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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。
试论LNG储罐壳体抗风与抗震力学的性能摘要：本文首先分析了LNG储罐的振动特性，然后又围绕着LNG储罐在风荷载作用下的屈曲性能展开了叙述，最后运用理论与实际相结合的方式，从地震波的选取，混凝土LNG罐的地震响应分析，夹心LNG罐的地震响应分析这三个方面出发，以“LNG储罐的地震响应”为核心，进行了系统、深入的探究。
关键词：LNG储罐；抗风性能；抗震性能引言虽然到目前为止，针对LNG储罐展开的研究数量不断增加，但涉及抗风、抗震性能的研究仍旧停留在表面，尚未深入，本文所研究内容具有的现实意义不言而喻。
1、LNG储罐的振动特性分析1.1LNG储罐的有限元模型由于本文重点研究的是LNG储罐壳体具有的振动特性，因此，贮液带来的影响可以忽略不计。
选择APDL语言为主要工具，完成对1/2和1/4对称模型，以及两种储罐模型的建立工作，主要是因为SHELL91和SHELL63在节点单元的数量方面存在着细微的差别，只有通过APDL语言对应的ANSYS界面才能够得到准确的呈现，换句话说，图片是无法准确显示二者差别的。
1.2单元划分为了保证所获取解具备应有的精确性，本文对不同网格数目下，混凝土有限元模型前五阶的频率进行了计算，最终结果如图1所示[1]。
需要注意的是，虽然随着所划分单元数目的增加，结果会趋于稳定，但并不能因此而大量增加单元数目，因为这样会增加计算时间，降低计算效率。
本文最终选定将每条线划分成40份。
图 1 前五阶模型频率1.3边界条件通过分析可以看出，1/2对称模型和全罐在下部边界条件方面完全相同，另外，罐壁在平面外的位移，以及平面的内旋转都为0。
适用于1/4对称模型的边界条件取法有两种，第一种是两边均取对称边界条件；第二种是一边取反对称边界条件，其余边取对称边界条件。
计算结果表明，利用第二种取法得出的最终结果和有限元模型更为接近。
2、LNG储罐在风荷载作用下的屈曲性能2.1储罐的风压分布2.1.1竖向风压分布在围绕着LNG储罐的竖向风压分布展开研究的过程中，以下内容是需要工作人员引起重视的：根据LNG储罐高度、地面粗糙度的具体类别，确定风压高度变化系数，并根据实际情况将插入法应用在计算过程中；如果LNG储罐建在山区，则可以根据平坦地面的粗糙度，确定风压高度变化系数，再将所确定系数和相应修正系数相乘，获得最终结果；如果LNG储罐建在海岛或远海海面，那么，在确定风压高度变化系数时，粗糙度类别和修正系数都是需要考虑的因素。
大型ＬＮＧ全容罐竖向地震作用分析余晓峰（中石化洛阳工程有限公司，河南省洛阳市４７１００３）摘要：大型ＬＮＧ储罐地震作用下的研究至关重要。
目前国内外对水平地震作用研究较多，但ＬＮＧ储罐竖向地震作用下的研究很少。
文中首先探讨了ＬＮＧ混凝土储罐模态分析的理论方法，指出流固耦合模态分析的有效性；其次建立竖向地震流固耦合有限元数值模型，得到了ＬＮＧ储罐竖向地震作用下特有的穹顶呼吸模态，此模态周期０．１４３ｓ，地震力大；最后，研究了在实际工程中的１６０ｄａｍ３ＬＮＧ储罐的地震反应谱，得到了底板、罐壁和穹顶的受力，且比较了竖向和水平地震的计算结果，竖向地震对穹顶影响较大。
指明不能忽视竖向地震作用，为后续储罐结构的力学分析及工程设计打下了基础。
关键词：ＬＮＧ全容罐 竖向地震 流固耦合 地震反应谱１ 概 述天然气具有热值高、污染程度小、价格低廉、清洁高效等许多优点，愈来愈引起各行各业的重视［１］。
２０１７年中国天然气消费量达２．３７３×１０１２ｍ３，预计２０３５年天然气消费量将达到６．５００×１０１２ｍ３，ＬＮＧ大型储罐的扩建和新建缺口非常大。
全容罐的结构如图１所示。
图１ 全容罐的结构示意Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｆｕｌｌｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｔａｎｋ１—内罐（钢）；２—外罐（钢）；３—底保冷；４—底板；５—电保热；６—密封口；７—铝吊顶；８—钢穹顶；９—珍珠岩；１０—砼穹顶；１１—外罐（砼）；１２—内外罐环形空间保冷材料 ＬＮＧ以液态形式贮存在储罐里，温度－１６５℃。
储罐结构要研究的内容很多，除常规的正常负载，还需考虑火灾、爆炸冲击、低温ＬＮＧ泄漏和地震等情况，难度都很大。
在地震作用下，为保证储罐的绝对安全，采用精度高的流固耦合进行地震分析非常重要。
原因有３点：标准规范并没有详细给出地震下大型ＬＮＧ全容罐的解决方法，需借助有限元进行数值计算；ＬＮＧ是流体，考虑真实的流体动力特性比较合理；大型ＬＮＧ储罐贮存ＬＮＧ量大，在地震时泄漏会发生重大的安全事故。
外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响分析摘要：基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的大型外浮顶立式圆柱形储液罐有限元模型，计算了地震作用下大型外浮顶储油罐的动力响应。
通过各种浮顶形式（平浮顶、正锥形，倒锥形）的外浮顶储罐与敞口罐地震反应的比较分析，说明了各种形式浮顶的存在对储液罐地震反应产生的影响，从而确定了最优浮顶形式。
关键词：立式储液罐；外浮顶；地震反应1．前言地震是人类社会发展中最严重的自然灾害之一，石油工业设备的地震震害不仅带来巨大的经济损失，而且还易引发次生灾害[1]，导致极为严重的后果。
因此，安全、合理地进行立式储液罐的抗震设计，一直是国内外学者所关心的问题。
多年来世界上许多国家对其进行了大量的研究[1,2]，取得了阶段性的进展。
近年来，我国石油化工业发展迅速，建造了更多、更大的立式储油罐。
我国是一个多地震国家，许多立式储油罐都位于地震区，存在着抗震问题。
特别在当前面临一个新的地震活动高潮期，由于外浮顶储油罐大大减少了储油蒸发损耗，结构易于处理，是石油化工企业中的主要储油容器，大型储油罐几乎全部采用外浮顶形式，而且直接浮放在基础上[3]。
因此，自由搁置在基础上的大型外浮顶储油罐是抗震研究的主要对象。
已有震害表明[4~8]，自由搁置的外浮顶储油罐遭受地震时的主要危险在于：1) 液面晃动，储油外溢，浮顶卡住，撞击、摩擦起火。
若因液面下降，在浮顶下形成局部汽化则更为危险。
造成这种破坏的主要原因是液面晃动过大所致。
2) 罐壁因失稳和强度不足造成“菱形”或“象足”形局部严重变形，导致破裂，使储油外泄。
象足凸鼓多发生于近地面处；菱形折皱多产生于近地面处，但立即分两支各自延斜线向上传播，象足失稳是罐壁局部由于竖向受压而失稳，一小段薄壁向外凸出，当作用力逐步向一侧移动时，则形成一条水平失稳带，失稳区可以是一段圆弧。
但严重时常可沿环向延伸遍及整个圆周，形成一条车胎形的环箍，名为象足凸鼓。
3) 罐底贴角处破坏，局部底板脱空，焊缝开裂，造成这种破坏的主要原因是由于储液罐的提离和储液罐基础的不均匀沉降。
- 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。
去关于储罐设计中的地震参数地震参数的选取和计算是LNG储罐结构分析中非常重要的环节，而国内抗震设计规范中没有针对大型LNG储罐的地震参数选取的相关计算方法和内容。
本文结合LNG储罐设计常用的几种国际标准，对储罐的地震设计参数的计算和选取给出建议和参考的计算方法。
LNG储罐地震参数选取地震加速度计算工程概况随着我国能源结构的优化和环保意识的不断加强，LNG将在我国的能源供应中扮演越来越重要的角色。
到目前为止，三大石油公司相继已经在广东、福建、上海、江苏、大连建成了若干LNG接收站，并陆续投入商业运营。
这些项目先后采用欧洲、美国、日本的建造技术，LNG储罐更是完全由国外承包商建设，材料和设备也基本上都由国外进口。
LNG储罐具有投资大、结构复杂、体积大、质量大、安全性要求高等特点，而对于LNG储罐结构设计的关键和难点则在于其抗（减）震的设计，目前却均掌握在国外少数公司和机构的手中，这不仅大大增加了建设成本，而且直接影响了国家能源安全。
本文主要结合国际上LNG规范的要求，对LNG储罐的抗震设计参数的选取给出了几点建议。
2 设计标准和规范国内没有针对LNG储罐的设计标准，目前均采用的是欧美标准和规范，主要如下：EN14620-2006：Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flat-bottomed steel tanks for the storage of refrigerated, liquefied gases with operating temperatures between 0℃～-165℃EN1998：Design of structures for earthquake resistanceAPI620：Design and Construction of Large,Welded, Low-Pressu re StorageTanksNFPA 59A-2006：Standard for the Production,Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas3 地震参数计算3.1基本定义(1) 操作基准地震（OBE）操作基准地震是指设施在其设计寿命期内可承受的可能发生的地震。
大型LNG储罐地震响应研究刘洋，黄欢，张博超，曹玉，赵铭睿（中海石油气电集团有限责任公司， 北京 100028）[摘 要] 大型LNG储罐在地震作用下若发生结构破坏极易引发严重的次生灾害，造成重大经济损失和社会影响。
因此，研究大型LNG储罐在地震作用下的响应特性和破坏模式，对评估结构抗震能力具有重要意义。
本文针对国内某16万m 3LNG储罐，进行了模态分析，并研究了结构承台、墙体和穹顶在地震作用下的动力响应。
通过对比分析发现：LNG储罐在低阶模态时，位移变形主要在罐壁，呈现凹陷和突出的交错变形；储罐在单向水平地震作用下，各部位的应力和位移时程曲线与地震波时程曲线变化趋势较为一致，拉压应力和位移均在允许范围内。
[关键词] LNG储罐；地震；模态分析；水平地震作用作者简介：刘洋（1988—），男，四川广安人，中国石油大学（北京）毕业，硕士，结构工程师。
主要从事天然气行业土建结构图1 LNG储罐尺寸液化天然气（Liquefied Natural Gas ，简称LNG ），主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，被公认是地球上最干净的化石能源。
天然气作为一种清洁、高效的能源，倍受世界各国的青睐。
液化天然气(LNG)为天然气的长距离输送、储存等各方面提供了有利条件。
当今，环境污染状况日益严重，为了优化能源消费结构，改善大气环境，实现可持续发展，人们对天然气越来越依赖。
因此存储液化天然气的大型LNG 储罐成为了研究热点[1-4]。
在LNG 储罐越来越大型化的情况下，地震对大型LNG 储罐的影响愈发受到重视[5]。
地震作用下储罐的动力特性由储罐自振特性和地震激励共同决定。
大型LNG 储罐最常见的破坏模式有象足失稳和菱形失稳[6]。
OstasY 等[7-8]在储罐内罐方面做了较多的研究。
Edwards [9]进行了罐体与液体相互耦合的地震数值模拟分析。
美国加州大学地震研究中心的Clough 和Niwa [10-11]进行了储罐几何缺陷、地面运动幅度及上部锥顶等因素对地震响应的影响分析。
立式储罐抗震现状研究分析摘要：液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称LNG）是一种优质、高效的清洁能源。
由于LNG易燃易爆，LNG储罐在地震作用下的破坏将会带来巨大的经济损失和严重的社会影响，其地震安全性是学者们关心的重要问题。
大型LNG储罐属于城市生命线工程，确保在地震作用下的结构安全具有十分重要的实际意义。
我国大型LNG储罐尚未形成专门的抗震规范，有些设计采用或借鉴欧洲和美国的规范。
本文立足于国内外储罐抗震研究现状，对大型LNG储罐地震响应进行了研究。
关键词：LNG储罐；抗震；减震；地震动1.研究背景与现状安全高效、清洁低碳的能源体系是引领能源高质量发展的本质要求[1]。
在“碳达峰、碳中和”（简称“双碳”）背景下，国家各个部门提出积极促进低碳经济发展的方案，促进经济持续、健康发展[2]。
低碳经济是通过新能源开发、技术创新、产业转型等措施，尽可能减少石油、煤炭等高碳能源的使用，保护生态环境，促进经济社会发展[3]。
天然气作为一种高效、优质能源，是现阶段发展低碳经济最佳选择之一[4]。
我国的能源结构中天然气的占比很小，远低于发达国家的平均水平，在未来10-20年对天然气需求量和消费量将保持增长[5]。
气态的天然气在零下162摄氏度时形成液化天然气（Liquefied Natural Gas, 简称LNG），为保证LNG的正常接收与运输，我国将建造更多的LNG储罐来接收和存储天然气。
一方面促进经济可持续发展，另一方面改善生态环境[6]。
目前，沿海的LNG储罐体积正向大型及超大型容量28万立方米方向发展。
由于LNG具有低温、易爆、易燃、易挥发的性质，对于巨大的结构物LNG储罐而言其安全问题至关重要。
地震是储罐破坏荷载之一，如果LNG储罐在地震中发生破坏，大量的易燃易爆液体可能外泄，会引发爆炸、火灾等次级灾害，其危害不亚于核泄漏，带来巨大经济损失。
大型LNG储罐作为城市生命线的重要工程，其抗震研究具有重要意义。
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，内罐壳内部作为盛液体重度较高的液体贮罐。
这样既保证了一定的使用空间又增强了抗震能力。
2. 在地震烈度为6度和7度的地区，埋地储罐的底面积与高度比例要符合规范要求，同时采取防倾斜措施。
此外，储罐地基必须稳定可靠，在不影响周围居民生活的情况下，可以采用软土地基。
3. 对于卧式储罐而言，其抗风圈和锚固措施需要固定牢固，以确保其在各种强震作用下不会发生位移或损坏。
4. 根据《石油化工设备和管道安装工程施工及验收规范》相关规定，储罐顶部的密封材料必须安全可靠，以防地震时因震动而产生泄漏现象。
5. 对于有人的部位加设防护罩，防止人员受伤。
这些是基本的抗震标准要求，不同厂家可能略有差异，具体还需要参考实际产品说明书的指导或者咨询专业人士的建议。
第46卷第1期2021年2月Vol.46No.1Feb.2021天然气化工一C1化学与化工NATURAL G AS CHEMICAL INDUSTRY・开发应用・大型LNG储罐内罐壁高的地震动力响应分析黄欢，张超，扬帆，段品佳，陈团海，刘洋(中海石油气电集团有限责任公司，北京100028)摘要：介绍了大型LNG全容储罐内罐壁高的设计原理;为应对长周期地震动作用激发储液产生的大幅晃动，分析了多个规范中的地震反应谱在内罐壁高设计中的适用性，从而选择了规范EN1998-1:2004和GB/T50761-2018中的水平设计反应谱；并以某20x104m3大型LNG储罐为例，通过理论计算与数值模拟进行了水平设计反应谱可靠性验证。
在地震安评数据缺乏时,可以参考推荐的反应谱计算晃动波高、内罐壁高等数值。
关键词：储罐；内罐壁高；LNG；地震反应谱;晃动波高中图分类号:TE972文献标志码：A文章编号：1001-9219(2021)01-90-04Analysis of inner tank wall height of large-scale LNG storage tankHUANG Huan,ZHANG Chao,YANG Fan,DUAN Pin-jia,CHEN Tuan-hai,LIU Yang(CNOOC Gas&Power Group Co.,Ltd.,Beijing100028,China)Abstract：The design principle of the inner tank wall height of large-scale LNG storage tank was introduced.In order to cope with the large sloshing of stock solution caused by long-period ground motions,the applicability of the earthquake response spectrum in multiple standards for the design of inner tank wall height was analyzed,and the horizontal design response spectra in EN1998-1: 2004and GB/T50761-2018were selected.Taking a200,000m3LNG storage tank as an example,the reliability of the horizontal design response spectrum was verified through theoretical calculation and numerical simulation.In the absence of seismic safety evaluation data,the recommended response spectrum can be used to calculate the sloshing wave height and inner tank wall height.Keywords:storage tank;inner tank wall height;LNG;earthquake response spectrum;sloshing wave heightLNG储罐具有低频长周期特性,易受长周期地震动作用激发储液产生大幅晃动，造成内罐罐壁屈曲、罐体离提及罐底板焊缝开裂［1］，甚至超出壁高引发低温介质LNG外溢，对LNG储罐安全及周边环境构成重大威胁。
大型储罐自振特性分析柯林华;田丹丹【摘要】为了给大型储罐地震动力响应进一步分析提供数据,建立了大型储罐有限元简化模型,考虑了罐体的固液耦合作用,对储罐系统的自振特性进行了分析,结果表明,有限元结果与规范计算结果误差很小,计算结果可靠。
%In order to provide further data about the seismic dynamic response of the large storage tanks,the paper establishes the finite simplified models of the large storage tank,considers the solid-liquid coupling effect of thetanks,analyzes the natural vibration features of large-scale storage tanks,and proves by the results that the errors between the finite element results and the regulated calculation ones are little,so the calculation result is reliable.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)010【总页数】2页(P47-48)【关键词】大型储罐;有限元模型;固液耦合;模态分析【作者】柯林华;田丹丹【作者单位】嘉兴学院建筑工程学院,浙江嘉兴314001;甘肃交通职业技术学院,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TU311.3立式钢制圆柱形储罐是化工行业非常重要的工业设备之一，为了更加高效经济地储备大量原油，储罐向着大型化甚至超大型化的发展是必然趋势[1]，由于储罐一般用来存储易燃、易爆的物品，一旦在地震中发生破坏，其后果非常严重[2，3]。
大型储液罐地震反应的研究摘要近二十几年来，许多国家都增加了原油的储备量，储液罐的应用日益广泛，立式钢制储液罐成为石油储运中重要的工业设施，其容积越来越大，近几年建造的100 000m3金属薄壁储液罐甚为普遍。
能源是国民生活和经济发展的原动力，由于能源危机，确保能源的稳定供应则成了所有先进工业国的重要课题之一。
第一次石油危机以后，国际能源机构（简称IEA）曾劝告各参加国，要在1980年初将本国的石油储备水平提高到90天。
现在，IEA参加国的储备水平平均达到约168天的高水平。
由于能源储备量的增加，就迫使许多国家要建造更多、更大的油罐。
石油是最重要的能源和化工原料，我国近几年油罐建设发展迅速，而且大型立式储罐以其不可替代的优点成为储罐发展的趋势目前，我国在建和拟建的某些油库，尤其是国家储备库，库容大都在100×104m3的量级以上有的甚至规划了2000×104m3。
单罐容积小则5×104m3、大则15×104m3。
地震载荷又正不断的威胁着储罐的大型化储液罐尤其大型储液罐是石油化工设备中震害最大的设备之一，历史上每次强震过后，都有不少储液罐遭受破坏[2]，。
石油化工设备通常加工处理和储运易燃、易爆或有毒的介质，很多设备还处于高温高压的工作条件下，且设备本身比较昂贵，地震时一旦受到损坏而停产，不仅受到巨大的经济损失，而且还易导致火灾、爆炸以及环境污染等二次灾害，还可能引起城市瘫痪等三次灾害。
因此对储液罐的深入研究和其相应的抗震措施的实施是储液罐大型化中急需解决的问题。
对于立式油罐来说，最重要的部位也是受力状况最严重、消耗金属最多的部位是罐壁和罐底的边板。
在储液的静水压力作用下，不同高度处的壁板所受的外载荷是不同的，因此在设计油罐时，靠下部的一部分壁板的厚度应根据强度条件确定，而上部几圈壁板的厚度则按刚性条件确定，即按最小壁厚确定。
由强度条件确定的罐壁、罐底的边板、开口接管、补强板等原则上应选择同一种钢材。
提高油田原油储罐抗震性能的方法摘要原油储罐储运设施属于重大危险源，罐体一旦遭受地震而破坏会带来巨大的直接或间接经济损失。
本文将根据原油储罐储运设施的结构特点，对设施抗震性能鉴定方法进行探讨和分析，确定有效的抗震性能鉴定方法和提高结构抗震性能的有效措施。
关键词原油储罐；抗震；地震灾害0引言胜利油田主产区位于渤海湾盆地济阳坳陷的东营凹陷，东近郯庐地震带、毗邻渤海强震区，这些区（带）历史上曾多次发生过7-8级大地震。
特别是近几年全球大地震活动频繁，使得发生事故的可能性大大增加。
原油储罐在石油化工行业中广泛存在，属于重大危险源。
罐体一旦遭受地震而破坏，不仅会影响生产，还会导致原油泄漏，甚至引起火灾、爆炸、环境污染等严重次生灾害，带来巨大的直接或间接经济损失。
本文将根据原油储罐储运设施的结构特点，提出设施的抗震性能鉴定方法及提高结构抗震性能的有效措施。
1 油田储油罐地震灾害分析从储油罐遭受地震损坏的情况来看，地震对储油罐的破坏形式有多种，但主要表现为以下几个方面：1）对储油罐罐壁的损坏对储油罐罐壁的损坏主要有底部的“象足式鼓曲”、罐壁的菱形失稳，以及罐壁严重外鼓。
对“象足式鼓曲” 目前对其的产生原因有各种不同的说法，有人说是由于轴向压力与环向拉应力一起作用而引起罐壁强度破坏，也有人说这是轴向方向失稳的一种形式。
2）上部罐壁失稳和罐顶的损坏罐顶分为两类：浮顶和固定顶。
浮顶的破坏原因是液面晃动过大所致，主要变现为浮顶上部构件损坏。
固定顶的破坏原因是储液晃动形成负压及晃动引起的对流压力的冲击所造成。
主要表现为固定顶屈曲和罐顶与罐壁连接处开裂等。
3）对储油罐罐底板及锚固件和罐底贴角焊缝的损坏由于地震导致对这些部分产生损坏的原因主要是由储油罐的基础不均匀沉陷，也或者是储油罐局部的沉降，也或者是由于储油罐与地面接触不平，发生了翘离。
其危害是容易使储油罐罐内储藏的液体大量涌出，如果是可燃油料，就有可能引发火灾。
2 地震作用下原油储罐的安全性分析由上面的地震对储罐结构产生的危害的分析可以得出，主要是对储油罐罐底的损坏，还有一部分是对储油罐罐顶的损坏，并且能明显的看出储液溢出，这说明地震时有储液晃动现象。
大型储油罐抗震性能分析3周利剑 孙建刚 李晓丽(大庆石油学院土木建筑工程学院 大庆 163318) 摘 要:采用ANSY S 有限元软件针对20000m 3储油罐进行了数值分析。
计算了罐侧壁环向、竖向应力及基底弯矩随着罐中液面高度变化的地震响应分析,用以验算其抗震性能,并与规范和简化方法比较,验证结果的正确性。
结果表明:季节性冻土层的存在明显地影响着场地动力特性,进而影响储罐的抗震安全性。
在非冻结场地上该储罐在多遇地震和罕遇地震情况下都是安全的;在冻结场地上该储罐在多遇地震情况下是安全的,而在罕遇地震情况下是不安全的。
关键词:储罐 有限元 抗震性能 烈度STU DY ON SEISMIC PR OPERTIES OF LARGE OI L TANKZhou Lijian Sun Jiangang Li X iaoli(Civil Engineering C ollege ,Daqing Petroleum Institute Daqing 163318)Abstract :The finite element analysis (FE A )program ANSY S is used to analyse 20000m 3oil tank.It is calculated theseismic response of loop and vertical stresses of tank wall and base m oment with change in liquid height in tank.S oseismic properties are analyzed ,and compared with code and simplified measures to testify its validity.It is shown from the resultsthat seas onally frozen ground evidently in fluences site dynamical characteristics and seismic security of tank.On non-frozen ground the tank is secure both on basic intensity and rare intensity ,while on frozen ground the tank is secure on basic intensity and is not secure on rare intensity.K eyw ords :tank FE A seismic property intensity3国家自然科学基金资助课题(批准号:10272034);黑龙江省自然科学基金资助项目(编号:E0235)。
第一作者:周利剑 男 1974年12月出生 博士 大庆石油学院讲师E -mail :zhoulj2001@ 收稿日期:2006-06-21 本文利用ANSY S 有限元计算软件[1]对钢油罐的整体水平振动振型以及罐底侧壁环向、竖向应力随着罐中液面高度的变化进行了动力响应分析,用以验算其抗震性能,并与规范和简化方法比较,确定结果的正确性。
1 有限元模型的建立储罐系统的柱坐标体系如图1所示,坐标原点在液体表面的中心点。
储罐的半径为R ,高度为H ,液体高度为h ,罐壁厚度为t s ,底板厚度为t b 。
罐底部与基础的连接形式为无锚固。
图1 储罐几何坐标系统有限元模型中,液体单元采用Fluid80,储罐壁和底板采用Shell181单元,基础采用S olid45单元。
有限元模型见图2。
图2 储罐系统的有限元模型2 模态分析211 储罐基本参数20000m 3的浮顶罐,其基本参数为:储罐直径D =4015m ,储罐高度H =15185m ,储液高度h 分别为14165、1218、813m ;钢罐的弹性模量E =211×1011Pa ,33Industrial C onstruction V ol 136,N o 18,2006工业建筑 2006年第36卷第8期 屈服强度σy=235MPa,泊松比υ=013,罐密度ρ= 718×103kgΠm3,罐液密度ρL=018×103kgΠm3,罐壁厚度ls=8～16mm,底板厚度l b=12mm。
基底输入El2Centrol地震波。
对该储罐进行地震响应分析。
212 有限元分析方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题:[K]{Φi}=ω2i[M]{Φi}(1)式中 [K]———刚度矩阵;{Φi}———第i阶模态的振型向量(特征向量);ωi———第i阶模态的固有频率(ω2i是特征值);[M]———质量矩阵。
模态分析采用缩减法(ReducedΠH ouseholder)。
缩减法采用H BI算法(H ouseholder-二分-逆迭代)来计算特征值和特征向量。
由于该方法采用一个较小的自由度子集即主自由度(DOF)来计算,因此计算速度更快。
主自由度导致计算过程中会形成精确的[K]矩阵和近似的[M]矩阵。
因此,计算结果的精度取决于质量矩阵[M]的近似程度,近似程度又取决于主自由度的数目和位置。
经反复比较结果,选择主自由度的位置在液面处的Z方向和罐壁与液体耦合处的X方向。
主自由度总数为850个。
213 液体晃动模态假定储罐是刚性的,液体是理想不可压缩的,地面运动为水平平移运动,没有旋转分量。
液体对流晃动模态基于拉普拉斯等式的第二项的线性解求得[2]:f i=12πλiSgRtanhλi HR(2)式中 fi———液体晃动第i阶频,H z;λi———一阶贝塞尔函数导数的第i个根,依次是11841、51331、81536;g———重力加速度;R———储罐的半径;H———储液的高度。
表1给出了储罐液体晃动频率的理论计算解和有限元计算解。
214 储罐系统的模态液固耦合系统的固有频率已经有了很多的研究成果,其中的一种方法应用变分原理来描述液固耦合系统的振动[3]:f m=22πEt sρlR3αmRHI1αmRHI0αmRH(3)其中 αm=m-12π式中 fm———液-固耦合系统的第m阶频率;I1、I0———第一类修正的第1阶、第0阶贝塞尔函数;m———频率阶次。
表1 液体晃动频率储液高度Πm阶数理论计算结果ΠH z有限元计算结果ΠH z141651011390113520125101240301321013021218101132011312012310122030129401296813101127011112012240121130128101277 表2给出了储罐系统频率的理论计算解和有限元计算解。
表2 液体-储罐系统频率储液高度Πm阶数理论计算结果ΠH z有限元计算结果ΠH z实测结果ΠH z1416513151131492271642712113819758166512180131610314252181271832716403918839123681301319883189521962811427196231019621017393 结构动力响应分析311 有限元求解方法瞬态动力分析的求解基本运动方程是:[M]{¨u}+[C]{ u}+[K]{u}={F(t)}(4)式中 [C]———阻尼矩阵;{¨u}———节点加速度向量;{ u}———节点速度向量;{u}———节点位移向量。
在任意给定的时间t,该方程可看作是静力学平衡方程。
本程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
312 地震动的选取与输入针对容积为20000m3浮顶罐为分析对象,场地为Ⅱ类场地,按照场地条件分为冻结和非冻结两种情况输入El2Centro波,对储罐在多遇地震和罕遇地43工业建筑 2006年第36卷第8期震下,储液高度分别为14165、1218、8130m 的情况下的地震反应进行时程反应分析。
输入的地震波如图3所示。
a -非冻结情况;b -冻结情况图3 基底输入的地震波313 水平地震响应分析本节对冻结和非冻结场地上的储罐进行时程响应分析,计算多遇地震和罕遇地震两种工况下的地震响应。
计算结果见表3和表4。
表3 储罐时程分析最大响应值(非冻结情况)工况多遇地震罕遇地震储液高度Πm 1416512180813014165121808130最大波高Πm 011101090104012501130106罐壁轴向应力ΠMPa 81256117412613136101788127基底弯矩Π(M N ・m )111301880132314111590152罐壁环向应力ΠMPa 010301210148011211111126表4 储罐时程分析最大响应值(冻结情况)工况多遇地震罕遇地震储液高度Πm 1416512180813014165121808130最大波高Πm 012501130106016501310115罐壁轴向应力ΠMPa 13136101788127191451612512148基底弯矩Π(M N ・m )314111590152812841261125罐壁环向应力ΠMPa 0112111111260134114111964 储罐抗震能力安全性评价411 在役储罐抗震能力评价1)非冻结场地储罐抗震能力评价对于储罐在储液高度分别为14165、12180m 和8130m 情况下,根据有限元数值仿真分析方法得出的储罐的地震响应与规范[4]方法得出的计算结果进行比较,来评价储罐使用的安全性,计算结果见表5。
表5中,h t 为液面至罐壁顶部的最小距离,[σN ]为该罐壁的许用临界应力。
储罐的抗震安全要求:σN <[σN ],且h max <h t 。
表5 非冻结场地储罐安全评价数据表工况液面晃动波高Πm 罐壁底部应力ΠMPa 液位高度h Πm地震影响时程分析规范方法h t时程分析规范方法[σN ]14165多遇地震0111015141127166610414166罕遇地震0125015141121217211189141661218多遇地震01090197531055124416914166罕遇地震01130197531059156911114166813多遇地震01041127371553121119014166罕遇地震01061127371555129318714166 从表5中可以看出,对于非冻结场地上的储罐来说,在多遇地震情况和罕遇地震工况下有限元时程分析和规范算法都表明,储罐是安全的。
412 冻结场地储罐抗震能力评价对于储罐在储液高度分别为14165、12180、8130m 的情况下,根据有限元数值仿真分析方法得出的储罐的地震响应与规范[4]方法得出的计算结果进行比较,来评价储罐使用的安全性,计算结果见表6。
