5000立方储油罐基础的设计

5000立方储油罐基础的设计

【摘要】本文以春风油田二号联合站建设工程5000立方储油罐（拱顶罐）基础设计为例，介绍了钢储罐环墙式基础的设计步骤；提出了当钢储油罐设计温度大于90℃时，应采取的隔热措施；并进行了罐基础地基承载力及沉降计算。

【关键词】钢储罐基础；环墙式基础；隔热措施；沉降计算

1、引言

随着世界石油工业的迅速增长和能源需求的不断增加，原油和成品油的储备受到了各国的普遍关注，对各类油库储备能力的要求也越来越高，因而使各类储罐的数量剧增，对储油罐基础的安全设计有了更高要求。本文以春风油田二号联合站建设工程5000立方储油罐（拱顶罐）基础设计为例，简单介绍了钢储罐环墙式基础的设计步骤。

2、钢储罐基础设计

2.1储油罐参数

油罐为5000m3拱顶罐，罐壁径23.64m，罐底直径23.8m，高度12.518m，罐体自重（不含罐底板）1700kN，罐底板自重300kN，保温重230kN，运行重量50250kN。罐

的设计温度为95℃，操作温度为93℃。

2.2、地质条件

表1 各土层一览表

地层编号岩土名称土层

厚度

（m）压缩模

量Es

（MPa）摩擦角

（°）黏聚力

（kPa）桩的极限侧阻力标准值qsik（kPa）桩的极限端阻力标准值qpk（kPa）地基承载力特征值

（kPa）

①粉质黏土0.5～3.4 13.47 20.9 19.1 40 300 140

①1 粉土0.7～2.6 17.5 22.3 19.1 53 400 140

②粉砂 1.2～5.6 8 25 0 46 400 140

③粉质黏土最大揭露厚度24.50m 13.02 22 18.5 53 400 140

③1 粉砂0.7～7.0 8 25 0 35 600 160

③2 粉砂 1.2～7.9 10 27 0 50 750 160

③3 粉砂0.5～5.6 10 27 0 50 900 180

③4 粉砂 1.5～1.8 14 30 0 64 1100 180

场地土对混凝土结构具有中腐蚀性，对钢筋混凝土结构

中的钢筋有强腐蚀性。场区地下水埋深在8.55～8.94m。

2.3、基础环墙设计

规指出，当地基土不能满足承载力设计值要求，但计算沉降差不超过规允许值，场地受限制时，采用环墙式基础[1]。

图1 储油罐及罐基础

图2 罐基础断面详图

（1）环墙厚度

根据规计算环墙厚度[1]：

，取0.60m。

（2）环墙单位高度环向力设计值

正常使用时，荷载较不利，则单位高度环向力：

=（1.3X10X12.5+0.5X1.2X18X2.45）X0.5X23.8/2

=1124.3KN

（3）单位高度环墙配筋

环墙2.45m高度全截面配筋：3123X2.45=7651.35 mm2 计算每侧环墙环向配筋：7651.35/2=3825.7 mm2

最小配筋率要求全截面配筋：

Amin=600X2450X0.4%=5880 mm2

每侧最小配筋率要求配筋：Amin=5880/2=2940 mm2

则环向钢筋：环墙每侧配置1222，As=4562mm2

环墙顶端和底端各配222附加环向钢筋。

图3 环墙截面配筋图

2.4、基础承载力计算

地基承载力计算：

=50250/461+21535.6/461=109+46.7=155.7kPa

，承载力修正：

2.5、沉降计算

（1）沉降计算采用分层总和法：

（2）罐基础底面处准永久组合时附加压力：

半径：R=12.12m

（3）各钻孔沉降量计算

以罐基础边缘1/4点为例计算：

表2 ZK21沉降计算表

i Esi（Mpa）Zi（m）Zi/R ai

1 13.47 0.91 0.08 0.4939 9.57 0.4494 0.4494 4.3023

2 8 3.91 0.32 0.4739 16.11 1.8529 1.4035 22.6209

3 13.02 14.01 1.16 0.4038 9.90 5.6572 3.8042 37.6747

4 8 16.81 1.39 0.3847 16.11 6.4668 0.809

5 13.0482

5 13.02 22.61 1.87 0.347

6 9.90 7.8592 1.3924 13.7895

6 10 24.31 2.01 0.3375 12.89 8.2046 0.3453 4.45345

7 13.02 28.71 2.37 0.3131 9.90 8.9891 0.7844 7.76884

合计8.9891 103.658

表中，Esi 为压缩模量；Zi为基础底面至i层土底面的距离；ai为基础底面计算点至第i层土底面附加应力系数。

查规表6.2.3得：，插值计算取，得为

28.71m～27.48m之间的沉降值，查表可得：=27.48m时，=0.3196。

=9.90×（8.9891-27.48×0.3196）=2.044mm<0.025 =0.025×103.658=2.59mm

计算深度28.71m满足要求。

计算深度围土的压缩模量当量值：

由，查《建筑地基基础设计规》表5.3.5得：沉降计算经验系数=0.6865

因此ZK21点的最终沉降量为：

=0.6865×103.658=71.16mm。

依次求得罐基础边缘1/4点的沉降量为87.46mm、79.95mm、87.04mm，罐基础中心点的沉降量为175.3mm。

（4）验算沉降

a、储罐地基的整体倾斜（任意直径方向）计算

沉降差允许值：[S]=0.015Dt=0.015×23640=236.4mm

边缘点的最大沉降差为：△

S=87.46-71.16=16.3mm<<[S]=236.4mm，满足要求。

b、罐周边不均匀沉降计算

△S/l=16.3/23640=0.00069≤0.004，满足要求。

c、储罐中心与储罐周边的沉降差计算

罐中心与边缘点最小沉降差为：△