一种纵向框架结构的制作方法

1.本实用新型涉及海洋工程结构领域的领域，尤其是涉及一种纵向框架结构。


背景技术：

2.随着对海洋资源开发力度的不断加大，海洋工程装备由近海走向深远海，环境载荷更加恶劣，结构安全性问题也更加突出。作为平台上货物、车辆、勘探装备的主要承载体，外伸悬臂平台不仅会受到轮印载荷、货物自重等的作用，还可能遭受恶劣环境下的冰雪载荷、上浪冲击等。同时受到作业面积、悬臂长度最小尺寸限制，悬臂平台整体的强度与刚度问题极其突出，为保证其安全性，在结构设计时往往存在大量冗余。但是悬臂平台结构一般布置于海洋工程装备顶端，不利于整体结构的重量重心控制。
3.平台纵向框架作为悬臂平台结构的主要承力构件，将作用于顶板处的载荷向下向内传递，保证了整体的刚度和强度。然而，平台纵向框架数量较多、占整个平台结构的质量较大，合理的结构形式设计能够大幅降低整个平台结构的重量重心，因此需要解决悬臂平台结构为保证在恶劣工况下的安全性而导致平台纵向框架的过设计问题。


技术实现要素：

4.本实用新型主要是为了解决悬臂平台结构为保证在恶劣工况下的安全性而导致平台纵向框架的过设计问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种纵向框架结构，包括纵向框架，所述纵向框架包括双层甲板区域和外伸悬臂平台区域，所述外伸悬臂平台区域设有多个斜撑；自所述双层甲板区域至所述外伸悬臂平台区域方向，所述斜撑与所述外伸悬臂平台区域顶部之间夹角逐渐增大。
6.优选的，所述斜撑设为三个，且与所述外伸悬臂平台区域顶板之间夹角分别为40
°
、50
°
和60
°
。
7.优选的，所述纵向框架开设有多个减重孔。
8.优选的，多个所述斜撑分别分布于相邻减重孔之间。
9.优选的，位于所述双层甲板区域的减重孔为方形孔，位于所述外伸悬臂平台区域的减重孔为梯形孔。
10.优选的，方形孔和梯形孔均设有倒圆。
11.优选的，方形孔和梯形孔边缘均设有面板。
12.优选的，所述双层甲板区域占所述纵向框架三分之一。
13.优选的，所述双层甲板区域与所述外伸悬臂平台区域过渡处设有加强筋。
14.优选的，所述纵向框架的自由边另设有面板。
15.综上所述，本实用新型包括以下有益技术效果：
16.实现纵向框架的轻量化设计，在保证平台作业面积、强度、刚度性能的前提下，有效地降低了结构重量，兼顾了使用性能、轻量化与安全性要求，在实际海洋工程结构领域使
用良好。
17.本实用新型相比于传统框架形式质量降低了约15.6％，且结构强度与刚度相当，即在保证结构刚度与强度性能的情况下有效的控制了结构重量，具有较高的承载自重比，在实际海洋工程结构领域使用良好。
附图说明
18.图1为本实用新型中纵向框架结构的结构示意图；
19.图2为本实用新型中纵向框架布置位置图；
20.图3为传统纵向框架结构示意图。
21.附图标记：1、纵向框架；2、双层甲板区域；3、外伸悬臂平台区域；31、第一斜撑；32、第二斜撑；33、第三斜撑；4、加强筋；5、面板。
具体实施方式
22.以下结合附图1至附图3对本实用新型作进一步详细说明。
23.本实用新型实施例公开一种纵向框架结构，其包括纵向框架1，该纵向框架1左端三分之一范围内布置于海洋装备主体双层甲板中间，为双层甲板区域2，其他还包括外伸悬臂平台区域3。外伸悬臂平台区域3的顶板与双层甲板区域2的顶部平齐，外伸悬臂平台区域3的底板自由端向上倾斜；双层甲板区域2与外伸悬臂平台区域3的过渡处设有加强筋4。
24.外伸悬臂平台区域3设有三个斜撑，三个斜撑分别为第一斜撑31、第二斜撑32和第三斜撑33，第一斜撑31靠近双层甲板区域2，第三斜撑33远离第三斜撑33，第二斜撑32位于第一斜撑31和第三斜撑33之间；第一斜撑31、第二斜撑32和第三斜撑33与外伸悬臂平台区域3的顶板之间的夹角分别为40
°
、50
°
和60
°
。
25.双层甲板区域2和外伸悬臂平台区域3均开设有多个可用于减轻整体结构重量的孔，其中位于双层甲板区域2的为方形孔，位于外伸悬臂平台区域3为梯形孔，且均设有半径为纵向框架1整体高度十分之一的倒圆。第一斜撑31、第二斜撑32和第三斜撑33均分布于相邻梯形孔之间。开孔边缘设有面板5，面板5宽度为整体高度的二十分之一。
26.纵向框架1的自由边处设有宽度为整体高度二十分之一的面板5；纵向框架1上部设有高度为纵向框架1整体高度八分之一的腹板，下部设有高度为纵向框架1整体高度十分之一的腹板。
27.本实用新型从结构设计角度给出了一种新颖的纵向框架构型。在满足悬臂平台作业面积、强度、刚度性能的前提下，与传统结构构型相比，质量降低了约15.6％，较好地实现了轻量化设计。
28.本实用新型的原理如下：
29.(1)该纵向框架1左端三分之一范围内布置于海洋装备主体双层甲板中间，约束更强，保证了悬臂平台结构的端部性能。
30.(2)根据梁的受力特性，在结构的自由端处剪力与弯矩均为零，因此框架整体采取了一个右端框架高度逐渐减小的渐变结构。结构左端的剪力与弯矩均最大，因此框架左端采取了一个中间挖孔的形式，尽可能的在保证重量较轻的情况下提升剖面模数。
31.(3)此外还根据结构受力特性对其进行了拓扑优化，根据分析结果得出结构的端
部三分之一范围内可以直接开方形孔，自由端三分之二范围内开梯形孔，倒圆半径约为整体高度的十分之一。开孔可减轻整体结构重量、便于施工，也可以作为以后维修所需的人孔。
32.(4)结合受力分析，根据载荷传力路径确定了开孔中间的斜撑角度分别为40度、50度和60度。
33.(5)斜撑兼具支柱的作用，能使顶板处的载荷更好的向内向下传递。
34.(6)在开孔边缘增加面板5，面板5宽度取整体高度的二十分之一，防止开孔处发生结构的局部屈曲。
35.(7)在纵向框架1的自由边处增加面板5，面板5宽度取整体高度的二十分之一，提升剖面模数，从而进一步增大开孔尺寸，减轻结构重量。
36.(8)由于甲板平面额外受到货物的重力及轮印载荷的作用，根据其受力特点，适当增加了纵向框架1上部的腹板高度(约为整体高度的八分之一)，减小了下部的腹板高度(约为整体高度的十分之一)。
37.(9)在双层甲板区域2向外伸悬臂平台区域3过渡处，增设加强筋4保证结构连接处的强度、提高局部结构的抗屈曲能力。
38.(10)纵向框架1所用材料与主甲板相同，并采用焊接的连接方式，保证了悬臂平台与海洋装备的连接性能。
39.以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种纵向框架结构，其特征在于：包括纵向框架(1)，所述纵向框架(1)包括双层甲板区域(2)和外伸悬臂平台区域(3)，所述外伸悬臂平台区域(3)设有多个斜撑；自所述双层甲板区域(2)至所述外伸悬臂平台区域(3)方向，所述斜撑与所述外伸悬臂平台区域(3)顶部之间夹角逐渐增大。2.根据权利要求1所述的一种纵向框架结构，其特征在于：所述斜撑设为三个，且与所述外伸悬臂平台区域(3)顶板之间夹角分别为40
°
、50
°
和60
°
。3.根据权利要求2所述的一种纵向框架结构，其特征在于：所述纵向框架(1)开设有多个减重孔。4.根据权利要求3所述的一种纵向框架结构，其特征在于：多个所述斜撑分别分布于相邻减重孔之间。5.根据权利要求4所述的一种纵向框架结构，其特征在于：位于所述双层甲板区域(2)的减重孔为方形孔，位于所述外伸悬臂平台区域(3)的减重孔为梯形孔。6.根据权利要求5所述的一种纵向框架结构，其特征在于：方形孔和梯形孔均设有倒圆。7.根据权利要求6所述的一种纵向框架结构，其特征在于：方形孔和梯形孔边缘均设有面板(5)。8.根据权利要求1所述的一种纵向框架结构，其特征在于：所述双层甲板区域(2)占所述纵向框架(1)三分之一。9.根据权利要求1所述的一种纵向框架结构，其特征在于：所述双层甲板区域(2)与所述外伸悬臂平台区域(3)过渡处设有加强筋(4)。10.根据权利要求1所述的一种纵向框架结构，其特征在于：所述纵向框架(1)的自由边另设有面板(5)。

技术总结
本实用新型涉及一种纵向框架结构，涉及海洋工程结构领域的领域，其包括纵向框架，纵向框架包括双层甲板区域和外伸悬臂平台区域，外伸悬臂平台区域设有多个斜撑；自双层甲板区域至外伸悬臂平台区域方向，斜撑与外伸悬臂平台区域顶部之间夹角逐渐增大。在保证平台作业面积、强度、刚度性能的前提下，本实用新型有效地降低了结构重量，兼顾了使用性能、轻量化与安全性要求，在实际海洋工程结构领域使用良好。在实际海洋工程结构领域使用良好。在实际海洋工程结构领域使用良好。


技术研发人员：汤德文 王凡超 郑凯 陈涛 冯硕秋 彭营豪 陈碧昊
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2023/6/27