大型储罐计算书(自支撑式拱顶罐)-c(2005)

******************************************************************************* ***独立塔基础计算机辅助设计(CTCAD2002 For Windows)计算书******************************************************************************* ***项目号: 2014712-4图纸编号:设备名称: LNG储罐设备编号:计算日期: 09/13/14 计算时间: 10:37:10*************************************设计依据*************************************建筑结构荷载规范(GB50009-2012)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)高耸结构设计规范(GBJ135-2006)石油化工塔型设备基础设计规范(SH3030-2009)构筑物抗震设计规范(GB50191-2012)*************************************原始数据*************************************★★塔基础及地基类型[set_1]塔基础类型------------ 圆柱式地基类型-------------- 天然地基★★垂直及水平荷载[set_2]设备自重-------------- 525.5(kN) 结构重要性系数-------- 1.0设备保温层重---------- 0.0(kN) 基本风压--------------0.40(kN/m^2)设备防火层重---------- 0.0(kN) 体型系数-------------- 0.60设备内充水重---------- 639.0(kN) 风振系数-------------- 考虑平台及梯子重---------- 0.0(kN) 地面粗糙度类别-------- B类设备内操作介质重------ 639.0(kN)★★塔体几何尺寸[set_3]塔分段数-------------- 1(段)塔段塔段高外径壁厚保温厚第1段23494(mm) 3820(mm) 10(mm) 0(mm)裙座高度-------------- 0(mm) 底座环外径------------ 3940(mm)裙座外径-------------- 3240(mm) 底座环内径------------ 2570(mm)裙座壁厚-------------- 10(mm) 平台类型--------- 独立平台(有直梯)裙座防火层厚---------- 0(mm) 平台间距-------------- 3500(mm)★★螺栓几何尺寸[set_4]地脚螺栓类型---------- 锚板螺栓地脚螺栓丝扣长-------- 150(mm)地脚螺栓直径---------- 42(mm) 设备0度与建北夹角----- 0.000(度) 地脚螺栓个数---------- 12(个) 螺栓中心圆直径-------- 3240(mm)地脚螺栓露头长-------- 200(mm) 螺栓初始角------------ 0.000(度)★★基础材料及几何尺寸[set_5]基顶标高-------------- 0.800(m) 混凝土强度等级-------- C35地面标高-------------- 0.000(m) 热扎钢筋种类---------- HRB400基底标高-------------- -2.000(m) 保护层厚度------------ 50(mm)圆柱外径-------------- 4000(mm) 选用最大钢筋直径------ 25(mm)★★天然地基参数[set_6]地基承载力特征值------ 180(kN/m^2) 地基变形-------------- 计算基底以上土加权平均重度18(kN/m^3) 地震作用-------------- 考虑基底以下土重度-------- 18(kN/m^3) 地下水位到地面的高度-- 2(m) 宽度修正系数---------- 0.15 抗震设防烈度---------- 7度(0.15g)深度修正系数---------- 1.40 设计地震分组---------- 第二组抗震承载力调整系数---- 1.30 场地类别-------------- Ⅱ类土分层数-------------- 2-----------------------------土层参数信息----------------------------土层土层厚度压缩模量第1层2000(mm) 8.000(MPa)第2层10000(mm) 13.900(MPa)*************************************计算结果*************************************塔型设备的基本自振周期----------------- 0.497(s)塔型设备的加权平均重心高度------------- 12.547(m)-----------------------------风荷载标准值----------------------------基顶风弯矩基顶风剪力基底风弯矩基底风剪力基本风压作用时: 636(kN.m) 45(kN) 765(kN.m) 46(kN) 0.15kN/m^2作用时: 227(kN.m) 16(kN) 273(kN.m) 17(kN)----------------------------地震作用标准值---------------------------基顶地震弯矩--------- 1191(kN.m) 基顶地震剪力--------- 101(kN)基底地震弯矩--------- 1527(kN.m) 基底地震剪力--------- 123(kN)--------------------------基顶荷载效应组合值---------------------------------------------------------标准组合-------------------------------荷载组数基顶垂直力基顶总弯矩基顶总剪力荷载组合形式第1组1165(kN) 636(kN.m) 45(kN) 正常生产第2组1165(kN) 227(kN.m) 16(kN) 充水试压第3组526(kN) 636(kN.m) 45(kN) 停产检修第4组1165(kN) 1318(kN.m) 110(kN) 地震作用-------------------------------基本组合-------------------------------荷载组数基顶垂直力基顶总弯矩基顶总剪力荷载组合形式第5组1397(kN) 890(kN.m) 64(kN) 正常生产,永久荷载对结构不利第6组1572(kN) 0(kN.m) 0(kN) 正常生产,永久荷载起控制作用第7组1165(kN) 890(kN.m) 64(kN) 正常生产,永久荷载对结构有利第8组1334(kN) 318(kN.m) 23(kN) 充水试压,永久荷载对结构不利第9组1572(kN) 0(kN.m) 0(kN) 充水试压,永久荷载起控制作用第10组1165(kN) 318(kN.m) 23(kN) 充水试压,永久荷载对结构有利第11组526(kN) 890(kN.m) 64(kN) 停产检修,永久荷载对结构有利第12组1461(kN) 1726(kN.m) 145(kN) 地震作用,永久荷载对结构不利第13组1165(kN) 1726(kN.m) 145(kN) 地震作用,永久荷载对结构有利-----基底荷载效应组合值(不包括地面以下基础自重与底板以上回填土重)------------------------------------标准组合-------------------------------荷载组数基底垂直力基底总弯矩基底总剪力荷载组合形式第1组1416(kN) 765(kN.m) 46(kN) 正常生产第2组1416(kN) 273(kN.m) 17(kN) 充水试压第3组777(kN) 765(kN.m) 46(kN) 停产检修第4组1416(kN) 1680(kN.m) 132(kN) 地震作用-------------------------------基本组合-------------------------------荷载组数基底垂直力基底总弯矩基底总剪力荷载组合形式第5组1699(kN) 1071(kN.m) 65(kN) 正常生产,永久荷载对结构不利第6组1911(kN) 0(kN.m) 0(kN) 正常生产,永久荷载起控制作用第7组1416(kN) 1071(kN.m) 65(kN) 正常生产,永久荷载对结构有利第8组1635(kN) 383(kN.m) 23(kN) 充水试压,永久荷载对结构不利第9组1911(kN) 0(kN.m) 0(kN) 充水试压,永久荷载起控制作用第10组1416(kN) 383(kN.m) 23(kN) 充水试压,永久荷载对结构有利第11组777(kN) 1071(kN.m) 65(kN) 停产检修,永久荷载对结构有利第12组1763(kN) 2199(kN.m) 173(kN) 地震作用,永久荷载对结构不利第13组1416(kN) 2199(kN.m) 173(kN) 地震作用,永久荷载对结构有利---------------------------基础底板直径选择---------------------------正常生产时最小基础底板直径------------------ 4134(mm)充水试压时最小基础底板直径------------------ 4000(mm)停产检修时最小基础底板直径------------------ 4000(mm)地震作用时最小基础底板直径------------------ 4425(mm)最终计算结果：基础底板直径------------------ 4450(mm)深宽修正后的地基承载力特征值---------------- 222(kPa)调整后的地基抗震承载力特征值---------------- 288(kPa)-------------------------标准组合下地基反力-------------------------荷载组数平均土压力最大土压力最小土压力第1组138(kPa) 227(kPa) 50(kPa)第2组138(kPa) 170(kPa) 107(kPa)第3组97(kPa) 186(kPa) 9(kPa)第4组138(kPa) 341(kPa) 0(kPa)-------------------------基本组合下地基反力-------------------------荷载组数平均土压力最大土压力最小土压力等效均布荷载第5组157(kPa) 280(kPa) 33(kPa) 227(kPa)第6组170(kPa) 170(kPa) 170(kPa) 123(kPa)第7组138(kPa) 262(kPa) 15(kPa) 209(kPa)第8组153(kPa) 197(kPa) 108(kPa) 147(kPa)第9组170(kPa) 170(kPa) 170(kPa) 123(kPa)第10组138(kPa) 183(kPa) 94(kPa) 133(kPa)第11组97(kPa) 223(kPa) 0(kPa) 169(kPa)第12组161(kPa) 437(kPa) 0(kPa) 375(kPa)第13组138(kPa) 441(kPa) 0(kPa) 377(kPa)---------------配筋计算(钢筋面积前面带G 者为构造配筋)-----------------------------------圆柱式塔基础底板内力及配筋---------------------基础底板总厚度-------- 250(mm) 底板边缘厚度---------- 250(mm)配筋控制点每米宽板弯矩作用半径每米宽板配筋选筋底板上层最大径向: 0(kN.m) 2000(mm) G 294(mm^2) 47Φ10均布底板上层最大环向: 0(kN.m) 2000(mm) G 201(mm^2) Φ8@250底板下层最大径向: 10(kN.m) 2000(mm) G 375(mm^2) 47Φ12均布底板下层最大环向: 2(kN.m) 2000(mm) G 375(mm^2) Φ10@200------------------------------圆柱配筋------------------------------圆柱配筋总面积--------G 6283(mm^2) 圆柱选配钢筋---------- Φ12@200 --------------------------塔基础沉降计算----------------------------塔基础边缘最小沉降值------ 31.528(mm)塔基础边缘最大沉降值------ 31.528(mm)塔基础平均沉降值---------- 31.528(mm)塔基础沉降倾斜值---------- 0.00000基础混凝土强度等级C35;共计35.9立方米垫层混凝土强度等级C10;共计 1.7立方米******************************文件结束******************************。

mmmm1.56Kpa4.11Kpa 1.8264q=Kpa其中ωo=1.2kN/m 2，βz=1，μs=1罐壁的设计外压ωk =βz μs μz ωo =储存介质时设计厚度　t 11、罐壁计算：二、罐壁的计算及稳定性校核一、设计条件2、风载荷作用下罐壁的稳定校核：从下向上第1至第6圈采用316+16MnR，以上采用316+Q235-B 按照GB50341-2003，罐壁壁厚按下列公式计算：储存水时设计厚度 t 221t 1C C ][D)3.0H (9.4++-⨯=φσρt 1t 2C ][D)3.0H (9.4+-⨯=φσt [] 2.5min 16.48cr E t DP H D ⎛⎫=⨯⨯ ⎪⎝⎭∑=eiE H H 5.2min⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ii ei tt h H []=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=5.2min 8.16D t H D P E cr =+=q P k o ω25.21.522罐壁需要另设加强圈因为：所以，应设两个中间加强圈 2.631Kpa11.10mm25 t h 罐顶板的有效厚度，mm 5.41915002672.8mm 360623000.9211.0292475.6mm 360625000.849第一个加强圈位置在距罐顶包边角钢的距离： 三、罐顶的计算及稳定性校核地面粗糙度按A类选取,罐高为16m,所以μz取［P cr ］＜P O第二个加强圈位置在距罐顶包边角钢的距离：因为第二个加强圈不在最薄壁板上，换算后距罐顶包边角钢的距离为4.28m（1）带肋球壳的许用外载荷：其中：t m 带肋球壳的折算厚度，mm 1、罐顶厚度的计算依据GB50341-2003规定，罐顶板的最小公称厚度（不包括腐蚀裕量）不应小于4.5mm，取带肋拱顶光面球壳的名义厚度 =6mm2、罐顶稳定性校核h 1 纬向肋宽度， mm b 1 纬向肋有效厚度， mm L 1S 纬向肋在径向的间距mm e 1 纬向肋与顶板在径向的组合截面形心到顶板中心的距离 mm R S 球壳的曲率半径，m E 设计温度下钢材的弹性模量 Mpat 1m 纬向肋与顶板组合截面的折算厚度，mmh 2 经向肋宽度， mm b 2 经向肋有效厚度， mm L 2S 经向肋在径向的间距mm e 1 经向肋与顶板在径向的组合截面形心到顶板中心的距离 mmn 1 纬向肋与顶板在径向的面积折算系数t 2m 经向肋与顶板组合截面的折算厚度，mm[]2300PP P cr <≤mH L E 915.1745.531311=⨯==mH L E 83.3745.532322=⨯==[]=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=2120001.0m hmt t Rs tE P =++=33233142mh m m t t t t =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=21132121111311242312e t n t t t h h L b h th h h h S m=+=Sh L t b h n 11111=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22232222222321242312e t n t t t h h L b h t h h h h S m1.0272.11Kpa0.91KpaG 1=1.1G 1'=36300KgG 2≈7860Kg G 3≈1500KgP L2 = 1.2Kpa0.185s0.014m 14.4m0.000435.315s1.0639.72MN0.40.345m=m 1F r =6528148Kg 0.60610772521Kg62.99MN·m18.38Mpa12.15MpaN 1≈ 1.15MN A 1=πDt= 1.257m 27.85m 33、罐壁底部的地震弯矩按下式计算：（1）地震作用下罐壁底部产生的最大轴向压应力计算：M 1=0.45Q 0H W =4、罐壁许用临界应力按下式计算：5、罐壁的抗震验算：式中： C Z 综合影响系数，取C Z =α地震影响系数，取α =m 产生地震作用的储液等效质量（Kg)F r 动液系数，由GB50341-2003附录D表D.3.4选取得F r =m 1 储罐内储液总量（Kg) 由GB50341-2003附录D表D.3.2查取K C =1.2储液晃动基本周期按右式计算：由GB50341-2003附录D表D.3.3查取K S =2、在水平地震力作用下，罐壁底部水平地震剪力按下式计算：Q 0=10-6C Z αY 1mg=1、基本自振周期的计算：1.1 储罐的储液耦连振动基本周期按右式计算：式中：δ 3 罐壁距底板1/3高度处的有效厚度，δ3= H W 油罐设计最高液位(m),按充装系数得：H W =D/H W =25/14.4=1.736P L1 为罐顶结构自重 Kpa罐顶重量G 1'≈33000Kg 考虑到顶板自身搭接以及顶上栏杆等附件，顶板重量增加10%四、储罐抗震验算：（按GB50341-2003)Z 1 底圈罐壁的断面系数(m 3),Z 1=0.785D 2t=式中：N 1 罐壁底部垂直载荷(N)，一般取罐体金属总重力的与储罐保温体重之和；（保温材料密度按250Kg/m 3计算)A 1 罐壁横截面积（m 2),n 2 经向肋与顶板在径向的面积折算系数罐顶保温层重量肋条重量 所以[P]>P L ,拱顶稳定性校核合格。

菜单储罐型式内浮顶设计内压0设计外压0筒体内径D5000筒体高度H5000腐蚀裕量C23厚度负偏差C10.8介质密度ρ1050设计温度下材料许用应力[σ]t157常温下材料许用应力[σ]t157设计温度下材料弹性模量Et192000焊缝系数φ0.9基本风压值 qo700材料密度7850每圈罐壁的高度1800保温层厚度0保温层密度0罐底中幅板厚一.壁板计算距罐底高度h(mm) 10 21800 33600 4-0 5-0 6-0 7-0 8-0 9-0 10-0 11-0 12-0二.罐壁、罐顶稳定校核最薄板厚度mm5第i层壁板实际高度 hi ti180061800513905000000000000000000罐壁许用临界压力 pcr 934.5风压高度变化系数 Kz 1.3呼吸阀负压的1.2倍 po 490固定顶罐壁设计外压 Po 2537.5内浮顶罐壁设计外压 Po 2047.5加强圈距罐壁顶部的距离1219.268201三.罐顶的计算及稳定性校核R i —球壳曲率半径 (mm)9200E t —设计温度下钢材的弹性模量Mpa.192000直径偏差 (mm)20罐顶高度（mm）341罐顶表面积F=2πRh19.7取罐顶名义厚度 δ (mm)6罐顶壁板重量G927.29096考虑到搭接罐顶重量增加%101020.010006保温厚度mm 0保温密度kg/m20保温重量0.00P 01—罐顶结构自重509.6P 02—附加荷载700P 0—罐顶设计外压1209.6自支撑式拱顶顶板的设计厚度t 3.81四.储罐抗震计算1.基本自震周期的计算：δ3—罐壁高度1/3处的罐壁有效厚度 (mm) 3.4H W罐内储液高度 (mm)10000Di/H W0.50储罐与储液耦合振动的基本周期T0 (S)0.126Di/H W0.50储罐内储液晃动的基本周期T W (S) 2.34 2. 罐壁底部水平地震剪力计算：Cz—综合影响系数，取Cz0.4Fr—动液系数，查表D.3.40.81m—储液的等效质量，(Kg) m=3.1416*Ri^2*Hw*Fr166995.3Tg—特征周期 (s)0.35a—地震影响系数，取a=a max0.23Y1—罐体影响系数，取Y1 1.1Qo—罐壁底部水平地震剪力 (N)165788.2M1—罐壁底部地震弯矩 (N⋅m)746047a'—地震影响系数，查图D.3.1(按T=Tw)0.035hv—水平地震作用下，罐内液面晃动波高 (m)0.131 3.罐壁许用临界应力t—底层罐壁的有效厚度 (mm) 2.4［σcr］—底层罐壁的许用临界应力 (Mpa)13.8 4.罐壁的抗震验算Cv—竖向地震影响系数，取 1.0N1—罐壁底部垂直载荷 (N)101259A1—底圈罐壁截面积 (m^2)0.038CL—翘离影响系数，取 1.4Z1—底圈罐壁的断面系数 (m^3)0.047σ1—罐壁底部的最大轴向压应力 (Mpa)24.85底部罐壁轴向压应力校核不合格五.储罐锚固计算罐体水平投影面积25.0罐顶水平投影面积 1.2风弯矩Mw62146风弯矩引起的沿圆周均布倾覆力Ft3165.0罐内压产生的沿圆周均布升举力F l0.0罐顶与罐壁连接结构发生屈曲破坏的压力Pf-0.3锚固力1空罐时，1.5倍设计压力与设计风压产生的升举力之和-3281.3锚固力2空罐时，1.25倍试验压力产生的升举力-6446.3锚固力3储液在最高液位时，1.5倍破坏压力产生的升举力-6446.8螺栓个数36螺栓屈服强度σs235螺栓许用应力σbt156.7所需地脚螺栓截面积Ab -9.1所需地脚螺栓根径不需要螺栓许用应力σbt156.7所需地脚螺栓截面积Ab -18.0所需地脚螺栓根径不需要螺栓许用应力σbt235.0所需地脚螺栓截面积Ab -12.0所需地脚螺栓根径不需要综合以上地脚螺栓公称直径M24情况1情况2情况3PaPammmmmmmm0.6mm kg/m^3MpaMpaMpaN/m^2kg/m^3mmmmkg/m^38mm边缘板10mm 储存介质时的设计厚度 t1mm储存水时的设计厚度 t2mm取厚度t(mm)材质4.66 1.6164.33 1.3054.000.9950.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00tmin Hei HE重量罐壁重量Q235-A2.40467.813331333.321.401800.011111110.881.401390.0858857.840.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Pa3302不合格需设加强圈n2不合格需设加强圈一个L100x100x8角钢n2 mmm2kgNkg 考虑到搭接罐顶重量增加%3011825.0NkgNPa602.2 PaPa1302.23.658mm查表D.3.2Kc=0.000464查表D.3.3Ks= 1.047按II类场地土晃液波高不满足要求m^2m^2N.mN/mN/m PaN/m N/m N/m 个MPa MPa mm^2 mm MPa mm^2 mm MPa mm^2 mm 均已减去罐顶罐壁自重、附件重和1500018001800 2500018001800 3500018001390 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1.478501.478501.478500.078500.078500.078500.078500.078500.078500.078500.078500.07850合格不合格合格不合格。

mmmm1.56Kpa4.11Kpa 1.8264q=Kpa其中ωo=1.2kN/m 2，βz=1，μs=1罐壁的设计外压ωk =βz μs μz ωo =储存介质时设计厚度　t 11、罐壁计算：二、罐壁的计算及稳定性校核一、设计条件2、风载荷作用下罐壁的稳定校核：从下向上第1至第6圈采用316+16MnR，以上采用316+Q235-B 按照GB50341-2003，罐壁壁厚按下列公式计算：储存水时设计厚度 t 221t 1C C ][D)3.0H (9.4++-⨯=φσρt 1t 2C ][D)3.0H (9.4+-⨯=φσt [] 2.5min 16.48cr E t DP H D ⎛⎫=⨯⨯ ⎪⎝⎭∑=eiE H H 5.2min⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ii ei tt h H []=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=5.2min 8.16D t H D P E cr =+=q P k o ω25.21.522罐壁需要另设加强圈因为：所以，应设两个中间加强圈 2.631Kpa11.10mm25 t h 罐顶板的有效厚度，mm 5.41915002672.8mm 360623000.9211.0292475.6mm 360625000.849第一个加强圈位置在距罐顶包边角钢的距离： 三、罐顶的计算及稳定性校核地面粗糙度按A类选取,罐高为16m,所以μz取［P cr ］＜P O第二个加强圈位置在距罐顶包边角钢的距离：因为第二个加强圈不在最薄壁板上，换算后距罐顶包边角钢的距离为4.28m（1）带肋球壳的许用外载荷：其中：t m 带肋球壳的折算厚度，mm 1、罐顶厚度的计算依据GB50341-2003规定，罐顶板的最小公称厚度（不包括腐蚀裕量）不应小于4.5mm，取带肋拱顶光面球壳的名义厚度 =6mm2、罐顶稳定性校核h 1 纬向肋宽度， mm b 1 纬向肋有效厚度， mm L 1S 纬向肋在径向的间距mm e 1 纬向肋与顶板在径向的组合截面形心到顶板中心的距离 mm R S 球壳的曲率半径，m E 设计温度下钢材的弹性模量 Mpat 1m 纬向肋与顶板组合截面的折算厚度，mmh 2 经向肋宽度， mm b 2 经向肋有效厚度， mm L 2S 经向肋在径向的间距mm e 1 经向肋与顶板在径向的组合截面形心到顶板中心的距离 mmn 1 纬向肋与顶板在径向的面积折算系数t 2m 经向肋与顶板组合截面的折算厚度，mm[]2300PP P cr <≤mH L E 915.1745.531311=⨯==mH L E 83.3745.532322=⨯==[]=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=2120001.0m hmt t Rs tE P =++=33233142mh m m t t t t =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=21132121111311242312e t n t t t h h L b h th h h h S m=+=Sh L t b h n 11111=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22232222222321242312e t n t t t h h L b h t h h h h S m1.0272.11Kpa0.91KpaG 1=1.1G 1'=36300KgG 2≈7860Kg G 3≈1500KgP L2 = 1.2Kpa0.185s0.014m 14.4m0.000435.315s1.0639.72MN0.40.345m=m 1F r =6528148Kg 0.60610772521Kg62.99MN·m18.38Mpa12.15MpaN 1≈ 1.15MN A 1=πDt= 1.257m 27.85m 33、罐壁底部的地震弯矩按下式计算：（1）地震作用下罐壁底部产生的最大轴向压应力计算：M 1=0.45Q 0H W =4、罐壁许用临界应力按下式计算：5、罐壁的抗震验算：式中： C Z 综合影响系数，取C Z =α地震影响系数，取α =m 产生地震作用的储液等效质量（Kg)F r 动液系数，由GB50341-2003附录D表D.3.4选取得F r =m 1 储罐内储液总量（Kg) 由GB50341-2003附录D表D.3.2查取K C =1.2储液晃动基本周期按右式计算：由GB50341-2003附录D表D.3.3查取K S =2、在水平地震力作用下，罐壁底部水平地震剪力按下式计算：Q 0=10-6C Z αY 1mg=1、基本自振周期的计算：1.1 储罐的储液耦连振动基本周期按右式计算：式中：δ 3 罐壁距底板1/3高度处的有效厚度，δ3= H W 油罐设计最高液位(m),按充装系数得：H W =D/H W =25/14.4=1.736P L1 为罐顶结构自重 Kpa罐顶重量G 1'≈33000Kg 考虑到顶板自身搭接以及顶上栏杆等附件，顶板重量增加10%四、储罐抗震验算：（按GB50341-2003)Z 1 底圈罐壁的断面系数(m 3),Z 1=0.785D 2t=式中：N 1 罐壁底部垂直载荷(N)，一般取罐体金属总重力的与储罐保温体重之和；（保温材料密度按250Kg/m 3计算)A 1 罐壁横截面积（m 2),n 2 经向肋与顶板在径向的面积折算系数罐顶保温层重量肋条重量 所以[P]>P L ,拱顶稳定性校核合格。

钢制常压立式圆柱形储罐是炼油化工企业不可缺少的设备，贯穿整个生产过程，数量众多，并且，储存的介质都为易燃、易爆、高温、有毒、有害的液体或气体，危险性极大。

储罐按储存介质的不同，可以分为原油罐、中间产品罐、产品罐、含硫污水罐和气柜五大类。

其中，原油罐是指储存原油的各类储罐；中间产品罐是指储存石脑油、粗汽油、粗柴油、蜡油、渣油、加氢裂化原料等各类中间产品的储罐；产品罐是指储存汽油、煤油、柴油、航空煤油等各类成品油的储罐；含硫污水罐是指储存各类含酸、碱、污油及各类硫化物的污水罐；气柜是指储存未脱硫瓦斯的湿式和干式气柜。

储罐按结构不同，可以分为固定顶罐、浮顶罐、内浮顶罐。

固定顶罐又分为自支承拱顶罐、自支承锥顶罐、柱支承锥顶罐。

随着装置高含硫原油加工量的不断增加，储罐的腐蚀日益加重，具体表现在：每一次储罐清罐检修时，在罐体、罐底或罐顶经常可以发现麻点、凹坑，甚至被腐蚀穿孔，一旦发生事故，后果将不堪设想。

经调研，集团公司内部其他企业也普遍反映储罐腐蚀越来越严重，日益威胁石化企业的安全、稳定、长周期运行。

为了延长金属储罐的使用寿命，现在行之有效的办法就是在储罐的罐体、罐底以及罐顶进行油漆、防腐，工程量非常大。

储罐清罐检修工程竣工后，施工单位要根据《全国统一安装工程预算定额》编制检修工程结算书，计取工程费用。

在工程量的计算中，关键是拱顶面积的计算。

目前采用的计算方法是：拱顶面积为罐底面积的1.25倍，部分施工单位按1.2倍或1.3倍计算。

1 按照专业文献，计算储罐拱顶面积(1)潘家华先生所著《圆柱形金属油罐设计》[1]一书的介绍：拱顶是一种自支承式的罐顶，形状近似球面，靠拱顶周边支承于焊在罐壁上的包边角钢上，球面由中心盖板和瓜皮板组成。

在设计拱顶储罐时，一般都将拱顶设计成球面，则拱顶的几何形状就是一个球缺,详见图1。

图1 拱顶的几何尺寸设:X=R－h拱顶的球面半径一般可取：R=（0.8～1.2）D式中：R-拱顶的球面半径，m；D-油罐内径，m。

大型贮罐设计目录1 贮罐设计1.1贮罐设计的几个问题1.2贮罐的种类和特点1.3材料选择1.4许用应力、焊缝系数、壁厚附加量2 贮罐经济尺寸的选择和载荷2.1贮罐经济尺寸的选择2.2载荷3 罐壁设计3.1罐壁强度计算3.2贮罐的风力稳定计算3.3贮罐的抗震设计3.4罐壁结构4 罐底设计4.1罐底的应力计算4.2罐底结构5 罐顶设计5.1锥顶5.2拱顶6 贮罐附件(或配件)及其选用6.1常用附件1 贮罐设计1.1贮罐设计的几个问题贮罐容量按目前水平，考虑贮罐的经济尺寸，其容量一般限制到稍大于150000 m3，若有下列情况者需考虑用多台贮罐来代替一台大贮罐。

需要贮罐容量大于150000 m3；需要对原料、中间产品和产品进行计量的贮罐；盛装特殊贮液的贮罐；供指定用户的特种产品或特殊等级的专用贮罐；在贮存容易着火、分解变质、聚合和易于污染的贮液，当出现事故时为避免更大损失和减少影响，宜用多台贮罐。

1.1.1贮罐容量a.公称容量系指理论上能进入的容量，一般用整数表示。

b.实际容量系指技术上能进入地容量。

对固定顶和内浮顶贮罐，如图1-1中A值取决于消防口地安装位置限制液面地最大高度，对浮顶贮罐由罐壁高度及浮顶边缘最大高度决定液面地最大高度。

公称容量实际容量图1-1 贮罐容量c.操作容量系指技术上能处理的容量，B值是罐底值至排出管顶部的距离，若是罐壁直接开孔接管排出，则B值由管中心线至罐底的距离再加150mm。

1.1.2贮罐布置a.贮罐间距1-3b.物料性质由于物料性质不同，物料贮存条件和消防条件的要求不同。

因此在同一罐区贮存不同物料时应考虑贮存性质相同或相近的物料尽可能布置在一起。

1.2贮罐的种类和特点1.2.1贮罐的设计压力和设计温度贮罐压力（对封闭式的贮罐而言）指罐体强度和稳定性能承受的压力。

设计压力、操作压力、贮液的贮存压力，在概念上各不相同。

a.贮存压力根据贮液性质如蒸汽压等，为了减少蒸发损失和污染而制定的压力。

钢制常压立式圆柱形储罐是炼油化工企业不可缺少的设备，贯穿整个生产过程，数量众多，并且，储存的介质都为易燃、易爆、高温、有毒、有害的液体或气体，危险性极大。

储罐按储存介质的不同，可以分为原油罐、中间产品罐、产品罐、含硫污水罐和气柜五大类。

其中，原油罐是指储存原油的各类储罐；中间产品罐是指储存石脑油、粗汽油、粗柴油、蜡油、渣油、加氢裂化原料等各类中间产品的储罐；产品罐是指储存汽油、煤油、柴油、航空煤油等各类成品油的储罐；含硫污水罐是指储存各类含酸、碱、污油及各类硫化物的污水罐；气柜是指储存未脱硫瓦斯的湿式和干式气柜。

储罐按结构不同，可以分为固定顶罐、浮顶罐、内浮顶罐。

固定顶罐又分为自支承拱顶罐、自支承锥顶罐、柱支承锥顶罐。

随着装置高含硫原油加工量的不断增加，储罐的腐蚀日益加重，具体表现在：每一次储罐清罐检修时，在罐体、罐底或罐顶经常可以发现麻点、凹坑，甚至被腐蚀穿孔，一旦发生事故，后果将不堪设想。

经调研，集团公司内部其他企业也普遍反映储罐腐蚀越来越严重，日益威胁石化企业的安全、稳定、长周期运行。

为了延长金属储罐的使用寿命，现在行之有效的办法就是在储罐的罐体、罐底以及罐顶进行油漆、防腐，工程量非常大。

储罐清罐检修工程竣工后，施工单位要根据《全国统一安装工程预算定额》编制检修工程结算书，计取工程费用。

在工程量的计算中，关键是拱顶面积的计算。

目前采用的计算方法是：拱顶面积为罐底面积的1.25倍，部分施工单位按1.2倍或1.3倍计算。

1 按照专业文献，计算储罐拱顶面积(1)潘家华先生所著《圆柱形金属油罐设计》[1]一书的介绍：拱顶是一种自支承式的罐顶，形状近似球面，靠拱顶周边支承于焊在罐壁上的包边角钢上，球面由中心盖板和瓜皮板组成。

在设计拱顶储罐时，一般都将拱顶设计成球面，则拱顶的几何形状就是一个球缺,详见图1。

图1 拱顶的几何尺寸设:X=R－h拱顶的球面半径一般可取：R=（0.8～1.2）D式中：R-拱顶的球面半径，m；D-油罐内径，m。

4000m³储罐计算书一、 计算个圈壁板厚度1、计算罐壁板厚度，确定罐底板、罐顶板厚度： 用GB50341-2003中公式（6.3.1-1）计算罐壁厚度ϕσρd d ][0.3)-(H 9.4t D =式中：d t —储存介质条件下管壁板的计算厚度，mm D —油罐内径（m ）（21m ）H —计算液位高度（m ），从所计算的那圈管壁板底端到罐壁包边角钢顶部的高度，或到溢流口下沿（有溢流口时）的高度（12.7m ） ρ—储液相对密度（1.0）d ][σ—设计温度下钢板的许用应力，查表4.2.2（157MPa ） ϕ—焊接接头系数（0.9） 第1圈： mm 7.89.0163.010.3)-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯=n δ=8.7+2.3=11mm 取12mm 第2圈： mm 38.79.0163.011.88)-0.3-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯=n δ=7.38+2.3=9.68mm 取12mm 第3圈： mm 06.69.0163.011.88)2-0.3-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯⨯=n δ=6.06+2.3=8.36mm 取10mm 第4圈： mm 74.49.0163.011.88)3-0.3-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯⨯=n δ=4.74+2.3=7.04mm 取8mm根据表6.4.4，罐壁最小厚度得最小厚度为6+2=8mm ，故第5、6、7圈取8mm 。

二、罐底、罐顶厚度、表边角钢选择（按GB50341规定） 罐底板厚度：查表5.1.1，不包括腐蚀余量的最小公称直径为6mm ，加上腐蚀余量2mm ，中幅板厚度为8mm查表5.1.2，不包括腐蚀余量的最小公称直径为11mm ，加上腐蚀余量2mm ，取边缘板厚度为14mm 罐顶板厚度：查7.1.3，罐顶板不包括腐蚀余量的公称厚度不小于4.5mm ，加上1mm 的腐蚀余量后取6mm包边角钢：按GB50341表6.2.2-1，选∠75×10 罐顶加强筋：-60×8 三、罐顶板数据计算：①分片板中心角（半角）55.2425200302/21000arcsin 302/arcsini 1︒=-=-=）（）（SR D α ②顶板开孔（φ2200）中心角（半角）5.2252001100arcsin r arcsin2︒===SR α 顶板开孔直径参照《球罐和大型储罐》中表5-1来选取注：中心顶板与拱顶扇形顶板的搭接宽度一般取50mm ，考虑到分片板最小弧长不小于180mm ，故取φ2200mm③分片板展开半径mm 1151144.25tg 25200tg 11=︒⨯==αSR R mm 1100.52tg 25200tg 22=︒⨯==αSR R④分片板展开弧长：⌒AD =mm 96985.255.24360252002360221=-⨯⨯⨯=-⨯）（）（πααπSR ⑤分片板大小头弧长：大头：⌒ABmm 1535446021000n302i =∆+-⨯=∆+⨯-=）（）（ππD 小头：⌒CDmm 1974411002n r 2=∆+⨯⨯=∆+=ππ ⑥中心顶板展开弧长⌒L mm 22995023605.22520022502360222=⨯+⨯⨯⨯=⨯+⋅⋅=）（）（παπSR四、拱顶高度计算内侧拱顶高：mm 227830)-(21000/2252002520030)-/2(D h 222i 2n =--=--=SR SR外侧拱顶高：m m 228462278h w =+=五、盘梯计算计算参数：g H —罐壁高度，mm （12700） i R —罐内半径，mm （10500）W SR —拱顶半径，mm （25206） α—内侧板升角（45°）n R —内侧板半径，mm （n R =10500+12+150=10662mm ）B —盘梯宽度（内外板中心距）取656mm ，板宽150mm ，板厚6mm 1、平台高度WW SR SR --+=2i 2w 1L)-(R h h425mm 252061000)-(1050025206228422=--+=mm 3125142512700=+=H式中：1h —平台支撑角钢上表面至包边角钢上表面的距离，mmL —平台端部至罐内表面的距离，一般取800-1000mm ，取L=1000mm2、内侧板展开长度mm 184202100)-(1312523n =⨯=-=）（H H L式中：3H —盘梯下端至罐底上表面的距离，mm ，≮50mm ，取100mm3、外侧板展开长度mm 189951066265611184207071.0117071.022n n w =++⨯⨯=++=•R B L L ）（）（ 4、三角架个数个）（717001225)-(13125x n 3==-=L H式中：x —第一个三角架到罐底上表面的距离，mm 取1225mm 3L —相邻三角架的垂直距离，mm 一般1500-2000mm5、三角架在罐壁上的水平位置a n =n01n 2b h R R）（- 式中：1b —内侧板及外侧板的宽度，mm ，一般取150mm —n h 第n 个三角架平台表面的距离，n ×1700mm0R —底圈壁板外半径，mm （10500+12=10512mm ） n R —内侧板半径mm （10662）a 1=mm 1467106621051221507001=-）（ a 2=mm 31431066210512215070012=-⨯）（ a 3=mm 48191066210512215070013=-⨯）（ a 4=mm 64951066210512215070014=-⨯）（ a 5=mm 81711066210512215070015=-⨯）（ a 6=mm 98471066210512215070016=-⨯）（ a 7=mm 115231066210512215070017=-⨯）（ 6、盘梯包角︒=⋅-=⋅-=96.691801066210013119180n 3b ππαR H H ≈70° 六、带肋球壳稳定性验算21mn 2s m t t t 0001.0][）（）（⋅=R E P （C.2.1-1） 式中： ][P —带肋求壳的许用外载荷，KPaE —设计温度下钢材的弹性模量，MPa 查表4.1.6得192×103 MPaS R —球壳的曲率半径，mm S R =SR=25200mm n t —罐顶板有效厚度，mm n t =6-C=6-1-0.6=4.4mmm t —带肋球壳的折算厚度，mm332m3n 31m m 4t t 2t t ++= （C.2.1-2）式中：]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t 21n 13n 2nn 121s 11131m-+++⨯=）（L （C.2.1-3）]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t22n 23n 2nn 222s 22232m-+++⨯=）（L （C.2.1-4） S L 1n 111t b h 1n += （C.2.1-5）SL 2n 222t b h 1n += （C.2.1-6） 式中：31m t —纬向肋与顶板组合截面的折算厚度，mm1h —纬向肋宽度，mm （高度60）1b —纬向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2） 1s L —纬向肋在径向的间距，mm （1228） 1n —纬向肋与顶板在径向的面积折算系数058.112284.42.5061t b h 1n 1n 111=⨯⨯+=+=S L 1e —纬向肋与顶板在径向组合截面的形心到顶板中面的距离，mm（按CD130A6-86《钢制低压湿式气柜设计规定》算出下面公式）78.1)602.54.41214(2)4.460(602.5)(2)(e 1111111=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=h b t l t h h b n s n32m t —径向肋与顶板组合截面的折算厚度，mm 2h —径向肋宽度，mm （高度60）2b —径向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2）2s L —径向肋在纬向的间距，mm 下面求2s L ：a) 先求第1圈纬向肋的展开半径3R 先求第圈纬向肋处的角度（半角3α） ∵600360/252002=⋅⋅∆πα ∴364.1=∆α° ︒=︒-︒=∆-=186.23364.155.2413ααα 再求第1圈纬向肋处展开半径3Rm m 10793186.23tg 25200tg R 33=︒⨯==αSRb) 求第1圈纬向肋的每块分片板肋板的弧长2s Lmm 14152]186.23cos 10790244360sin[L 2s =⨯︒⨯⨯⨯=）（ 2n —径向肋与顶板在径向的面积折算系数05.114154.4602.51t b h 1n 2n 222=⨯⨯+=+=S L 2e —径向肋与顶板在纬向组合截面的形心到顶板中面的距离，mm537.1)602.54.41415(2)4.460(602.5)(2)(e 2222222=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=h b t l t h h b n s n带肋球壳按下图布置把上面各参数代入C.2.1-3中求31m t4082]78.14.4058.1124.444.424.40636012152.506[12t232231m=⨯⨯-++⨯+⨯⨯⨯=）（把上面各参数代入C.2.1-4中求32m t3492]4537.14.405.1124.444.424.40636014152.506[12t232232m=⨯⨯-++⨯+⨯⨯⨯=）（c) 把31m t ，31m t 代入C.2.1-2中，求m tmm 46.12492434.424082t 33m =+⨯+=d) 把m t 代入C.2.1-1中求[P]78.246.124.42.2546.12101920001.0][2123=⋅⨯⨯⨯=）（）（P KPae) 验算：设计外载荷（外压）L P 按7.1.2条规定取1.7KPaL P <[P] 即1.7<2.78 ∴ 本带肋球壳是稳定的 （L P 是外载荷，按7.1.2条规定，取1.7MPa ）七、 加强圈计算1、设计外压，按6.5.3-3q 25.2P k o +=W （6.5.3-3）式中：o P —罐壁筒体的设计外压（KPa ） •W k —风载荷标准值（KPa ）见式6.4.7q —罐顶呼吸阀负压设定压力的1.2倍（KPa ），取1.2（按SYJ1016 5.2.2条规定）风载荷标准值：按式6.4.7o z s z k w μμβ=•W （6.4.7）式中：•z β——高Z 处见风振系数，油罐取1s μ—风载体系形数，取驻点值，o w —基本风压（取0.4KPa ）z μ—风压高度变化系数z μ风压高度变化系数，查表6.4.9.1，建罐地区属于B 类（指田野、乡村，丛林及房屋计较稀疏的乡镇和城市郊区，本储罐高度为12.7m ，介于10和15中间，要用内插法求x=z μ=1.08 （15m —1.14 10—1.0 12.7—x ）风载荷标准值：432.04.008.111k =⨯⨯⨯=•W KPa 把k w =0.432KPa 代入6.5.3-3中a 2.22.1432.025.2P o KP =+⨯=2、计算罐壁筒体许用临界压力 2.5min cr )Dt (48.16][P E H D = （6.5.2-1）∑=ei H H E5.2imin iei t t h ）（=H 式中：][P cr —核算区间罐壁筒体的需用临界压力，KPa E H —核算区间罐壁筒体的当量高度，mm in t —核算区间最薄板的有效厚度，mm(8-2.3=5.7) i t —第i 圈罐壁板的有效厚度，mmi h —第i 圈罐壁板的实际高度，mm （1880） ei H —第i 圈壁板的当量高度E H 表∑==95.8ei H H E m把E H 代入（6.5.2-1）中48.1)215.7(95.82148.16][P 2.5cr =⨯⨯=KPa ∵o P =2.3>1.48MPa ∴需要加强圈 具体用几个加强圈依据6.5.4的规定 ∵22.3][P 2.3 cr ≥＞ ∴应设1个加强圈，其位置在1/2E 处 根据6.5.5规定，在最薄板上，不需要换算，到包边角钢的实际距离就是4.5m （距包边角钢上表面4.5m ）根据表6.5.6选取加强圈规格，本设计选∠125×80×8八、 抗震计算（CD130A 2-84） 1、水平地震载荷W a Q max 0Z C =式中：0Q —水平地震载荷 kgfZ C —综合影响系数 0.4m ax a —地震影响系数，按附表A 选0.45W —产生地震荷载的储液等效重量（波动液体）’w F W f =式中：f F —动液系数，由R H W /的比值，按附表A 2选取，如遇中间值则用插值法求。

大型拱顶储罐的有限元计算
尹晔昕;王瑜
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】2003(22)1
【摘要】按照设计规范规定 ,顶板带肋拱顶 (内浮顶 )储罐的直径不宜大于 32m。

为解决大跨度拱顶(内浮顶 )储罐的计算问题 ,拱顶储罐大型化的关键是储罐拱顶的大型化 ,采用有限元技术 ,给出了储罐有限元计算的主要步骤。

对于 2 0 0 0 0m3 拱顶储罐 ,建立了满足精度的计算模型 ,对内压强度、稳定性以及外压稳定性进行了计算。

【总页数】4页(P23-26)
【关键词】大型;拱顶储罐;有限元;计算;拱顶油罐;稳定性;强度
【作者】尹晔昕;王瑜
【作者单位】中国石油天然气管道工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE972
【相关文献】
1.海洋平台用大型立式圆筒拱顶储罐设计计算 [J], 马成;邓记松
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3.大型网壳式拱顶结构有限元分析计算 [J], 张洪林
4.大型储罐中常用球面拱顶的扇形板个别计算公式的商榷 [J], 吴晓梅;陶鸿
5.大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算 [J], 陈志平;冯文卓;刘力歌;高欢因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。