲板纵桁的尺寸是：舱口处剖面惯性矩是，长度是；舱口外剖面惯性矩是，长度是。甲板纵桁上受均布载荷。

128ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架129ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架甲板纵桁和舱口端横梁的计算步骤如下：（1）首先计算舱口端横梁作为甲板纵桁的弹性支座的柔性系数。舱口端横梁是一个阶梯形变剖面梁，如图所示，下面计算它在节点力作用下的挠度。130ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架求解时在梁的剖面变化处加上一个柔性系数为的弹性支座，然后列出两个转角连续方程和弹性支座反力为零的方程：

131ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架求解方程组得到

于是舱口端横梁作为甲板纵桁的弹性支座的柔性系数。

132ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架（2）利用对称条件，列出甲板纵桁在支座1和2处的转角连续方程以及在支座2处的方程：

133ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架求解方程组得到

：

于是弹性支座的反力是

这就是舱口端横梁受到的节点力。

134ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架（3）计算舱口端横梁的弯矩。

135ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架舱口区强横梁一般可以简化为自由支持在甲板纵桁上，并且弹性固定在舷侧上，如图所示。

舱口区强横梁在舷侧的弹性固定端的柔性系数可以按下式确定式中：与强横梁相连的肋骨的跨度；：肋骨的剖面惯性矩。

136ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算纵骨架式甲板板架舱口区强横梁在弹性固定端的弯矩是

137ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板纵骨甲板纵骨作用在甲板纵骨上的力，除了横向载荷外还有总纵弯曲产生的轴向力，它对甲板纵骨的弯曲有一定的影响，必须把甲板纵骨作为复杂弯曲梁来计算。考虑到结构和载荷的对称性，甲板纵骨可以简化为两端刚性固定在强横梁上，承受均布载荷及轴向力作用的单跨梁，如图所示。

138ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板纵骨139ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算甲板纵骨轴向拉力对纵骨弯曲产生有利的影响，而轴向压力产生不利的影响。当为压力时，甲板纵骨支座和跨中剖面处的弯矩分别是

式中，是甲板纵骨（包括带板）的剖面惯性矩。

140ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧结构舷侧结构舷侧结构与船底结构连接在一起，保证船舶具有一定的浮性。因此，舷侧结构应保证船体具有水密性和承受水压力的能力。141ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧结构舷侧板架的计算载荷在船体总纵强度计算时，是把船静置在所谓标准波浪上的，所以在舷侧板架计算时，载荷也应取相应的位置，即水压力是与波浪在计算剖面处的舷侧所达到的最高水平相适应。此时，舷侧最低处的计算水头高度是

式中：吃水，m；：计算波高，m。在一般情况下应不小于计算剖面处的型深。

142ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧结构如果需要考虑船舶摇摆和舷外水的动力影响，计算载荷应该按偶然性载荷考虑，此时舷侧最低处的计算水头高度是

式中：计算剖面处的型深，m；

143ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧外板舷侧外板由于水线附近的外板承受较大的波浪冲击且腐蚀比较严重，而且容易遭受碰撞等意外载荷，因此在计算舷侧外板的局部强度时把载荷取为均布的，并以舭列板上缘的水压力作为计算载荷，如图所示。

144ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧外板由于结构和载荷都对称，在计算舷侧外板的强度时可以将其看作是四边刚性固定在支承周界上，因此计算公式与前面讲过的船底外板的计算公式完全一样。

145ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧板架舷侧板架舷侧板架从它的功能和受力特点来看，比较适合采用横骨架式。因为横骨架式舷侧板架对建造工艺、扩大舱容以及防碰撞和传递垂向作用力等都是有利的。146ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧板架下面考虑由一根舷侧纵桁和多根肋骨组成的舷侧板架，如图所示。

147ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧板架对于所讨论的板架，假设外载荷由板传给主向梁，所以在计算时可以认为外载荷全部由主向梁承受；此外还假定所有主向梁是等剖面梁、尺寸相同并且等间距布置，各主向梁端点的固定情况相同并且各主向梁上的外力分布规律相同。

148ShipStrengthandStructuralDesign

3.3典型船体结构的局部强度计算舷侧板架首先将主向梁和交叉构件在节点处分开，考虑坐标为的、承受外载荷为的任意一根主向梁，它所受到的节点反力是，节点挠度是，于是在外载荷和节点反力共同作用下，有