外压储罐设计
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外压储罐设计
B.1 一般规定
B.1.1 本附录适用于设计负压大于0.49kPa，且不大于6.9kPa的承受均匀外压的固定顶储罐。
B.1.2 当设计负压不大于0.49kPa时，顶部承压环的截面面积应按本标准第7.1.5条的规定确定；当设计负压大于0.49kPa时，顶部承压环的截面面积尚应符合本附录的规定。
B.2 固定顶
B.2.1 储罐固定顶的设计总外压应按下式计算。
emax,0.4rLrPeLerPDLFPDPL （B.2.1）
式中：rP —— 固定顶设计总外压(kPa)；
LD —— 固定顶固定荷载(kPa)，包括罐顶板及其上附件重量，当有隔热层时，尚应计入隔热层的重量；
eP —— 设计负压(kPa)，取值不应小于0.25kPa；
rL —— 固定顶活荷载(kPa)，指水平投影面上的固定顶活荷载，取值不应小于1.0kPa。当雪荷载S大于1.0kPa时，超过部分应计入；
ePF —— 设计负压组合系数。
B.2.2 柱支撑锥顶设计应符合下列规定：
1 当顶板支撑在檩条上时，可视为连续梁或薄膜；
2 应同时考虑膜应力和弯曲应力；
3 应考虑板和板连接时的焊接接头系数；
4 应设定支撑处为刚性节点；
5 应给定许用挠度值；
6 应考虑顶板支撑之间及焊缝的应力转换和疲劳荷载的可能性。
B.2.3 自支撑锥顶设计应符合下列规定：
1 顶板的计算厚度应按下式确定，但不应低于本标准7.3.2条的规定。 EPDtrc72.1sin83 （B.2.3-1）
式中：ct —— 锥顶罐顶板的计算厚度(mm)；
D —— 储罐内径(m)；
rP —— 罐顶设计总外压(kPa)；
—— 罐顶与罐壁连接处罐顶板与水平面之间的夹角(°)。
E —— 弹性模量(MPa)；
2 在固定顶外压作用下，自支撑锥顶罐承压环所需的截面积应按下式确定：
23108[]tanrrPDA （B.2.3-2）
式中：rA —— 自支撑锥顶罐承压环所需的截面积(mm2)；
D —— 储罐内径(m)；
rP —— 罐顶设计总外压(kPa)；
][ —— 承压环材料最小许用应力(MPa)；应取0.6倍承压环所用材料标准屈服强度下限值，且不应低于140MPa；
—— 罐顶与罐壁连接处罐顶板与水平面之间的夹角(°)。
3 自支撑锥顶罐承压环顶板部分有效长度应按下式确定。
sin4.13ccDtX （B.2.3-3）
式中：cX —— 自支撑锥顶罐承压环顶板部分有效长度(mm)，见图B.2.3；
ct —— 锥顶罐顶板的名义厚度(mm)，见图B.2.3；
D —— 储罐内径(m)；
—— 罐顶与罐壁连接处罐顶板与水平面之间的夹角(°)。
4 自支撑锥顶罐承压环罐壁部分有效高度应按下式确定。
1s4.13stDtX （B.2.3-4） 式中：stX —— 自支撑锥顶罐承压环罐壁部分有效高度(mm)，见图B.2.3；
1st —— 顶圈罐壁板的名义厚度(mm)，见图B.2.3；
D —— 储罐内径(m)。
5 自支撑锥顶罐底部承压环罐壁部分有效高度应按下式确定。
ns4.13sbDtX （B.2.3-5）
式中：sbX —— 自支撑锥顶罐底部承压环罐壁部分有效高度(mm) ，见图B.2.3；
snt —— 底圈罐壁板的名义厚度(mm) ，见图B.2.3；
D —— 储罐内径(m)。
图B.2.3 自支撑锥顶加强圈及截面积示意图
B.2.4 自支撑拱顶设计应满足下列要求：
1 顶板的计算厚度应按下式确定，但不应低于本标准第7.5.2条的规定。
EPRtrSd141 （B.2.4-1）
式中：dt —— 自支撑拱顶罐顶板的计算厚度(mm)；
rP —— 罐顶设计总外压(kPa)； sR —— 拱壳球面的半径(m)。
E —— 弹性模量(MPa)；
2 在固定顶外压作用下，自支撑拱顶罐承压环所需的截面积应按下式确定，但不应低于本标准第7.5.3条的规定。
][300srrDRPA （B.2.4-2）
式中：rA —— 自支撑拱顶罐承压环所需的截面积(mm2)；
rP —— 罐顶设计总外压(kPa)；
][ —— 抗拉环材料许用应力(MPa)；取0.6倍抗拉环所用材料标准屈服
强度下限值，且不应低于140 MPa；
D —— 储罐内径(m)；
sR —— 拱壳球面的半径(m)。
3 自支撑拱顶罐承压环顶板部分有效长度应按下式确定：
dstRX0.19d （B.2.4-3）
式中：dX —— 自支撑拱顶罐承压环顶板部分有效长度(mm)，见图B.2.4；
dt —— 自支撑拱顶罐顶板的名义厚度(mm) ，见图B.2.4；
sR —— 拱壳球面的半径(m)。
4 自支撑拱顶罐承压环罐壁部分有效高度应按下式确定：
1s4.13stDtX （B.2.4-4）
式中：stX —— 自支撑拱顶罐承压环罐壁部分有效高度(mm)，见图B.2.4；
1st —— 顶圈罐壁板的名义厚度(mm)，见图B.2.4；
D —— 储罐内径(m)。
图B.2.4 自支撑拱顶加强圈及截面积示意图
5 自支撑拱顶罐底部承压环罐壁部分有效高度应按下式确定：
ns4.13sbDtX （B.2.4-5）
式中：sbX —— 自支撑拱顶罐底部承压环罐壁部分有效高度(mm)，见图B.2.4； snt —— 底圈罐壁板的名义厚度(mm)，见图B.2.4；
D —— 储罐内径(m)。
B.3 罐壁加强圈
B.3.1 罐壁加强圈包括顶部加强圈、中间加强圈和底部加强圈（图B.2.3、B.2.4）。当满足下式要求时，可按本附录的规定进行罐壁加强圈计算。
0.750.5tmin0.00675tSEeLsHRDDE （B.3.1）
式中：SEH —— 罐壁总当量高度(m)；
D —— 储罐内径(m)；
minst —— 核算区间最薄圈罐壁板的名义厚度(mm)；
eLtR —— 设计温度下，罐壁材料最小标准屈服强度下限值(MPa)；
E —— 弹性模量(MPa)。
B.3.2 在设计外压荷载和风荷载作用下，罐壁稳定系数的取值，应符合下列规定：
1 当eP小于或等于0.25kPa时，稳定系数应取1.0。
2 当eP大于0.25kPa ，且小于或等于0.70kPa时，稳定系数应按下式计算：
95.07.0eP （B.3.2-1）
3 当eP大于0.70KPa时，稳定系数应按下式计算，且不应超过2.5。
/0.48eP （B.3.2-2）
4 当仅有设计负压荷载时，稳定系数应取3.0。
B.3.3 罐壁总当量高度应按下列公式计算:
seisEHH （B.3.3-1）
5.2minsiseisistthH （B.3.3-2） 式中：sEH —— 罐壁总当量高度(m)；
seiH —— 第i圈罐壁板的当量高度(m)；
minst —— 核算区间最薄圈罐壁板的名义厚度(mm)；
sit —— 第i圈罐壁板的名义厚度(mm)；
sih —— 第i圈罐壁板的实际高度(m)。
B.3.4 最大允许不加强罐壁的当量高度应按下式计算:
sssafePDEtH5.15.2min15203 （B.3.4）
式中：safeH —— 最大允许不加强罐壁的当量高度(m)；
sP —— 罐壁设计总外压(kPa)，取eP或PeWFP之较大值；
minst —— 核算区间最薄圈罐壁板的名义厚度(mm)；
D —— 储罐内径(m)；
E —— 弹性模量(MPa)；
—— 稳定系数。
B.3.5 中间加强圈的数量应按下式确定:
)(safesESHHINTN （B.3.5）
式中：SN —— 中间加强圈的设置数量；
SEH —— 罐壁总当量高度(m)；
safeH —— 最大允许不加强的罐壁当量高度(m)。
B.4 中间加强圈
B.4.1 罐壁失稳的理论波数，应按下式进行计算：
342min445sSEDNtH （B.4.1） 式中：N —— 在均匀外压作用下，罐壁失稳的理论波数，2≤N≤10；
SEH —— 罐壁总当量高度(m)；
minst —— 核算区间最薄圈罐壁板的名义厚度(mm)；
D —— 储罐内径(m)。
B.4.2 作用于罐壁中间加强圈上的径向荷载，应按下列公式进行计算:
ssLPQ1000 （B.4.2-1）
221LLLs （B.4.2-2）
式中：Q —— 作用于罐壁中间加强圈上的径向荷载(N/m)；
sP —— 罐壁设计总外压(kPa)；
1L —— 中间加强圈上侧未加强罐壁高度(m)；
2L —— 中间加强圈下侧未加强罐壁高度(m)。
B.4.3 中间加强圈区域所需的最小惯性矩应按下式计算:
)1(5.3723NEQDIrm＝ (B.4.3)
式中：rmI —— 中间加强圈区域所需的最小惯性矩(cm4)；
Q —— 作用于罐壁中间加强圈上的径向荷载(N/m)；
N —— 在均匀外压作用下，罐壁失稳的理论波数；
D —— 储罐内径(m)；
E —— 弹性模量(MPa)。
B.4.4 中间加强圈区域所需的最小截面积应按下式计算:
2[]rmmQDA＝ (B.4.4)
式中：rmA —— 中间加强圈区域所需的最小截面积(mm2)；
Q —— 作用于罐壁中间加强圈上的径向荷载(N/m)；
