ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ．４３Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７９５３．２０１４．０２．００７上层建筑（甲板室）参与总纵强度程度分析（中国船级社武汉规范研究所，武汉４３００２２）摘要：具有发达上层建筑的大型豪华游轮已经成为当前游轮的发展趋势，而关于其上层建筑参与总纵弯曲的程度并未得到系统研究。文中结合有限元方法就这一问题进行探讨，定量分析上层建筑层数、开口尺寸及侧壁距舷侧距离等因素对上层建筑参与总纵弯曲的影响。关键词：豪华游轮；上层建筑；总纵强度中图分类号：Ｕ６６１．４３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１７９５３（２０１４）０２００２３０４收稿日期：２０１３－０６－０６修回日期：２０１３－０７－２３第一作者简介：郭际（１９８５－），男，硕士，工程师研究方向：船体结构强度Email：ｊｇｕｏ＠ｃｃｓ．ｏｒｇ．ｃｎ对于具有多层上层建筑且上层建筑侧壁大开口的豪华游轮的上层建筑参与总纵弯曲的程度分析，目前一般的做法是计及强力甲板上最下一层上层建筑（或甲板室），计算联合剖面模数，即认为除强力甲板上最下一层上层建筑（或甲板室）外，其余更高层的上层建筑（或甲板室）不参与总纵弯曲分析。这一假设是否科学实用，值得探１计算模型概述1．1计算模型主体尺度为L＝１４４＝１．０，磹＝１２６７２ｔ，干舷甲板距船底的距离H＝５．８主体上设５层上层建筑，宽度均为１９．２ｍ，高度均为２．４ｍ，长度从第１主体结构设置８００ｍｍ高的双层底，实肋板间距实肋板处设置组合肋板。每间隔２４设置横舱壁，横向强框架间距为２设置支柱。由于本文主要分析船体中剖面上层建筑总纵弯曲应力变化规律，并不作为具体算例，主船艏艉部线型影响很小，不再考虑。上层建筑结构横向强框架间距为４ｍ，甲板船体板、梁等主要构件尺寸原则上均按规范临界尺寸设计，不再一一列出，见图１。图1计算模型纵、横剖面示意1．2计算载荷１）在内底板上施加相当水柱高度h均布重力载荷。２）在船底施加按下式计算所得的相当水柱高度h的浮力载荷。＋r０ｃｏｓ３）舷侧施加按上式变化的线边界条件为消除刚移，选取船艏中纵剖面与船底交线上一点施加纵向、横向、垂向线位移约束，选取船艉实肋板与船底交线一端施加垂向线位移约束，另一端施加横向、垂向线上层建筑（甲板室）参与总纵弯曲程度分析2．1上层建筑层数对总纵弯曲影响分析保持主体结构不变，分别计算不同层数上层建筑时各层甲板的弯曲应力。不同层数上层建筑时船体梁横剖面弯曲应力计算结果见表１。不同层数上层建筑时船体梁横剖面弯曲应力分布图见图２。表1各层上层建筑甲板总纵弯曲应力计算值ＭＰａ模型项目船底应力干舷甲板强力甲板有限元应力－９４．０９７０．０８１５２．５７等值梁应力－１１１．５７７６．３６１５４有限元应力－７６．９８３８．７４９５．５５１５０．１０等值梁应力－９５．０６４１．０２９７．３２１５３有限元应力－５９．７２１８．９０５６．８８８８．２３１２８．１４等值梁应力－５４．２０２８．５５６２．８０９７．０４１３１有限元应力－４６．０３３５．５５５４．４６７４．８６１００．８４等值梁应力－４５．５３１１．２８３４．７９５８．３０８１．８０１０５有限元应力－３８．０９２５．５９３８．８０４９．０２５９．６１７４．５５等值梁应力－３８．７７１８．４７３５．１８５１．８９６８．６０８５有限元应力－３３．９４２１．９２３３．３１３９．２５４３．４１４７．６０５７．１７等值梁应力－３３．８９－２．８１１０．０６２２．９２３５．７８４８．６４６１．５０７４．３７图2不同层数上层建筑时船体梁横剖面弯曲力应力分布图由以上结果可见，当上层建筑侧壁无开口时，并非只有强力甲板上第一层上层建筑具有参与总纵弯曲的能力。当强力甲板上具有４层上层建筑时，有限元计算得到的结果与等值梁分析结果基本吻合，若将主船体与上层建筑一起看做船体梁，此层时，有限元结果与等值梁分析结果出现了较明显的差异。另外从长度上来看，第４层上层建筑长度接近主船体长度的一半，越往下上层建筑长度越所以综合以上分析，当上层建筑侧壁无开口上层建筑（甲板室）参与总纵强度程度分析、长度约为主船体长度的一半以上，且船体梁长深比上层建筑（甲板室）参与总纵强度程度分析———郭际，肖渤舰总纵弯曲，且弯曲应力与等值梁结果较为接近。2．2侧壁开口对上层建筑参与总纵弯曲程度的影响分析选取具有５层上层建筑的模型，并在各层上层建筑侧壁作如下开口变化，见表２。表2上层建筑侧壁开口变化侧壁开口总长度（）侧壁开口总长度（）侧壁开口总长度（）侧壁开口总长度（）—侧壁长度；H—侧壁高度。各种开口情况下各层甲板总纵弯曲应力计算结果见表３。表3不同侧壁开口尺寸下各层甲板总纵弯曲应力ＭＰａ处所．８H船底－３６．９０－４０．０７－４７．０３－４２．３６－５０．６３－６８．７６－５０．３４－６３．１０－８２．１０－６３．９７－７６．２０－８８．７１１６．０５１１．５７１９．２４３６．９６１８．７８３１．４２５１．９１３１．４５４５．７１６０．８７３３．８７４６．８６３８．００５３．７６８９．３３５２．９５７８．５３１１８．６７７８．８５１０６．４９１３５．３４３８．９１４３．６７４０．４８４５．４４５２．９３４５．０８４９．２１４８．７８４８．５８４３．３６２９．４９４０．９４４０．６９４０．８８３９．４９３０．７５３９．４８３２．６４１３．８５３５．０５１８．７５－０．８４４１．５９３７．５３３９．６７３４．１４１７．８９３３．７６２２．８９３１．３１１０．０２－１．６８４３．３５３６．８２３９．５９３１．７４１３．２６３０．４８１８．２９５２．３７４３．６３４８．４０３８．６３１６．４５３８．９１２５．５０２３．７３１４．７１各开口尺寸下甲板总纵弯曲应力分布见图３，图中“０畅２－０畅６”表示侧壁开口总长度为侧壁长倍，开口高度为侧壁高度的０畅６倍，以此类推。图3各种开口尺寸下甲板总纵弯曲应力分布由计算结果可见，当上层建筑侧壁带有开口时，有限元计算结果与等值梁结果差异很大，这说明此时不能应用等值梁理论计算船体总纵弯曲应上层建筑侧壁开口（包括开口长度和高度）对其参与总纵弯曲影响很大，而尤以开口长度的影响更为显著。总体来看，强力甲板以上各层甲板总纵弯曲应力逐渐降低，当开口长度在０．４侧壁长度以内，开口高度在０．６倍侧壁高度以内时，强力甲板以上最低一层上层建筑在很大程度上还是参与了总纵弯曲的；当超过这一范围时，各层上层建筑甲板总纵弯曲应力迅速下降，可以认为此时产生的总纵弯矩主要由主船体承受。 考虑 到实际情况，目前豪华游轮上层建筑开口尺寸普 遍较大，因此其主船体将承受相对较大的总纵弯 曲应力，故在进行总纵强度计算时应重点校核船 底与甲板的应力。 2．3双甲板船上甲板侧壁距舷侧距离变化对总 纵弯曲的影响分析 选取无上层建筑的主体模型，干舷甲板以上 的舷侧结构距船舷的距离Δb 做如下变化： ＝０．０２B、Δb＝０．０４B、Δb ＝０．０５B 总纵弯曲应力计算结果见表４。表4双甲板船上甲板侧壁距舷侧距离变化时 横剖面弯曲应力 侧壁距舷 侧距离／ｍ 中和轴距 船底应力／ＭＰａ 干舷甲板 应力／ＭＰａ 强力甲板 应力／ＭＰａ ．７２－１１３ ．１８１３５ ．４０２４２ ．７０－１１４ ．３０１３７ ．９５２４５ ．６８－１１５ ．２７１４０ ．４３２４９ ．６８－１１５ ．７２１４１ ．１３２５２ 可见，对于双甲板客船，干舷甲板与上甲板之间的侧壁不一定是舷侧结构的垂直延续， 其距舷侧的距离在船宽的０．０５ 倍以内时，对上甲 板作为强力甲板参与总纵弯曲几乎没有影响。 ３结论 １）当上层建筑（或甲板室）侧壁无开口，上层 建筑长度约为主船体长度的０．５ 倍以上，且船体 梁长深比在８以上时，各层上层建筑甲板均可以 较好地参与总纵弯曲，其应力分布基本为线性，与
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