首樓

首樓亦稱艏樓（forecastle），船首部的上層建築。可增加船體容積，防止或減少波浪湧上甲板。應有足夠的強度以承受波浪衝擊，內設支柱連線上、下甲板。船上的上層建築除首樓外，還有船長中部的橋樓，用以增加居住空間，保護中部艙室免受波浪侵襲；以及船尾部分的艉樓，拱安裝舵機和船員住室用。

基本介紹

• 中文名：首樓
• 外文名：forecastle
• 別稱：艏樓
• 定義：船首部的上層建築
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶總體

簡介

首樓是上層建築的一種，和橋樓、艉樓一樣，三者均為船舶上層建築，相關功能配置統一為上層建築的功能及配置要求。上層建築是位於上甲板以上的，自一舷伸至另一舷或其側壁自外板內縮不大於4%船寬的圍蔽建築物；有時也泛指包括甲板室在內的甲板建築物。

上層建築的布置及分類

上層建築可用於布置各種艙室、戰位和各種裝置等，減少甲板上浪，增加船舶儲備浮力，並可保護機艙開口免受波浪侵襲。根據需要，可有不同的長度和層數，在大型客船上最為龐大。

主船體加上上層建築構成一定高度和斷面變化的船體梁，上層建築按其所在位置和長度大小，不同程度地參與船體總縱彎曲，船體在上層建築端部將產生嚴重的應力集中，在設計中應引起重視。艦艇上層建築的形式、層數和設定取決於艦艇的類型、主尺度和使命，並與總體艙室布置、武器布置、生活居住條件及航海性能密切相關。在潛艇耐壓船體上方，沿船長設定並與非耐壓船體連成一體的結構，也稱上層建築。

根據上層建築所在的位置，又可分為首樓、橋樓和尾樓等。上層建築的甲板有各種名稱，如首樓甲板、尾樓甲板、游步甲板、救生甲板、駕駛甲板、羅經甲板等。

上層建築的形式

船樓與主船體相組合形成上層建築的幾種不同形式。上層建築的形式與船舶的用途、航行區域、主要尺度、機艙位置以及內部布置要求有關，還會影響到船舶的航行性能和結構強度。某些特殊的艦船(如航空母艦、潛艇、鑽井平台等)有比較特殊的建築形式，一般船舶上層建築常見的形式有五種(圖1)。

圖1

1．三島式

三島式主甲板上設定長度較短、相互分離的首樓、橋樓和尾樓，形如三座島嶼。早期船舶廣泛採用三島式，但因船樓之間交通不便漸趨淘汰。

2．長首樓式

長首樓式首樓與橋樓相連線，其長度大於船長的1/4。

3．長尾樓式

尾樓與橋樓連成一體，為現代大多數尾機型船廣泛採用。

4．橋樓式、長橋樓式

橋樓式、長橋樓式船上僅設橋樓而無首樓和尾樓，按其長度是否大於船長的15%分別稱長橋樓式或橋樓式。

5．連續上層建築式

連續上層建築式將三島式的三個船樓連線起來形成連續的上層建築，也就是在上甲板之上又增加一層或多層連通甲板，某些大型客船常採取這種形式。

此外，有些船的上甲板上不設船樓而只有甲板室，這類船稱平甲板船，常見於某些工程船舶、工作船舶。

上層建築的結構

上層建築的船樓和甲板室用較薄的鋼板製成圍壁和內部艙壁。當上層建築較長時，內部設橫向貫通全寬的通道。將上層建築分隔成相對獨立的幾個區段，以使其儘可能少地參加主船體的總縱彎曲。儘管如此，位於船中部的長上層建築承受總縱彎曲的拉力和壓力仍然是比較大的，結構必須具備相應的強度。

某些內河客貨船常以壓筋板代替平直鋼板製作圍壁，其優點是以筋槽代替扶強材，可減輕結構重量，減少焊接工作量和焊接變形的火工矯正工作。而且壓筋板具有較好的縱向伸縮性，可減小縱向彎曲對上層建築的影響。

上層建築的前後圍壁都設在甲板下方的艙壁、圍壁、支柱或強力構件上，使其得到可靠的支撐，保持結構的連續性。

為避免結構突然變化而造成集中應力，上層建築舷側外板自樓端部開始逐漸減小高度向前後延伸至上甲板處消失。同時適當增加端壁前後處甲板邊板和舷頂列板的厚度，使結構的強度做連續而非突然的變化。

上層建築根據其參與船體總縱強度的有效程度，可劃分為強力上層建築和輕型上層建築。

強力上層建築

凡長度超過0.15倍設計水線長L，且不小於本身高度6倍的船樓(側壁直接由舷側外板延伸)應設計成強力上層建築。支持在不少於3個船體剛性橫向構件(橫艙壁及用支柱支持的加強橫樑)上的甲板室宜設計成強力上層建築。

圖2

強力上層建築的甲板是參與總縱強度的等值梁的上翼板，甲板上的縱向加強筋和側壁上的縱向加強筋必須能保證板和縱向構件能達到必要的穩定性，其橫向構件的尺寸不僅要保證其足夠的局部強度，還需保證整個板架具有足夠的穩定性。強力上層建築側壁與強力甲板的連線應滿足強力甲板邊板與舷頂列板連線的要求。為減少應力集中，強力甲板室側壁與端壁的連線應以圓弧過渡，其半徑等於500～1 000 mm。

強力上層建築甲板及側壁的骨架形式宜為縱骨架式、強力上層建築的材料應與主船體相同，強力上層建築甲板與側壁板上的開口按強力甲板和外板開口的規定加強。

圖3

強力上層建築側壁端部應按圖2所示的形式及尺寸平順過渡。過渡部分側壁板的自由邊緣應加圍球扁鋼。

船樓端部區域的舷頂列板及甲板邊板應加厚。其中舷頂列板加厚40%，甲板邊板加厚20%，舷頂列板與甲板加厚的長度相同。加厚的範圍應滿足圖3所示的要求。

當上述加厚板的加厚值大於4 mm時，應在長度方向設定中間過渡板，過渡板的長度不得小於板寬。長度小於0.2L的艏樓及艉樓，其端部的舷頂列板和甲板板可不加厚。

輕型上層建築

參與船體總縱彎曲程度很小的上層建築應設計成輕型上層建築。長度超過0.15倍船長L及本身高度6倍的長甲板室，宜用設定伸縮接頭的方法分割成若干個可以相對移動(長度小於0.15L及6倍甲板室層高)的短甲板室，並宜使每段短甲板室僅與兩個船體剛性橫向構件連線。短甲板室一般設計為輕型上層建築，採用鋁合金或其他彈性模量較小的材料製造的上層建築宜設計成輕型上層建築。輕型上層建築甲板及側壁的骨架宜採用橫骨架式。

(1)鋼質輕型上層建築

輕型上層建築甲板和外側壁板一般不應小於3 mm。

與強力甲板相連線的上層建築，其端壁及側壁下部應設定與船體相同材料的圍檻板。圍檻板高度不小於150 mm。圍檻板的厚度比其上部壁板加厚1 mm。

(2)鋁質輕型上層建築

鋁質上層建築的結構設計應注意整體和局部剛度，尤其是重要設備基座附近的結構。

鋁質上層建築甲板側壁橫骨架間距一般不宜大於300 mm。外壁及甲板板的最小允許厚度為3 mm，內壁板的最小厚度為2 mm。與強力甲板相連線的上層建築所有壁板的下緣均應設定高度不小於150 mm、厚度不小於3 mm的鋼質圍檻板。

鋁質材料與鋼質材料的接合面應設定有效的絕緣襯墊物。

甲板橫樑與外壁扶強材應採用折邊肘板相連線。折邊肘板的最小允許厚度為3 mm，折邊寬度一般取25 mm。甲板橫樑(球緣鋁材)的跨度不宜大於2 m，否則應設定縱桁。與外壁板連線的內壁板，其外側一根垂向扶強材與外壁板之間應設定水平扶強材，其間距不大於500 mm。

圖4

當採用鉚接結構時，甲板、外壁板及要求水(氣)密艙室的內壁均應採用雙排交錯排列的鉚釘鉚接，其他內壁之間及球緣鋁材的連線可採用單排交錯鉚釘鉚接。

(3)伸縮接頭

船樓式上層建築不得設定伸縮接頭。伸縮接頭宜設定在對穿通道內。伸縮接頭距強力甲板大開口角隅一般不宜小於甲板室高度。伸縮接頭之間的距離不得大於0.15L及6倍甲板室高度，且應不小於3倍甲板室高度。兩側壁板及甲板板的伸縮接頭應在同一平面內，不宜錯位。伸縮接頭以單層設定為宜。有充分依據的話，也可多層設定伸縮接頭。

圖5

當被伸縮接頭分隔的各段甲板室與船體剛性連線(即與船體同向彎曲)時，可設定變剛度伸縮接頭。此時，伸縮接頭下端側壁上應嵌入一塊與船體材料相同的加強板，加強板厚度應是甲板室側壁板厚度的2倍，長度為伸縮接頭兩側各500 mm，高度不小於200 mm。

伸縮接頭的結構型式可採用波形板式接頭(如圖4所示)和滑動式接頭(如圖5所示)。