大型储罐设计计算中的抗震验算
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储罐抗震标准
储罐抗震标准包括以下要求:
1. 储罐的罐体应采用双层结构,外罐壳作为维护结构,内罐壳可作为承重构件。
这种设计可以增强储罐的整体稳定性,提高抗地震能力。
2. 内、外罐壳之间必须设置加强圈,以增加内外罐壳之间的接触紧密性,减少地震力作用下产生的变形。
同时,加强圈的设置也有助于承受地震时产生的水平载荷。
3. 在地震区建造储罐的基础设计方法应根据实际情况进行,并采取相应的措施如锚桩基础、固定基座等来确保储罐在地震时的稳定性和抗震性能。
4. 对于大型储罐,建议使用带浮盘式的基础设计或球型基础设计,以提高其抗震性能和安全性。
这些设计的优点在于它们可以根据地震引起的位移自动调整位置,从而降低地震对储罐的影响。
5. 另外,储罐所处地基的稳定性和可靠性也是影响储罐抗震效果的重要因素。
因此,在地基设计和处理过程中,需要充分考虑地震力的作用方式和强度,以确保储罐能够有效地抵抗地震荷载。
以上是储罐抗震标准的部分内容,仅供参考。
如有需要,建议您咨询专业技术人员。
大型储罐的抗震可靠性分析及其震害预测随着经济的快速发展,国家对进口能源的依赖程度越来越高,从国家的石油安全考虑,我国正加快石油战略储备基地的建设。
储罐作为石油战略储备基地应用最广泛的储液容器,单罐的容积逐渐向大型化发展。
由于储罐多用于存储易燃、易爆介质,一旦遭遇地震发生破坏,不仅直接威胁到附近人的生命,而且还可能导致毁灭性的次生灾害。
特别是大型储罐,如果大量的石油外泄和燃烧,将会给生产和国民经济造成严重损失。
由于储罐地震灾害后果的严重性,储罐必须进行抗震设计,但储罐特别是大型储罐的地震动力响应机理相当复杂,这给储罐的抗震计算带来了较大的困难。
目前的大型储罐的抗震设计或抗震鉴定规范和标准中都是对储罐的地震动力响应作了相当程度的简化。
有必要对大型储罐的地震动力响应作更深入的分析,提高储罐抗震设计的可靠性,建立比较完善的储罐震害预测方法来尽可能避免储罐地震灾害的发生,或在地震灾害发生前后能比较准确地进行地震灾害预测,以采取及时有效的应急对策。
在流固耦合动力学基本原理的基础上采用Adina8.5通用有限元软件的势流体单元对100000m3锚固罐进行流—固耦合的数值模拟。
模拟了锚固罐在不同地震烈度、不同储液深度下储罐相应动力响应。
模拟结果显示地震烈度、储液深度对储罐地震动力响应影响很大,特别是储液深度较大、地震烈度较高时储罐地震动力响应很显著。
根据模拟结果提出在地震活跃期或多发期应减少储罐的储液深度(≤2/3 H 0)来提高储罐结构的抗震可靠性。
通过Housner模型和Haroun-Housner模型的简化计算,总结了立式储罐的地震动力响应的解析解,结合我国现行储罐设计规范和抗震鉴定标准对一储罐系列进行了抗震计算。
计算结果同样表明:地震烈度、储罐容积和储液深度对储罐的地震动力响应影响很大,特别是在储液深度≥2 /3H0、发生烈度为8度和9度地震时,储罐的地震动力响应很强烈;对于“细高型”的小型储罐和“矮胖型”的大型储罐,地震动力响应规律是不同的;在此基础上提出了在进行储罐抗震设计时要综合考虑储罐的高度与半径之比以及罐壁厚度与半径的比的影响,并定义了一个变形参数K ,。
储罐构筑物抗震鉴定实验报告储罐构筑物抗震鉴定实验报告一、实验背景储罐是储存重要液体物资的设备,其安全性对于人们的生命财产安全至关重要。
在地震灾害发生时,储罐结构必须具有足够的抗震能力,以避免灾害事故的发生。
因此,对储罐抗震能力的鉴定具有重要意义。
二、实验目的本次实验旨在通过模拟地震作用,测试储罐构筑物的抗震能力,进而针对不足之处提出加固措施和建议。
三、实验条件实验设备:地震模拟台、储罐构筑物实验参数:地震模拟台最大加速度为0.5g,模拟地震波的频率范围为5 ~ 50 Hz。
实验流程:在地震模拟台上设置储罐构筑物,以模拟储罐在发生地震时所受到的地震作用。
实验中通过变化地震波的幅值和频率,测试储罐结构在不同地震作用下的动力响应,并进行数据记录和分析。
四、实验结果1.外观检查:经过外观检查,储罐表面没有出现裂纹和变形等现象。
2.加速度测量:在地震模拟台加速度最大为0.5g的条件下,储罐构筑物所承受的最大加速度为0.3g,比要求的安全系数要高。
3.应变测量:经过实验测量,储罐构筑物在地震作用下,应变数据基本符合正态分布规律。
图1为储罐顶部应变数据柱形图,图2为储罐底部应变数据柱形图。
4.振动频率测量:通过实验测量,得到储罐构筑物的自然振动频率为8 Hz。
五、实验分析通过实验结果可知,储罐构筑物具有一定的抗震能力,其受到的地震作用未达到安全极限。
但是对于未来可能出现的更强烈地震,可能导致储罐产生严重的损坏,所以建议进一步加强储罐的抗震能力,以确保储罐的可靠性和安全性。
六、加固措施和建议1.加强储罐的结构刚度,增加结构的稳定性和抗震能力。
2.加大钢筋量,提高结构的承载能力。
3.加装消能装置,减小储罐所受地震作用的冲击力。
4.加强储罐与基础的连接,增加结构的整体稳定性和抗震能力。
七、结论通过实验分析,储罐构筑物具有一定的抗震能力,但是存在一定的不足之处。
建议增强储罐的抗震能力,以保障储罐在遭受地震作用时,能够正常运行,并确保人民生命财产的安全。
储罐环墙基础抗震验算表-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分需要简要介绍储罐环墙基础抗震验算表的背景和意义。
储罐是一种重要的容器设备,广泛应用于石油、化工、食品等行业。
储罐的安全性与抗震性能关系重大,因此针对储罐环墙基础的抗震验算成为一项迫切需要的工作。
本文旨在系统总结储罐环墙基础抗震验算表的设计原则、验算方法和相关参数,为工程设计提供依据和参考,进一步提升储罐的安全性和稳定性。
1.2 文章结构本文主要分为三个部分,即引言、正文和结论。
在引言部分中,将概述本文的主要内容和意义,介绍文章结构和目的。
在正文部分中,详细论述储罐环墙基础设计原则、抗震验算方法以及设计参数及假设。
在结论部分中,对设计要点进行总结,分析抗震性能,并展望未来研究方向。
通过这样的结构安排,读者可以清晰地了解本文的内容和结构,以及每个部分的重点和意义。
1.3 目的:本文旨在提供储罐环墙基础抗震验算表,通过详细的设计原则、验算方法、设计参数及假设等内容,为工程师和设计人员提供参考和指导。
通过对储罐环墙基础的抗震性能进行评估和分析,可以有效地提高储罐结构在地震发生时的抗震能力,保障设施和人员的安全。
同时,通过对当前设计要点和抗震性能的总结,可以为未来研究方向提供一定的参考和借鉴,推动相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 储罐环墙基础设计原则储罐环墙基础的设计原则是确保储罐在地震等外力作用下能够安全稳定地运行。
在设计储罐环墙基础时,需要考虑以下几个原则:1. 承载能力足够强:储罐基础需要具有足够的承载能力,以确保储罐在运行过程中不会出现倾覆或坍塌的情况。
设计师需要根据实际情况考虑土壤的承载力、储罐结构的重量以及外部作用力等因素,合理确定基础的尺寸和深度。
2. 抗震性能优良:地震是储罐安全性的重要考量因素之一,因此基础设计需考虑地震作用下的稳定性。
设计师需要根据当地地震烈度、储罐结构的重心位置和土壤条件等因素,采用合适的抗震设计方法,确保储罐在地震时不会发生严重倾覆或破坏。
大型LNG储罐隔震简化计算方法杨淋亦 李光辉 中国成达工程有限公司 成都 610041摘要 鉴于目前LNG储罐隔震设计计算方法过于繁琐的问题,本文提出一种整体理论分析结合反应谱弹性数值分析的方法,通过两阶段分析,准确计算带有隔震支座的大型LNG储罐在地震作用下结构产生的效应,为带有隔震支座的LNG储罐在地震作用下的计算提供了一种简便、可靠的工程计算方法。
关键词 LNG储罐 隔震 地震 反应谱 两阶段杨淋亦:工程师,注册土木工程师(岩土)。
2017年毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业获工学学士学位。
现主要从事石油化工结构设计工作。
联系电话:13880491435,E mail:Yanglinyi@chengda com。
由于全球清洁能源的需求,各国对LNG的消耗持续增加,LNG储罐的建设越来越大型化,但由于LNG具有易挥发、易燃、易爆等特性,一旦发生泄漏将产生极大的灾害,所以,对LNG储罐的设计有着极高的要求。
LNG储罐有多种形式,目前国内较为常用的有全容罐和薄膜罐。
这两种罐体皆由混凝土外罐、金属内罐以及保温材料组成。
基础多采用高承台桩基础,以防止低温LNG液体对土体的冻胀破坏。
由于LNG储罐的重要性,在抗震上采用中震弹性、大震不屈的抗震设防目标。
对于场地烈度较高时,在地震作用下,上部结构及下部基础都难以满足抗震设防要求。
为使结构更加安全、经济、合理,需对结构采取隔震措施。
文献[1]介绍了LNG储罐隔震技术,提供了可行的隔震工程设计方法。
文献[2-3]介绍了隔震支座在LNG储罐中的地震响应分析,证明采用隔震支座能够有效降低地震作用效应,采用隔震支座后能满足工程设计需求。
文献[4]研究了保温层对隔震效果的影响,认为设计时需考虑保温层对隔震的影响。
文献[5]介绍了LNG储罐的隔震时程分析方法。
文献[6]提供了一种LNG储罐基础基于反应谱设计的简化方法。
目前国内对LNG储罐隔震设计已经有了较多研究,但分析时多采用非线性动力时程方法,分析繁琐,后处理复杂,不适用于工程设计。
- 13 -第1期大型储罐设计计算中的抗震验算姜国平1,白志浩2(1.北方民族大学化工学院, 宁夏 银川 750021)(2.中国石油宁夏石化公司, 宁夏 银川 750021)[摘 要] 介绍了石油化工大型储罐设计计算中容易被忽视的抗震计算等重要内容,用实例说明了抗震计算的程序和步骤,该方法可简化计算过程,提高设计效率,提高大型储罐设计的安全性和可靠性。
[关键词] 大型储罐;设计计算;抗震验算;可靠性作者简介:姜国平(1966—),男,高级工程师,北方民族大学化工学院过程装备与控制工程专业教师。
抗震设计是大型储罐设计的重要环节。
由于储罐抗震性能不好加之抗震措施不到位,因而在近年来国内外发生的地震灾害中,储罐的地震危害屡见不鲜。
更为严重的是储罐的损坏有时还伴随着火灾、爆炸和环境污染等次生灾害发生。
因此,大型储罐在设计计算中,抗震验算不容忽视。
1 大型储罐设计中的抗震验算方法立式钢制圆柱形储罐对于承受静液压力是非常有效的,能充分发挥金属的抗拉能力,具有很好的延展性,同时节省材料,在工程中得到广泛应用。
由于静液压力随液深而增加,所以储罐往往设计成变壁厚的圆柱壳;对于一般的储罐,罐半径R 与最厚的底圈壁板厚度δ之比往往超过1000,设计罐壁时只考虑环向拉应力作用,不考虑边缘应力引起的弯曲应力。
在设计大型储罐时,设计者往往根据GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》,根据储罐的设计温度、油品腐蚀特性、材料使用部位、材料的化学成分、力学性能、焊接性能及安全可靠性和经济合理性选用各部分的材料后,计算各圈壁板厚度、核算罐壁筒体许用临界压力以确定抗风圈的设置,确定罐顶与罐壁连接的有效面积等设计规范正文中所涉及到的设计计算,但却会忽视非规范正文部分的抗震验算等重要计算内容。
本文结合不久前完成的20000m 3原油储罐的抗震验算,探讨大型储罐的抗震验算方法。
设计条件:储罐直径 D=42000mm ;最大液面高度:Hw=15400mm ;罐壁距底板1/3高度处的有效厚度:δ3=12.7mm ;油罐内半径:R=21000mm ;储罐内储液总量:m1=21336kg ;底圈壁板有效厚度:t=18.7mm ;底圈罐壁材料设计温度下弹性模量:E=2.045×105MPa ;罐壁底部垂直荷载:N 1=493359kg ;抗震设防烈度:8度;设计地震分组:第一组;场地土类别:Ⅱ。
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第1期
大型储罐设计计算中的抗震验算
姜国平1,白志浩2
(1.北方民族大学化工学院, 宁夏 银川 750021)(2.中国石油宁夏石化公司, 宁夏 银川 750021)
[摘 要] 介绍了石油化工大型储罐设计计算中容易被忽视的抗震计算等重要内容,用实例说明了抗震计算的程序和步骤,该方法可简化计算过程,提高设计效率,提高大型储罐设计的安全性和可靠性。
[关键词] 大型储罐;设计计算;抗震验算;可靠性
作者简介:姜国平(1966—),男,高级工程师,北方民族
大学化工学院过程装备与控制工程专业教师。
抗震设计是大型储罐设计的重要环节。
由于储罐抗震性能不好加之抗震措施不到位,因而在近年来国内外发生的地震灾害中,储罐的地震危害屡见不鲜。
更为严重的是储罐的损坏有时还伴随着火灾、爆炸和环境污染等次生灾害发生。
因此,大型储罐在设计计算中,抗震验算不容忽视。
1 大型储罐设计中的抗震验算方法
立式钢制圆柱形储罐对于承受静液压力是非常有效的,能充分发挥金属的抗拉能力,具有很好的延展性,同时节省材料,在工程中得到广泛应用。
由于静液压力随液深而增加,所以储罐往往设计成变壁厚的圆柱壳;对于一般的储罐,罐半径R 与最厚的底圈壁板厚度δ之比往往超过1000,设计罐壁时只考虑环向拉应力作用,不考虑边缘应力引起的弯曲应力。
在设计大型储罐时,设计者往往根据GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》,根据储罐的设计温度、油品腐蚀特性、材料使用部位、材料的化学成分、力学性能、焊接性能及安全可靠性和经济合理性选用各部分的材料后,计算各圈壁板厚度、核算罐壁筒体许用临界压力以确定抗风圈的设置,确定罐顶与罐壁连接的有效面积等设计规范正文中所涉及到的设计计算,但却会忽视非规范正文部分的抗震验算等重要计算内容。
本文结合不久前完成的20000m 3原油储罐的抗震验算,探讨大型储罐的抗震验算方法。
设计条件:储罐直径 D=42000mm ;最大液面高度:Hw=15400mm ;
罐壁距底板1/3高度处的有效厚度:δ3=12.7mm ;
油罐内半径:R=21000mm ;储罐内储液总量:m1=21336kg ;底圈壁板有效厚度:t=18.7mm ;底圈罐壁材料设计温度下弹性模量:E=2.045×105MPa ;
罐壁底部垂直荷载:N 1=493359kg ;抗震设防烈度:8度;设计地震分组:第一组;场地土类别:Ⅱ。
1.1 储罐的罐液耦连振动基本周期
Tc=KcHw(R/δ3)0.5
根据D/Hw=2.727查规范附录D 表D.3.3用插入法得Kc=0.48×10-3
代入上式,得Tc ≈0.30s
1.2 储液晃动基本周期Tw=KsD 0.5
根据D/Hw=2.727查规范附录D 表D.3.2用插入法得Ks=1.121
代入上式,得Tw ≈7.267s
1.3 罐壁底部水平地震剪力
Q 0=10-6Cz αY 1mg m=m1Fr
根据D/Hw=2.727查规范附录D 表D.3.4用插入法得F r =0.4187
代入上式,得m=8932.8kg
α值根据T 值及反应谱特征周期Tg 及地震影响系数最大值αmax 按下图计算:
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论文广场
石油与化工设备2011年第14卷
图1 地震影响系数α系数
◆参考文献
[1] GB50341-2003,立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[S].[2] 湛卢炳等编.大型储罐设计[M].上海:上海科学技术出版 社,1986.
[3] 徐英等编.球罐和大型储罐[M].北京:化学工业出版社,
2004.
收稿日期:2010-11-15;修回日期:2010-12-01T 为油罐基本周期,当计算罐壁底部水平地震剪力及弯矩时,T 采用储罐的罐液耦连振动基本周期Tc=0.30s ,按表D.3.1-1选取Tg=0.35,从反应谱曲线看出此时α=αmax
查表D.3.1-2得αmax =0.45
把以上数据代入Q 0=10-6C z αY 1m g ,得Q 0=0.01735MN
1.4 罐壁底部的地震弯矩
M 1=0.45Q 0H w ,将以上数据代入,得M 1=0.1202MN•m
1.5 水平地震作用下,罐内液面晃动波高
hv=1.5αR ,此时α应根据液体晃动基本周期Tw 及αmax 按反应谱曲线选取,
T=Tw=7.267s
α=(3.5Tg/T 2)0.9,αmax =0.0152代入hv=1.5αR ,得hv=0.4788m
1.6 罐壁许用临界应力
〔σc r 〕=0.15E t /D ,代入得〔σc r 〕=13.658Mpa
2 抗震验算
地震作用下罐壁底部产生的最大轴向压应力σ1=CvN 1/A 1+C l M 1/Z 1
计算Z 1=0.785D 2t ,A 1=πDt ,代入M 1,N 1,得σ1=6.364Mpa
σ1≤〔σcr 〕,验算合格。
如果在实际设计中验算不合格,则应考虑适
当增大板厚或选用高强度壁板和边缘板,直到验算合格为止。
在大型储罐设计过程中通常会参考国内、国外的相关油罐标准进行设计和计算,有时按照石油化工设备抗震计算规范进行计算时,若不符合该规范的要求,也会采用土建的抗震计算公式或塔器的地震载荷公式进行计算,按照上述几种计算方法所得出的结果,基本在一个合理的范围之内,可通过对照进行优化设计。
此外,有时在设计过程中参考并采用了类似于裙座地脚螺栓座的结构进行局部加强,所以罐底的主要载荷由局部加强圈结构承受,角焊缝处不承受主要应力,因此通常认为是安全的。
一般只要考虑其焊缝质量及密封性就可以了。
3 结论
通过算例表明,本文所提出的抗震设计方法,能够更加准确地考虑储罐的抗震设计问题。
大型储罐抗震计算方法很多,但上述设计计算是优先选用的方法,其它方法可以作为它的补充和计算精确度的验证。