大型船舶的结构强度是保证其安全性的重要指标。虽然近年来对矿砂船的研究和开发进展迅速,但针对大吨位矿砂船结构强度的研究仍较为缺乏。作为一种特殊用途船舶,大型矿砂船的舱室布置和结构形式与一般散货船不同,发展和完善一套适用于大型矿砂船的结构强度的分析方法具有重要的工程应用价值。本文首先分析了大型矿砂船的船型和结构特点,归纳总结了大型矿砂船结构强度分析等相关领域的研究现状。之后,回顾了舱段结构强度直接计算方法的发展历程,对比了两种舱段模型及评估方法的优缺点,从理论上分析了三舱段模型的合理性和先进性。基于CSR-H规范,本文梳理了一套针对大型矿砂船首货舱的结构强度直接计算的方案,包括舱段有限元模型的建立、局部载荷的计算与施加、局部载荷产生船体梁载荷和船体梁载荷调整等流程。参照CSR-H规范直接计算方法,对载重吨位20~40万吨级的三艘大型矿砂船首货舱结构强度进行了评估,分析并发现在部分工况下,20万吨级和30万吨级矿砂船的船体梁变形计算结果存在异常现象,通过对比分析,得出变形异常的原因在于首货舱与第二货舱舱长比悬殊导致,指出使用CSR-H规范进行大型矿砂船首货舱结构强度评估时需合理选择舱长范围。基于理论分析和数值实例计算结果,本文提出了两种改进的大型矿砂船首货舱结构强度分析方案:截断处理方案和延伸处理方案。通过与原方案和全船直接计算数据的对比,验证了两种改进方案的有效性和合理性。本文提出的改进的大型矿砂船首货舱结构强度分析方法及相关研究工作可为今后大型矿砂船实船的首货舱结构设计与安全性评估提供参考。