储罐设计计算

储罐设计计算1.设计基本参数：设计规GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计》设计压范：P2000Pa-490Pa设计温力：T70°C设计风度：ω500Pa压：0设计雪压P350Pax附加荷P1200Pah地震烈载：7度0.1Ⅱ类第一组罐壁内度：D14m罐壁高径：H16m1充液高度：H16m液体比度：ρ0.92罐顶半重：Rs14m焊缝系径：Φ0.9腐蚀裕数：C0mm2钢板负偏量：C0.3mm差：12.罐壁分段及假设壁厚：罐壁尺寸、材料及σ水压试验从下至上厚度设计[σ]sσ重量高度（m）材料d（MPab[σ]分段号（mm）（MPa）（MPa）t（kg））（MPa）11.512S304081372055201376220.02310S3040813720552013710365.2338S304081372055201378291.044.56S304081372055201379326.0567总重：m34202.3t3.罐壁计算：1)设计厚度计算(储存介质)：r(H-0.3)Dt=4.9+C1+C2d[s]j计算结d果：第1页计算壁厚名义厚度t从下至上计算液位高n分段数度H（m）t（mm）d（mm）1168.318214.57.616311.56.01448.54.51257.5#DIV/0!1066#DIV/0!873#DIV/0!62)水压试验厚度计算：(H-0.3)Dt=4.9t[s]jt计算结果：从下至上计算液位高计算壁厚分段数度H（m）t（mm）t1168.73214.57.90311.56.2348.54.5657.5#DIV/0!66#DIV/0!73#DIV/0!4.罐顶计算：4.1光面球壳顶板的计算厚度：(如果不加肋板拱顶所需厚度)ths=0.42RsPower(Pw/2.2,0.5)+C2+9.15mmC1设计外载Pw=P+P+P4.98KPa注：按保守计算加上雪压值。荷hxa实际罐顶取用厚度为t=6mm本设计按加肋板结构h顶板及加强筋（含保温层）总质量md=53863kg罐顶固定载荷P3429.032aN/m4.2顶板计算4.2.1拱顶的许用外压4.2.1带肋拱顶的许用外压tt[P]=0.1Et(m)2e=18029PaoRtsm式中：第2页[Po]——带肋拱顶许用外压E——设计温度下材料的弹性模量MPat191000Rs——拱顶球面半径；14000mmte——顶板有效厚度5.7mmt——带肋顶板的折算厚度mt3+2t3+t3t=31me2m=18.18mmm4t——纬向肋与顶板的折算厚度1méhbh2htt2t3ùt3=12ê11(1+1e+e)+e-nte2ú=11825.2mm1mL324121e1ë1ûh——纬向肋宽度1100mmb——纬向肋厚度110mmL——纬向肋在经向的间距11500mme——纬向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离1Lt(h+t/2)+hb(h/2)e=(h+t/2)-Se1e111=15.08mm11eLt+hbSe11L——顶板有效参与筋板组合矩的宽度1SL=1.1（2Rt）0.5=439.45mm1Ssen——纬向肋与顶板在经向的面积折算系数1bhn=1+11=1tL1.12e1sδ——经向肋与顶板的折算厚度2méhbh2htt2t3ùt3=12ê22(2+2e+e)+e-nte2ú=11825.2mm2mL324122e2ë2ûh——经向肋宽度mm2100b——经向肋厚度mm210L——经向肋在经向的间距mm21500e——经向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离2Lt(h+t/2)+hb(h/2)e=(h+t/2)-se2e222=mm22eLt+hb15.082e22L——顶板有效参与筋板组合矩的宽度2SL=1.1（2Rt）0.5=439.45mm2Ssen——经向肋与顶板在经向的面积折算系数2bhn=1+22=1.122tLe2s4.2.2带肋拱顶的稳定性验算拱顶载荷P=Pw4979N/m2第3页拱顶许用180292外压[P]:N/m0∵[P0]＞P，故满足稳定性要求，合格5.罐顶与罐壁的连接计算：5.1.几何参数计算(如图)角钢规∠50×50×5罐顶与角格：B20mm钢连接位罐外半径Rc7000mm罐壁连接有效宽度W=0.6（Rt）0.5119.85mmcce罐顶连接有效宽度W=Min[0.3（Rt）0.5,300]84.63mmhθ2e罐顶与罐壁连接处,罐顶切线与水平面夹角30.09°=arcsin((Rc+B)/Rs)=罐顶与罐R=R/sinθmm壁连接处2c13960.11到罐中心5.2.罐顶与罐壁连接罐顶与罐壁连接处的有效截面积（按A.3.2）D2(P-0.08t)A1=h=1.1tgq614.75mm2注：此处的设计压力应为设计内压，不可等同于按液柱所确定的设计压力。罐顶与罐壁连接处的有效截面积（按7.5.3）A2=4.6DR899.0322mm罐顶与罐壁连接处的实际截面积（按图7.1.5确定）Aa=1640.51mm2实际截面积大于所需有效截面积，满足设计要求注：如果Aa≥mg/（1415tgθ）=2t409.14mm顶部应设置通气装置罐顶与罐壁连接处发生屈曲破坏压力（按设计压力P计算）P=1.6P-0.047t=Qh3.20KPa其中：g=9.81m/s2满足连接要求6.风载荷及地震载荷计算6.1.风载荷计算：6.1.1.顶部抗风圈计算顶部抗风圈所需的最小截面模数W=0.083D2Hω179.6cm3z1k第4页风载荷值ω=βμμωkzss00.690KPaω—基本风压值(＜300时取300Pa)0.500KPa0βz—高度Z处的风振系数，油罐1.00取μs—风荷载体型系数，取驻点值1.00μz—风压高度变化系数，1.38按6.4.9的规定选用。顶部抗风圈的实际截面模数W=500.00cm3按图实际尺寸计算（近似为T型钢计算）∵W>Wz故满足要求6.1.2.中间抗风圈计算罐壁筒体的临界压2.5Dt[P]=16.48min=cr#NUM!KPaHEDt=5.7mmminH=∑H#NUM!mEei=H——罐eiH壁各段当=Heii（t/t）2.5罐壁各段mini当量高度实际高度有效壁厚当量高度Hei罐壁段号Hi（m）ti（mm）（m）11.511.70.25239.70.79337.71.4144.55.74.5050-0.3#NUM!60-0.3#NUM!70-0.3#NUM!罐壁设计外压：P=2.25ω+q=0k2.1405KPaq---罐顶呼吸阀负压设定值的1.2倍0.59KPa#NUM!如果：P＞[P]≥P/2应设置1个中间抗风圈于H/2处。0Cr0EP/2＞[P]≥P/3应设置2个中间抗风圈于H/3，2HE/3处。0Cr0EP/3＞[P]≥P/4应设置3个中间抗风圈于HE/4，2HE/4，3HE/4处。0Cr0以此类推6.2.地震载荷计算：第5页6.2.1.地震作用下罐壁底产生的最大轴向应力15.94133MPa竖向地震影响系数C（7，8度地震区取1；9度地震区取1.45）v1罐底部垂N1=（m+m）g0.8639206MN直载荷dt罐壁横截面积（其中t为底部罐壁有效厚度）A1=πDt0.5145929m2翘离影响取C1.4L底部罐壁系数Z1=πD2t/41.8010751m3断面系数总水平地震力在罐底部产生的地震弯矩M=0.45QHMN.mL018.348435总水平地震力在罐底部产生的水平剪力Q=10-6CαYmg2.5483937MN.m0z1综合影响C一般取0.4z地震影响系数（据系数Tc，Tg，αmax按图D.3.1选α=0.45取）储液耦连振动基本周期T=KH（R/δ）0.5=0.1319782scc3储罐内半径R=D/27m耦连振动周期系数（据D/H按D.3.2选取）Kc0.000432距底板1/3高度处罐壁有效厚度δ0.0192m3最大地震影响系数αmax=0.45罐体影响Y一般取1.1系数1产生地震作用力的等效储液质量m=mFr1311995.4kg1罐内储液m=0.25ρπD2H2265967.9kg总质量1动液系数（由D/H，查D.3.4确定）Fr0.579其中：D/H0.8756.2.2.罐壁许用临界应力[σ]=0.15Et/DMPacr25.05576E-----设计温度下材料的弹性模量199875MPat------罐底0.0117m圈壁板有6.2.3.应力校核条件σ1＜[σcr]合格6.2.4.罐内液面晃动高度计算：罐内液面晃动高度h=1.5αRmv0.447985地震影响系数（据Tw，αmax按图D.3.1选取）α0.042665反应谱特征周期（按表D.3.1-1）Tg0.35s储液晃动Tw=KsD0.54.0971148s基本周期晃动周期系数（据D/H按表D.3.3选取）Ks=1.0957.地脚螺栓（锚栓）计算第6页7.1地脚螺栓参数：地脚螺栓直径：M56mm地脚螺栓d50.67mm根径：1地脚螺栓圆直径：D24.256mb地脚螺栓个数：n48个地脚螺栓许用应力：σ235MPas7.2罐体抗提升力计算：7.2.1.空罐时，1.5倍设计压力与设计风压产生的升举力之和：N=1.5PπD2/4+N831152N1w空罐时，设计压力与地震载荷产生的升举力之和N=PπD2/4+Ne8511171N2设计风压产生的升举力N=4M/Dwwb369338N设计风压产生的风弯矩M=ωAH’w0H2239667N.m地震载荷产生的升举力N=Aσe8203294NA=H'D2迎风面积H250.42mH'=H+H罐体总高1g17.89m拱顶高度Hg=Rs(1-COSθ)1.89m7.2.2.空罐时，1.25倍试验压力产生的升举力之和：N=PπD2/4384845N3t罐体试验压力P=1.25Pt2500.00Pa7.2.3.储液在最高液N=1.5PπD2/4738841N4Q7.3地脚螺栓计算：7.3.1.罐体总的锚固力为7.2.1，7.2.2.，7.2.3所计算升举力中的最大值N=Max[N，N，N，N]N12348511171罐体总重量W=（m+m）gNtd863921W＜N，由于罐体自重不能抗倾覆力，故需要设置地脚螺栓7.3.2.单个地脚螺栓所承受的载荷：N=N/n-W/nbdd159318N每个地脚螺栓的承压面积：A=2016.47mm2单个地脚σ=N/A=79.01MPa螺栓应b7.4.地脚螺栓（锚栓）校核条件：σ＜2/3σs，合格第7页