常压500m3锥顶储罐計算書

软软软软件批准件批准件批准件批准号号号号：：：：D001D001D001D001————2004 2004 2004 2004 石油化工石油化工石油化工石油化工静静静静设备计设备计设备计设备计算机算机算机算机辅辅辅辅助助助助设计设计设计设计桌桌桌桌面系面系面系面系统统统统 PV Desktop PV Desktop PV Desktop PV Desktop 版本版本版本版本号号号号： ： ： ： 10, 3, 0, 710, 3, 0, 710, 3, 0, 710, 3, 0, 7 立式立式立式立式圆圆圆圆筒形筒形筒形筒形钢钢钢钢制制制制焊焊焊焊接油罐接油罐接油罐接油罐计计计计算算算算报报报 告 告 告 工工工工厂厂厂厂((((公司公司公司公司))))名名名名称称称称 项项项项目名目名目名目名称称称称 装装装装置及置及置及置及((((或或或或))))单单单单元名元名元名元名称称称称 设备设备设备设备名名名名称称称称 圆筒形储罐 设备设备设备设备位位位位号号号号 项项项项目文件目文件目文件目文件号号号号((((设备图设备图设备图设备图号号号号)))) 专业专业专业专业文件文件文件文件号号号号((((计计计计算算算算书编书编书编书编号号号号)))) 设设设设 计计计计 校 校 校 校 对对对对 审审审审 核 核 核 核 Page 1 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 中中中中国国国国石化集石化集石化集石化集团设备设计团设备设计团设备设计团设备设计技技技技术术术术中心站 中心站 中心站 中心站 发发发发布布布布 Page 2 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 设计设计设计设计条条条条件件件件简简简简表表表表 计计计计算依据算依据算依据算依据： ： ： ： 立式立式立式立式圆圆圆圆筒形筒形筒形筒形钢钢钢钢制制制制焊焊焊焊接油罐接油罐接油罐接油罐设计规设计规设计规设计范范范((((GB 50341GB 50341GB 50341GB 50341----2003) 2003) 2003) 2003) 储液名称 结结结结构构构构简图简图简图简图 储液密度 860 kg/m3 罐顶类型 支撑式锥顶 公称容积 500 m3 储罐内径 D 8900 mm 储罐高度 H 9021.00 mm 设计压力 p 1.5 -0.49 kPa 设计温度 t 50 ℃ 最低设计温度 t min -10 ℃ 设计最高液位 H w 8500 mm 液流口下沿距罐壁包边角钢水平面的距离 500 mm 罐壁、罐顶保温 罐壁 罐顶 保温材料 保温厚度 40 40 mm 保温密度 250 250 kg/m3 基本风压值 q0 350 Pa 基本雪压值 q 200 N/m2 抗震设计 GB50341-2003 抗震设防烈度 7 度 设计基本加速度 0.15g 设计地震分组 第一组 场地土类别 Ⅲ 类 粗糙度类别 B 类 罐壁分层数 5 (壁板层号自底圈到顶圈壁板) 层号 材料名称 腐蚀裕量 钢板负偏差 焊接接头系数 板宽 初始厚度 mm mm mm mm mm 1 Q235-B 1 程序确定 程序确定 2000.00 8.000 2 Q235-B 1 程序确定 程序确定 2000.00 8.000 3 Q235-B 1 程序确定 程序确定 2000.00 6.000 4 Q235-B 1 程序确定 程序确定 1500.00 6.000 5 Q235-B 1 程序确定 程序确定 1500.00 6.000 质质质质量量量量载载载载荷荷荷荷 罐壁质量 13618.97kg 附件质量 2042.85kg 中间抗风圈质量 0.00kg 包边角钢质量 249.44kg 罐底质量 2662.77kg 罐顶板质量 4030.01kg 盘梯质量 1425.00kg 保温质量 3211.32kg 储液总量 454765.25kg 罐总质量 27240.35kg 不含罐底罐总质量 24577.58kg 罐金属总质量 24029.03kg 内内内内压压压压力引起的提力引起的提力引起的提力引起的提离离离离 设计内压力产生的举升力 93317.08 N 内压产生的举升力不大于罐壁、罐顶及其所支撑构件的总重, 不需要设置锚固结构。 Page 3 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 罐壁罐壁罐壁罐壁 罐壁内径 D 8900.00 mm 壁板高度 9000.00 mm 罐壁分层数 5(壁板层号自底圈到顶圈壁板) 层号 材料名称 [σ]d [σ]t C2 φ C1 板宽 H td tt 名义厚度 质量 MPa MPa mm mm mm mm mm mm mm kg 1 Q235-B 157.00 157.00 1 0.9 0.8 2000.00 8516.00 2.228 2.595 8.000 3514.95 2 Q235-B 157.00 157.00 1 0.9 0.8 2000.00 6516.00 1.697 1.977 8.000 3514.95 3 Q235-B 157.00 157.00 1 0.9 0.6 2000.00 4516.00 1.166 1.360 6.000 2635.62 4 Q235-B 157.00 157.00 1 0.9 0.6 1500.00 2516.00 0.635 0.743 6.000 1976.72 5 Q235-B 157.00 157.00 1 0.9 0.6 1500.00 1016.00 0.237 0.280 6.000 1976.72 罐壁厚度计算方法：定点法（一英尺法） 罐壁的计算厚度应按下列公式计算： t d =4.9D(H+H p -0.3)ρ/[σ] d φ t t =4.9D(H+H pt -0.3)/[σ] t φ [σ] d 设计温度下钢板的许用应力，MPa； [σ] t 常温下钢板的许用应力，MPa； φ 焊接接头系数,取0.9;当标准规定的最低屈服强度大于390MPa时,底圈罐壁板取0.85； C1 厚度负偏差,mm; H 计算液位高度（m）; 从所计算的那圈罐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； ρ 储液相对密度（取储液与水密度之比）； Hp 罐内压力产生的当量液柱高度（m）； Hp = 0.18 试验压力产生的当量液柱高度（m）； H pt = 0.19 罐内压力产生的举升力大于罐壁、罐顶及其所支撑的构件的总重,计入罐内压力产生的当量液柱高度。 td 储存介质条件下罐壁的计算厚度，mm； tt 试水条件下罐壁的计算厚度，mm； 几何容积 559.90 m3 罐壁质量 13618.97 kg 罐壁外表面积 252.09 m2 罐壁内表面积 251.64 m2 罐壁保温体积 10.13 m3 罐壁保温质量 2532.25 kg 中中中中间间间间抗抗抗抗风风风风圈圈圈圈 核算区间最薄圈罐壁板的有效厚度 tmin = 5.200 mm 罐壁层号 板宽 hi 有效厚度 ti = t-(C1+C2)/2 当量高度 Hei=hi(tmin/ti) 2,5 mm mm mm 1 2000.00 7.100 918.11 2 2000.00 7.100 918.11 3 2000.00 5.200 2000.00 4 1500.00 5.200 1500.00 5 1516.00 5.200 1516.00 基本风压 w 0 = 350 Pa 高度Z处风振系数 β z = 1.00000 风荷载体型系数 µs = 1.00000 风压高度变化系数 µz = 1.00000 风荷载标准值 wk = βzµsµzw0/1000 = 1.00000×1.00000×1.00000×350/1000 = 0.35000 kPa 核算区间罐壁筒体的当量高度 HE = 6852.21 mm 罐壁筒体的许用临界压力 [Pcr] [Pcr]=16.48×D/HE(tmin/D) 2.5=16.48×8900.00/6852.21×(5.200/8900.00/1000)2.5=5.58534 kPa 罐壁筒体的设计外压 Po = 2.25wk+q = 1.37550 kPa 风荷载标准值 wk = 0.35000 kPa q 罐顶呼吸阀负压设定压力的1.2倍 = 0.58800 kPa 中间抗风圈的数量 0 Page 4 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 罐壁包罐壁包罐壁包罐壁包边边边边角角角角钢钢钢钢 包包包包边边边边角角角角钢结钢结钢结钢结构构构构及及及及参数参数参数参数 包边角钢尺寸 L75x8 mm 包边角钢截面积 1150.30 mm2 罐壁顶面距包边角钢顶面距离 C 16.00 mm 罐顶起始角度 θ = 24.500 ° 罐壁和由罐壁、罐顶所支撑构件(不包括罐顶板)的总质量 mt = 20547.58 kg 内内内内压产压产压产压产生的生的生的生的举举举举升力不大于罐升力不大于罐升力不大于罐升力不大于罐顶顶顶顶及其所支及其所支及其所支及其所支撑撑撑撑构构构构件的件的件的件的总总总总重重重重，，，，且用且用且用且用户户户户不要求不要求不要求不要求设设设设置置置置锚锚锚锚固固固固。 。 。 。 包边角钢重 249.44 kg Page 5 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 罐罐罐罐顶顶顶顶 设计设计设计设计条条条条件件件件 结结结结构构构构简图简图简图简图 设计温度 50 ℃ 罐顶中心孔直径 r 1400.00 mm 罐顶(内)边缘距包边角钢的距离 B 15.00 mm 圆锥母线与其水平投影线之间的夹角θ = 24.500 ° 材料名称 Q235-A 腐蚀裕量 C2 2 mm 钢板负偏差 C1 0 mm 常温下的弹性模量 E 1.92e+005 MPa 设计温度下的弹性模量 Et 1.92e+005 MPa 名义厚度 6.000 mm 锥面内表面积 67.91 m2 锥面外表面积 67.91 m2 罐顶保温体积 2.72 m3 罐顶保温质量 679.07 kg 罐顶板质量 4030.01 kg Page 6 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 罐底罐底罐底罐底 罐底罐底罐底罐底结结结结构构构构及及及及参数参数参数参数 结结结结构构构构简图简图简图简图 底板结构：不设环形边缘板；搭接接头。 罐底板直径 D 9070.00 mm 底板材料： Q235-B 腐蚀裕量 C2 0 mm 钢板负偏差 C 1 0 mm 底板: 初始厚度 0.000； 名义厚度 5.000 mm 罐底板下表面面积(外防腐) 64.61 m2 罐底板上表面面积(内防腐) 62.21 m2 罐底板上表面面积(外防腐) 2.18 m2 底板质量 2662.77 kg Page 7 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 油罐抗震油罐抗震油罐抗震油罐抗震计计计计算算算算 罐壁抗震罐壁抗震罐壁抗震罐壁抗震验验验验算 依据 算 依据 算 依据 算 依据 GB50341GB50341GB50341GB50341----2003 2003 2003 2003 场地土类别 Ⅲ 类 地面粗糙度 B 地震设防烈度 7 度 设计基本加速度 0.15 g 设计地震分组 第一组 储储储储罐抗震罐抗震罐抗震罐抗震计计计计算依据算依据算依据算依据：：：：GB50341GB50341GB50341GB50341----2003 2003 2003 2003 附附附附录录录录 D D D D 油罐抗震油罐抗震油罐抗震油罐抗震计计计计算算算算 储储储储罐的罐液罐的罐液罐的罐液罐的罐液耦耦耦耦连连连连振振振振动动动动基本周期基本周期基本周期基本周期 储罐内半径 R = 4450 mm 设计最高液位 Hw = 8500 mm 罐壁距罐底板1/3高度处的有效厚度 δ3 = 6.20000 m 耦连振动周期系数，根据 D/Hw 值由表D.3.2查取 kc = 0.00043 耦连振动基本周期 T c Tc = KcHw(R/δ3) 1/2 = 0.00043×8500/1000×[4450/1000/(6.20000/1000)]1/2 = 0.0990 s 储储储储液晃液晃液晃液晃动动动动基本周期基本周期基本周期基本周期 储罐内径 D = 8900 mm 晃动周期系数，根据 D/Hw 由表D.3.3查取 ks = 1.04733 储液晃动基本周期 Tw T w = K s D1/2 = 1.04733×(8900/1000)1/2 = 3.1245 s 罐壁底部水平地震剪力罐壁底部水平地震剪力罐壁底部水平地震剪力罐壁底部水平地震剪力 综合影响系数 C z = 0.4 最大地震影响系数 αmax = 0.34500 地震影响系数 α = 0.34500 罐体影响系数 Y 1 = 1.1 罐内储液总量 m1 = 454765.25 kg 产生地震作用的储液等效质量 m = 350962.83 kg 动液系数, 根据 D/Hw 值由表D.3.4查取 Fr = 0.77175 水平地震剪力 Q0 Q 0 = 10-6C z αY 1 m g = 10-6×0.4×0.34500×1.1×350962.83×9.81 = 0.52 MN 罐壁底部地震罐壁底部地震罐壁底部地震罐壁底部地震弯弯弯弯矩矩矩矩 总水平地震作用在油罐底部所产生的地震弯矩 Ml Ml = 0.45Q0Hw = 0.45×0.52×8500/1000 = 2.00 MN·m 罐壁罐壁罐壁罐壁许许许许用用用用临临临临界界界界应应应应力力力力 设计温度下罐壁材料的弹性模量 E = 1.92e+005 MPa 底层罐壁有效厚度 t = 6.200 mm 罐壁许用临界应力 [σ] cr [σ] cr = 0.15E t/D = 0.15×1.92e+005×6.200/8900 = 20.02 MPa 抗震抗震抗震抗震验验验验算算算算 竖向地震影响系数 CV = 1.00000 翘离影响系数 CL = 1.40000 罐壁底部垂直荷载 Nl = 0.24 MN 罐壁横截面积 Al = 0.17 m 2 底圈罐壁的断面系数 Zl = 0.39 m 3 罐壁底部的最大轴向压应力 σ l σl = CVNl/Al+CLMl/Zl = 1.00000×0.24/0.17+1.40000×2.00/0.39 = 8.65 MPa σ l = 8.65 ≤ [σ] cr = 20.02 校核通过 ！ 水平地震作用下水平地震作用下水平地震作用下水平地震作用下，，，，罐罐罐罐内内内内液面晃液面晃液面晃液面晃动动动动波高波高波高波高 地震影响系数 α = 0.06031 液面晃动波高 hv = 1.5 α R = 1.5×0.06031×4450/1000 = 0.40 m 设计最高液面至罐壁顶部的距离大于晃动波高，校核通过 ！ Page 8 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp 基基基基础础础础 基础类型 钢筋混泥土环梁基础 根据GB50341-2003 E.4.5,罐基础直径方向的沉降差，不应超过 133.50 mm。 支撑罐壁的基础部分不应发生沉降突变。 沿罐壁圆周方向任意10m弧长内的沉降差不应大于25mm。 荷载工况 净提升力 设计压力 [(P-0.08th) D 2 0.785]– W 1 风载荷 [4Mw/D]– W2 地震载荷 [4Ms/D]– W2 设计压力加风载荷 [(P-0.08th) D 2 0.785] +[4Mw/D]– W1 设计压力加地震载荷 [(P-0.08th) D 2 0.785]+ [4Ms/D]– W1 试验压力 [(Pt-0.08th) D 2 0.785]– W1 1.5倍计算破坏压力① [(1.5Pf-0.08th) D 2 0.785]– W3 1.5倍设计压力加风载荷① [(1.5P-0.08th) D 2 0.785] +[4Mw/D]– W1 1.25倍试验压力① [(1.25Pt-0.08th) D 2 0.785]– W3 1.5倍计算破坏压力① [(1.5Pf-0.08th) D 2 0.785]– W3 其中： D:罐直径,m; P:设计压力,kPa; P t :试验压力,kPa; Pf:破坏压力,kPa; th:顶板厚度,mm; Mw:罐底风弯矩,N-m; Ms:罐底地震弯矩,N-m; W1:腐蚀后壳体固定载荷和作用在壳体上的罐顶的固定载荷（罐顶板除外）,N； W2:腐蚀后壳体固定载荷和作用在壳体上的腐蚀后罐顶的固定载荷,N； W3:腐蚀前壳体固定载荷和作用在壳体上的腐蚀前罐顶的固定载荷（罐顶板除外）,N； 注：① 该工况仅用于附录A1.3 荷载工况 净提升力 N 设计压力 -100343.20 风载荷 -131151.44 地震载荷 701192.45 设计压力加风载荷 -34524.42 设计压力加地震载荷 797819.46 试验压力 -77025.76 Page 9 of 9 2013-7-9file://D:\Program Files\PV Desktop\User\TanF2.tmp