20万立方米LNG储罐设计

五、混凝土外罐结构设计
外罐设计方法 在混凝土外罐设计中，使用两种分析方法对混凝土外罐进行设计。第一种为 线性分析，在载荷作用效应组合的基础上，对结构配筋后的承载能力极限状 态（ULS）和正常使用极限状态（SLS）进行验算。第二种为非线性分析，用 来验算特殊设计状态，主要涉及大泄漏状态及外部火灾状态。 对于线性分析，应遵循以下各项： 1) 使用有限元软件建立混凝土外罐的计算模型。通过该模型，可以得到作用 于储罐的各种荷载工况所引起的构件截面内力。 2) 根据构件截面预估配筋方案相同的原则，将几何构件分为不同的设计组。 3) 分析所有SLS和ULS组合中的各设计状态所引起的构件内力。从这些作用组 合中，归纳出每个设计组的内力包络图。 4) 将提取的构件内力验算构件截面配筋方案是否满足相关设计标准 对于一些特殊的设计状态，线性分析方法的误差较大，不能真实地反映结 构的受力状态，这时将使用非线性分析来进行结构分析。
β max
β max (T2 / T )γ
T ≤ 0.04s 0.04s < T ≤ T1
T1 < T ≤ T2 T2 < T ≤ 6.0s
地表水平向地震影响系数
超越概率（50年） Amax(gal)
T1(sec)
T2(sec)
βmax
10%(OBE)
145
0.20
0.80
2.5
2%(SSE)
230
主要业务领域
寰球公司简介
LNG与离岸工程业绩
EPC类
完工时间 2016
项目名称 江苏LNG接收站项目（二期）
2015 2014 2014 2013 2012 2011 2011 2009 2006 2004 2003 1999 1996
唐山LNG项目接收站应急调峰工程 南通港呂四港区广汇能源LNG分销转运站项目
地表水平向地震影响系数
超越概率（50年） OBE SSE
PGA (g) 0.1
0.225
αmax(g)
0.24 0.50
T1 (s) 0.1 0.1
Tg (s) 0.45 0.50
四、场地反应谱
反应谱的确定
比较表上述两个表可知，地震安全评估报告提供的水平向反应谱大于规范
规定的反应谱，设计时应选择地震安全评估报告提供的反应谱。
0.20
1.10
2.6
γ
αmax(g)
1.2
0.370
1.2
0.610
当阻尼比不等于5%时, 用于OBE和SSE计算的反应谱应进行修正，其修正 系数应按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的要求来进行。
四、场地反应谱
规范提供的反应谱
依据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010及《江苏LNG项目储罐区详勘岩土工
T ≤ 0.04 0.04 < T ≤ T1
T1 < T ≤ T2 T2 < T ≤ 5T2 5T2 < T ≤ 10.0
γ = 0.9 + (0.05 − ξ ) /(0.3 + 6ξ )
η1 = 0.02 + (0.05 − ξ ) /(4 + 32ξ ) η2 = 1.0 + (0.05 − ξ ) /(0.08 +1.6ξ )
γ = 1.2 + (0.05 − ξ ) /(0.3 + 6ξ )
η1 = 0.02 + (0.05 − ξ ) /(14 + 32ξ )
η2 = 1 + (0.05 − ξ ) /(0.08 + 1.6ξ )
四、场地反应谱
反应谱的确定 由于SSE谱值不应大于两倍的OBE反应谱的谱值，故对上式描述的反应谱曲 线应进行检查并修正，当SSE曲线纵坐标值大于2倍的OBE曲线纵坐标值时，应 取2倍的OBE曲线纵坐标值为修正后的SSE曲线的纵坐标值，经修正后的设计反 应谱曲线见图
三、规范标准
三、规范标准
三、规范标准
三、规范标准
三、规范标准
四、场地反应谱
地震安全评估报告提供的反应谱
根据“江苏LNG工程场地地震安全性评价报告”，5%阻尼比的反应谱可用下式
表示:
Sa (T ) = Amax ⋅ β (T )
1
β (T )
=
1 + (β max
− 1)
T − 0.04 T1 − 0.04
一期工程已建成3座有效容积16万立方米的LNG储罐 ，二期工程新建1座存储容积达22.3万立方米，有效容积 为20万立方米全容式LNG储罐。这是目前国内单罐罐容 最大的LNG储罐。
一、项目简介
江苏LNG接收站鸟瞰图
一、项目简介
项目由中国寰球工程有限公司EPC总承包完成。 设计、采购、内罐施工、开车、管理：寰球公司 外罐施工：上海电建 2010,10~2014,9 20万方LNG储罐设计和建造研发 部分设计验证：韩国KOGAS 2013,9,6 桩基施工开始 2015,3,8 气顶升完成 2016,7,4 水压试验完成 2016,11,3 建立目标液位，投百度文库成功 施工历时：近38个月
中国寰球工程公司
CHINA HUANQIU CONTRACTING &ENGINEERING CORP.
20万立方米LNG储罐设计
公司结构专业副总工程师 郑建华 2016年12月
寰球公司简介
中国寰球工程有限公司成立于1953年，2005年加入中国石油
天然气集团公司。是以技术为主线，设计为龙头，集研发、咨询、设计、 采购、施工、开车指导等多功能于一体的国际工程公司，是智力密集、 技术密集的科技型大型国有骨干企业。年营业额约160亿元人民币。
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
第 十 三 带 板 的 安 装
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
一、项目简介
二、储罐简介
江苏20万立方米的LNG储罐为全包容式LNG储罐。9%Ni钢制内 罐、9%Ni钢制热角保护罐、铝合金吊顶、16MnDR钢衬板、预 应力混凝土外罐。
三、规范标准
国内标准
GB/T 20368-2012 液化天然气(LNG)生产、储存和装运NFPA 59A GB/T 26978-2011 现场组装立式圆筒平底钢质液化天然气 储罐的设计与建造- EN 14620 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范（含2016年局部修订） GB 51081-2015 低温环境混凝土应用技术规范 GB 51156-2015 液化天然气接收站工程设计规范
桩直径
1.4
桩基根数
401
储罐的设计寿命
50
单位 m m m m3
kg/m3 ℃ m m
kPaG kPaG
m m
m
年
二、储罐简介
混凝土外罐的主要尺寸
三、规范标准
国际标准
EN 14620 Design and production of on-site manufacturing of steel tank with vertical cylinder and flat base for liquid gas's refrigeration storage under working temperature 0℃～-165℃ NFPA 59A Production, storage and handling of liquefied natural gas EN 1473 Device and equipment of liquefied natural gas Design of landbound equipment API 620-2013 Design and Construction of Low-pressure Storage Tanks EN 1991-4:2006 Actions on structures. Silos and tanks EN 1992-1-1:2004 Design of concrete structures. General rules and rules for buildings EN 1998-4:2006 Design of structures for earthquake resistance. Silos, tanks and pipelines ACI 318 Code for reinforced concrete buildings ACI 376M-11 Code Requirements for Design and Construction of Concrete Structures for the Containment of Refrigerated Liquefied Gases
二、储罐简介
部位
内罐
LNG 数据 热角保护 操作条件 底部保冷
外罐 基础 设计寿命
储罐基本设计参数
项次
参数
直径 高度 最高设计液位
84.2 40.23 38.92
净容量
200,000
液体密度 最低设计温度 直径 高度（从底板顶算） 最低设计压力 最高设计压力 厚度 大泄漏液位 基础类型
480 -170 86.07 5.0 -0.5 29 0.717 37.92+0.717 电伴热低承台桩基础
目录
1
项目简介
2
储罐简介
3标准 规范标准
4
场地反应谱
5
混凝土外罐结构设计
6
9Ni%钢内罐设计
一、项目简介
江苏LNG项目接收站二期工程在一期工程内预留位 置进行扩建，扩建后总规模达到650×104t/a。本工程位 于江苏省如东县西太阳沙洲的人工岛上，西距小洋口港 约 30km、东 南 距 吕泗港约 50km、西南距 如东县城约 32km。
山东泰安天然气液化项目 唐山LNG接收站项目（一期）
陕西安塞天然气液化项目 大连LNG接收站项目（一期） 江苏LNG接收站项目（一期）
天津大沽乙烯接收站项目 深圳大鹏LNG接收站项目
广西钦州LPG储运站 湛江米克化能液氨（LPG）储运站
张家港LPG罐区 深圳华安LPG储运站
规模 300万吨/年 1×200,000m3LNG储罐 1×160,000m3LNG储罐 2×50,000m3LNG储罐 60万吨/年 350万吨/年 50万吨/年 300万吨/年 350万吨/年 30,000 m3 LEG储罐 370万吨/年 2x40,000 m3低温罐 2x30,000 m3低温罐 2x30,000 m3低温罐 2x80,000 m3低温罐
程勘察报告》，本项目场地抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.10g，
属设计地震第一组，场地土为中软场地土，场地属Ⅲ类建筑场地，设计特征周
期0.45s，其水平地震反应谱为:
[0.45 + T (η2 − 0.45) / 0.1]α max
[ ]
α
=
η2α max η2 (Tg / T )γ α max
五、混凝土外罐结构设计
外罐结构计算模型
混凝土外罐是由圆形底板、圆柱形预应力罐壁和穹形罐顶组成的超静定 结构，其受力状况比较复杂，既要承受施工阶段荷载、正常操作荷载、风荷 载、预应力和试水试压等正常作用工况，还要承受外部爆炸荷载、飞行物冲 击、地震、外部火灾和内罐泄露等异常作用工况，因此，在对混凝土外罐进行 工程设计时，无法通过简单的分析获得各个工况下的力学特性，从而必须借 助有限元方法来对其进行大量的数值分析。
当采用《建筑抗震设计规范》提供的修正系数时，在长周期处会出现不同阻
尼比曲线的交叉，故对不同的阻尼比反应谱，应对规范提供的上述参数公式进
行修正，修正后的结果为：
1
β
(T
)
=
(1
+
(η2 βmax
−1)
T T1
η2 β max
η2βmax (T2 / T
− −
)γ
0.04 0.04
)
βmax (η2 0.2γ −η1(T − 5T2 ))
η2 ⋅ 0.2γ −η1(T − 5Tg ) α max
0 ≤ T ≤ 0.1 0.1 ≤ T ≤ Tg Tg ≤ T ≤ 5Tg 5Tg ≤ T ≤ 10
γ = 0.9 + (0.05 − ξ ) /(0.3 + 6ξ )
η1 = 0.02 + (0.05 − ξ ) /(4 + 32ξ )
η2 = 1.0 + (0.05 − ξ ) /(0.08 +1.6ξ )
二、储罐简介
保冷系统设置为： 在内罐罐底与外罐底板之间铺设硬质泡沫玻璃保冷块； 在硬质泡沫玻璃保冷块与外罐罐壁或与钢筋混凝土环梁的交界处 用玻璃纤维进行隔离； 内罐顶部做一层铝吊顶，吊顶上面铺设珍珠岩； 在铝吊顶和内罐顶的交界处用弹性毯进行密封； 在内罐罐壁与外罐罐壁之间的环形空间内依次铺设弹性毯和珍珠 岩进行保冷； 在外罐罐壁与底板相交的底部5米范围内设置一道由泡沫玻璃保冷 块和含镍元素9%的低温钢板构成的边角保护系统。