最新固体料仓设计计算

固体料仓设计计算
6 设计计算
固体料仓的校核计算按以下步骤进行：
a) 根据地震或风载的需要，选定若干计算截面（包括所有危险截面）。

b) 根据JB/T 4735的相应章节，按设计压力及物料的特性初定仓壳圆筒及
仓壳锥体各计算截面的有效厚度δe 。

c) 按6.1～6.18条的规定依次进行校核计算，计算结果应满足各相应要
求，否则需要重新设定有效厚度，直至满足全部校核条件为止。

固体料仓的外压校核计算按GB 150的相应章节进行。

6.1 符号说明 A —— 特性纵坐标值，mm ；
B —— 系数，按GB 150确定，MPa ；
C —— 壁厚附加量，C =C 1+C 2，mm ；
C 1 —— 钢板的厚度负偏差，按相应材料标准选取，mm ； C 2 ——
腐蚀裕量和磨蚀裕量，mm ；
腐蚀裕量对于碳钢和低合金钢，取不小于1 mm ；对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，取为0；对于铝及铝合金，取不小于1 mm ；对于裙座壳取不小于2 mm ；对于地脚螺栓取不小于3 mm ；
磨蚀裕量对于碳素钢和低合金钢、铝及铝合金一般取不小于1mm ，对于高合金钢一般取不小于0.5mm 。

D i —— 仓壳圆筒内直径，mm ； D o —— 仓壳圆筒外直径，mm ；
E t —— 材料设计温度下的弹性模量，MPa ；
F f —— 物料与仓壳圆筒间的摩擦力，N ；
F k1 —— 集中质量m k 引起的基本震型水平地震力，N ； F V —— 集中质量m k 引起的垂直地震力，N ； F Vi —— 集中质量i 引起的垂直地震力，N ； 00-V F ——
料仓底截面处垂直地震力，N ；
I I V F -—— 料仓任意计算截面处垂直地震力，仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项，N ；
g —— 重力加速度，取g =9.81m/s 2； H —— 料仓总高度，mm ； H o —— 仓壳圆筒高度，mm ； H c —— 仓壳锥体高度，mm ；
H i ——
料仓顶部至第i 段底截面的距离，mm ；
h —— 计算截面距地面高度（见图3），mm ； h c —— 物料自然堆积上锥角高度（见图7），mm ；
h i —— 料仓第i 段集中质量距地面的高度（见图3），mm ；
h k —— 任意计算截面I －I 以上集中质量m k 距地面的高度（见图3），mm ； h W —— 料仓计算截面以上的储料高度（见图7），mm ； I I E M -—— 任意计算截面I －I 处的基本振型地震弯矩，N·mm ； 00-E M —— 底部截面0－0处的地震弯矩，N·mm ； e M ——
由偏心质量引起的弯矩，N·mm ；
I
I w M -—— 任意计算截面I －I 处的风力弯矩，N·mm ；
00-w M —— 底部截面0－0处的风力弯矩，N·mm ； I I M -m ax —— 任意计算截面I －I 处的最大弯矩，N·
mm ； 00m ax -M —— 底部截面0－0处的最大弯矩，N·
mm ； m c —— 仓壳锥体质量与仓壳锥体部分所储物料质量之和，kg ；
m min —— 料仓最小质量，kg ；
m t —— 单位面积的仓壳顶质量与附加质量之和，kg ； m o —— 料仓操作质量，kg ； m 05 —— 料仓储料质量，kg ； p —— 设计压力，MPa ； p o —— 设计外压力，MPa ；
I I h p -——
物料在仓壳圆筒计算截面I －I 处产生的水平压力，MPa ；
I I v p -—— 物料在仓壳圆筒计算截面I －I 处产生的垂直压力，MPa ；
a a h p -—— 物料对仓壳锥体计算截面a －a 处产生的水平压力，MPa ； a a n p -—— 物料对仓壳锥体计算截面a －a 处产生的法向压力，MPa ；
a a v p -—— 物料对仓壳锥体计算截面a －a 处产生的垂直压力，MPa ；
II II n p -—— 物料对仓壳锥体大端II －II 处产生的法向压力，MPa ；
II II v p -—— 物料在仓壳锥体大端II －II 处产生的垂直压力，MPa ；
q o ——
基本风压值，见GB 50009，或按当地气象部门资料，但均不应小于300 N/m 2；
q w ——
基本雪压值，N/m 2。

对我国主要地区，q w 可从GB 50009中选取。

当表中查
不到时，可向当地气象部门咨询或取 q w
=300 N/m 2 。

当料仓露天建在山区
时，应将上述雪压值乘以系数1.2。

R eL —— 常温下材料屈服点，MPa ；
[]t R —— 设计温度下材料的许用应力，MPa ； T 1 —— 料仓基本自振周期，s ； W e —— 地震载荷，N ； W s —— 雪载荷，N ；
ρ—— 物料堆积密度，kg/m 3；
e δ—— 仓壳圆筒或仓壳锥体的有效壁厚，mm ；
ei δ—— 各计算截面设定的仓壳圆筒或仓壳锥体的有效壁厚，mm ；
t δ—— 仓壳顶的有效壁厚，mm ；
θ—— 仓壳锥体的半顶角，（°
）； φ—— 焊接接头系数；
μ—— 物料与料仓壳体间的摩擦系数；
f σ—— 物料与料仓壳体间摩擦产生的应力，MPa ； z σ—— 组合轴向应力，MPa ； θσ—— 周向应力，MPa ； ∑σ—— 组合应力，MPa ；
ψ—— 松散物料内摩擦角的最小值，（°
）； ψ’—— 松散物料与壳体壁面的摩擦角，（°）。

6.2 料仓的结构类型
料仓壳体结构主要有拱顶式和锥顶式。

6.3 料仓质量计算
料仓的操作质量按式（7）计算：
e a o o o o o o m m m m m m m m ++++++=54321 (7)
式中：m o —
— 料仓的操作质量，kg ；
m o 1 —— 仓壳（包括支座）质量，kg ； m o 2 —— 内件质量，kg ；
m o 3 —— 保温、防护材料质量，kg ； m o 4 —— 平台、扶梯质量，kg ；
m o 5 —— 操作时料仓内物料质量，kg ；
m a —— 人孔、接管、法兰及仓壳顶安装的附件质量，kg ； m e —— 偏心质量，kg 。

料仓的最小质量按式（8）计算：
e a o o o o m m m m m m m +++++=4321min (8)
6.4 自振周期
6.4.1 直径、厚度相等的料仓的基本自振周期
直径、厚度相等的料仓其基本自振周期应按式（9）计算：
3
3
1103390-⨯=i
e t o D E H m H
.T δ (9)
6.4.2 2
图2 多质点的体系示意图
32113
1331
110)()(8.114-=--==⨯-=∑∑∑n
i i t i i n i i t i i i n
i i I E H I E H H h m T (10)
式中：t i E 、t i E 1-——
第i 段、第i-1段仓壳材料在设计温度下的弹性模量，MPa ；
m i —— 第i 段的操作质量，kg ；
I i 、I i-1 —— 第i 段、第i-1段仓壳截面惯性矩，mm 4。

仓壳圆筒段： 8
)(3ei
ei i i D I δδπ+=
............................................................
（11）
仓壳锥体段： )
(422if ie ei
if ie i D D D D I +=
δπ ………………………………………..
（12）
式中：D ie ——
锥壳大端内直径，mm ；
D if —— 锥壳小端内直径，mm ； 6.5 地震载荷 6.5.1 水平地震力
任意高度h k （见图3）的集中质量k m 引起的基本振型水平地震力按式（13）计算：
g m F k k k 111ηα= (13)
式中：
1k F ——
集中质量m k 引起的基本振型水平地震力，N ；
k m —— 距地面k h 处的集中质量，kg ；
1α—— 对应于料仓基本自振周期T 1 的地震影响系数α值；
α—— 地震影响系数，查图（4），曲线部分按图中公式计算。

m ax α—— 对应于设防烈度的地震影响系数最大值，见表18；
表18 对应于设防烈度的地震影响系数最大值m ax α
1k η—— 基本振型参与系数；
∑∑===
n
i i
i n
i .i
i .k
k h
m h
m h
1
3151511η (14)
T g —— 各类场地土的特征周期，见表19 。

表19 场地土的特征周期T g
ζ
——
阻尼比。

固体料仓取 ζ=0.02；
1η—— 直线下降段下降斜率的调整系数，按式（16）计算：
()8
05.002.01ζη-+=
(16)
2η —— 阻尼调整系数，按式（17）计算：
ζ
ζ
η7.106.005.012+-+
= (17)
6.5.2 垂直地震力
设防烈度为8度或9度区的料仓应考虑上下两个方向垂直地震力的作用，如图5所示。

料仓底截面处总的垂直地震力按式（18）计算：
g m F eq v v max 00α=-... .. (18)
式中：m ax v α——
垂直地震影响系数最大值，取max max 65.0αα
=v ；
eq m —— 料仓的当量质量，取o eq m m 75.0=，kg 。

任意质量i 处所分配的垂直地震力按式（19）计算。

∑=-=n
k k
k v i i vi h m F h m F 1
00（i =1，2，……n ） …………….………………（19） 任意计算截面I-I 处的垂直地震力按式（20）计算。

n
料仓任意计算截面I-I 的基本振型地震弯矩按式（21）计算（见图3）：
∑=--=n
i
k k k I I E
h h F M
)(1 (21)
直径、厚度相等的料仓的任意截面I －I 和底截面0－0的基本振型地震弯矩分别按式（22）和式（23）计算：
)41410(17585.35.25.35
.201h h H H H
g
m M I I E +-=
-α …………….………（22） gH m M E 010035
16
α=
- …………………………………….（23） 6.6 风载荷 6.6.1 水平风力
两相邻计算截面间的水平风力按式（26）计算：
601110211110-⨯=D l f q K K P ..........................................（24） 602220221210-⨯=D l f q K K P .......................................（25） 6002110-⨯=i i i i i D l f q K K P .. (26)
式中：1P , 2P ,……, i P ——
料仓各计算段的水平风力，N ；
D 01, D 02, ……, D 0i —— 料仓各计算段的外径，mm ；
i f —— 风压高度变化数系，按表20选取： H it —— 料仓第i 段顶截面距地面的高度, m ； K 1—— 体型系数，取K 1=0.7；
K 21, K 22 ,……, K 2i —— 料仓各计算段的风振系数，当料仓高度H≤20m 时，取K 2i
=1 .70，当H ＞20m 时，按式（27）计算：
i
zi
i i i f K Φ+
=νξ12 (27)
i ξ—— 脉动增大系数，按表21选取；
i v —— 第i 段脉动影响系数，按表22选取；
zi Φ—— 第i 段振型系数，根据h it / H 由表23选取； i l —— 第i 计算段长度（见图6）, mm ；
表20 风压高度变化系数i f
ξ表21 脉动增大系数
i
表22 脉动影响系数 i ν
表23 振型系数 zi Φ
6.6.2 风弯矩
料仓任意计算截面I －I 处的风弯矩按式（28）计算：
++++++=
+++++-)2
()2(221211i i i i i i i i i I I w l
l l P l l P l P M ………………（28） 料仓底截面为0－0处的风弯矩按式（29）计算：
++++++=
-)2
()2(232132121
10
0l l l P l l P l P M w (29)
偏心质量引起的弯矩按式（30）计算：
ge m M e e = (30)
式中 e ——偏心质量重心至料仓中心线的距离，mm 。

6.8 最大弯矩
料仓任意计算截面I －I 处的最大弯矩按式（31）计算：
⎪⎩⎪⎨⎧+++=----e
I
I W I
I E e I I w I
I M M M M M M 25.0max 取其中较大值 ….…………………（31） 料仓底部截面0－0处的最大弯矩按式（32）计算：
⎪⎩⎪⎨⎧+++=----e
W E e w M M M M M M 0
00
0000
0max 25.0 取其中较大值 ….…………………（32） 6.9 物料对仓壳圆筒的作用力 6.9.1 特性纵坐标系数
特性纵坐标系数A ，其值按式（33）计算：
3
)
2
45(42c
i
h tg tg D A --'=
ψ
ψ ……………………………………（33） ψtg D h i
c 6
=
(34)
6.9.2 物料对仓壳圆筒的垂直压应力
物料对仓壳圆筒任意截面I －I 处产生的垂直方向压应力v p ，见图7，其值按式（35）计算：
91103)1(---⨯⎥⎦⎤⎢⎣
⎡++=c w w I
I v
h A h
h g p ρ (35)
6.9.3 物料对仓壳圆筒产生的水平压应力
物料对仓壳圆筒任意计算截面I －I 处产生的水平压应力h p ，按式（36）计
算：
9
210)1(14---⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+-'=
A h tg gD p w i I I h ψρ (36)
6.9.4 物料与仓壳圆筒间的摩擦力
在计算截面I －I 以上，产生于仓壳圆筒表面的摩擦力按式（37）计算：
92
210)
(4--⨯+=
A h gh D F
w w i I
I f
ρπ (37)
式中： I I f F - —— I －I 截面上仓壳圆筒表面的摩擦力，N 。

6.10 雪载荷
仓壳顶的雪载荷W s 按式（38）计算：
62104
-⨯=
w
o s q D W π (38)
6.11 仓壳圆筒应力计算
6.11.1 仓壳圆筒轴向应力计算
仓壳圆筒任意计算截面I －I 处的轴向应力分别按式（39）、式（40）、式（41）及式（42）计算：
设计压力产生的轴向应力：
I
I ei
i
I I z pD --=
δσ41 …….……………………………………（39） 式中：I
I ei -σ—
—
设计压力在计算截面I －I 处产生的轴向应力，MPa ； ei δ—— 仓壳圆筒计算截面I －I 处的有效厚度，mm 。

物料与仓壳圆筒间摩擦力产生的轴向应力：
I
I ei
i I
I f I I z D F ---=
δπσ
2
(40)
式中：I
I z -2σ—
—
摩擦力在计算截面I －I 处产生的轴向应力，MPa 。

最大弯矩在仓壳圆筒内产生轴向应力：
)
(324
4max
3
i o I
I o I I z D D M D -=--πσ
……………………………………（41） 式中：I
I z -3σ—
—
最大弯矩在计算截面I －I 处产生的轴向应力，MPa 。

由计算截面I －I 以上料仓壳体重及垂直地震力产生的轴向应力：
I I ei
i s
I I V I
I up
I I z D W F g m ----++=
δπσ
4
(42)
式中：I
I z -4σ—
— 壳体空重及垂直地震力在计算截面I －I 处产生的轴向应力，MPa 。

I
I up m -—— 计算截面I －I 以上的料仓壳体及附件质量，kg ，按式（43）计算：
I I aup I I up I I up I I up I I up I I up m m m m m m ------++++=4321 (43)
式中：I
I up m -1—
— 计算截面I －I 以上的料仓壳体质量，kg ； I I up m -2—— 计算截面I －I 以上的料仓内件质量，kg ；
I I up m -3—— 计算截面I －I 以上的保温、防护材料的质量，kg ； I I up m -4—— 平台扶梯质量，kg ；
I
I aup
m -—— 计算截面I －I 以上的人孔、接管、法兰及仓壳顶安装的附件质量，kg 。

6.11.2 仓壳圆筒周向应力
设计压力p 和物料的水平压应力I
I h p -在计算截面I －I 处仓壳圆筒中产生的周向应力按式（44）计算：
I
I ei
i
I
I h I
I D p p ---+=δσθ
2)( ……………………….……………（44） 式中：I I -θσ—— 由设计压力p 和物料的水平压应力h p 在计算截面I －I 处产生周向应力，MPa 。

6.11.3 应力组合 6.11.3.1 组合拉应力
组合轴向应力按式（45）计算：
I
I z I I z I I z I I z I I z ------+-=4321σσσσσ (45)
式中：I I z -σ——
组合轴向应力，MPa 。

组合拉应力按式（46）计算：
I I I I z I I I I z I I zL -----++=θθσσσσσ22)()( (46)
式中：I
I zL -σ—
—
组合拉应力，MPa 。

6.11.3.2 组合压应力
组合压应力按式（47）计算：
I I z I I z I I z I I z I I zA --------=4321σσσσσ (47)
式中：I
I zA -σ—
—
组合压应力，MPa 。

6.11.4 应力校核
仓壳圆筒任意计算截面I －I 处的组合拉应力与组合压应力分别按式（48）及式（49）校核：
组合拉应力： []φt
I
I zL
σσ<- (48)
组合压应力： []er I
I zA σσ<-…………….……………………………
（49）
[][]
⎩⎨
⎧=t o o er R K B
K σ 取其中较小值 ………………….（50） 式中：[]er σ——
仓壳圆筒材料的许用轴向压应力，MPa ，按式（50）确定：
K o —— 载荷组合系数，取K o =1.2。

6.12 仓壳锥体应力
6.12.1 仓壳锥体任意截面上的应力计算 6.12.1.1 仓壳锥体特性纵坐标系数
仓壳锥体特性纵坐标系数A z ，其值按式（51）计算：
3
)
2
45(42zc
a a zi
z h tg tg D A --
'=
-ψ
ψ …………………………………（51） ψtg D h a a zi
zc 6
-= (52)
式中：z A —
— 仓壳锥体特性纵坐标值，mm ； a a zi D -—— 仓壳锥体计算截面α－α处的内直径，mm ；
h zc —— 物料在仓壳锥体计算截面α－α处的锥角高，mm 。

6.12.1.2 物料对仓壳锥体的垂直压应力
物料对仓壳锥体任意截面a －a 处产生的垂直方向压应力v p ，见图8，其值按式（53）计算：
91103)1(---⨯⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡++=zc z w w a
a v
h A h h g p ρ (53)
6.12.1.3 物料对仓壳锥体产生的水平压应力
物料对仓壳锥体任意计算截面a －a 处产生的水平压应力h p ，按式（54）计算：
9210)1(14---⨯⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+-'=
z w zi a a h A h tg gD p ψρ (54)
图8 物料对仓壳锥体的垂直压应力
6.12.1.4 仓壳锥体任意截面处的法向压应力
物料在仓壳锥体任意计算截面a －a 处所产生的法向压应力n p 按式（55）计算，此压应力与仓壳锥体间产生的法向压应力。

θθ22cos sin a
a h a a v a a n p p p ---+= (55)
6.12.1.5 周向应力
仓壳锥体任意截面a －a 处由设计压力p 和和垂直于其壁面的法向压应力
a
a n p -产生的周向应力按式（56）计算。

θ
δσθ
cos 2)(a
a ei a
a zi
a a n a
a D p p ----+= ……………………………………（56） 6.12.1.6 轴向应力
任意截面a －a 处由设计压力p 和物料垂直压应力a a v p -产生的轴向应力按式（57）计算：
θ
δπθδσ
cos cos 4)(a
a ei a a zi a
a c a a ei a a zi a a v a a z
D g
m D p p -------++=……………….…………（57） 式中：a a c m -—— 仓壳锥体计算截面a －a 以下的仓壳锥体质量与仓壳锥体计算截面a －a
以下的仓壳锥体所储物料质量之和，kg 。

6.12.2 组合应力
截面a －a 处组合应力按式（58）计算：
a a a a z a a a a z a a -----∑-+=θθσσσσσ22)()( (58)
6.12.3 应力校核
截面a －a 处组合应力按式（59）校核：
[]φt a
a σσ<-∑ (59)
6.13 仓壳顶计算
6.13.1 自支承式锥形仓壳顶
自支承式锥形仓壳顶适用于壳体内直径不大于5m 的料仓，见图9。

仓壳顶的有效厚度按式（60）计算，但不得小于4.5mm 。

当t δ> 6mm 时可以考虑采用加强筋结构。

C E
g m D t t i t +⨯=
-3
10sin 24.2βδ …………..………..………………（60） g
q m m m m w
t t ti t +
++=32 …….……………………………（61） 式中：1t m ——
单位面积的仓壳顶质量，kg/m 2；
2t m —— 单位面积的仓壳顶附加质量，kg/m 2； 3t m —— 单位面积仓壳顶上平均载荷，kg/m 2；
β—— 锥顶母线与其水平投影线间之夹角（见图9），一般取10о～35о。

周向应力θσ按式（63）校核：
[]φt σσθ< (63)
6.13.2 自支承式拱形仓壳顶
自支承式拱形仓壳顶的球壳内半径取料仓内直径的0.8~1.2倍, 见图10。

拱形仓壳顶球壳的有效厚度按式（64）计算，但不得小于4.5mm 。

当
t δ>6mm 时可以考虑采用加强筋结构。

C E
g
m R t
t n
t +⨯=-31010δ ……………………………（64） 式中：n R —— 拱形仓壳顶球壳内半径（见图10），mm 。

受内压拱形仓壳顶的周向应力，按式（65）计算：
t
i
pD δσθ4=
…………………..……………………（65） 周向应力θσ按式（66）校核
[]φt σσθ< (66)
6.13.3 仓壳顶加强筋
加强筋宜以仓壳顶中心为准，呈辐射状均匀并对称分布，如图11所示。

加强筋按以下步骤进行校核计算： a) 加强筋的最大弯矩
加强筋的最大弯矩按式（67）计算：
39
3max 10410
48--⨯+
⨯=
n
D W n
g
m D M i
Z t i π (67)
式中：m ax M ——
加强筋最大弯矩，N·m ；
Z W —— 集中载荷，N ；
n —— 直径方向加强筋的数量。

b) 所需加强筋截面模数按式（68）计算：
[]
3max
min 10⨯=
t
R M Z ………………………………………（68） 式中：min Z ——
所需加强筋最小截面模数，mm 3。

c) 已设定加强筋的截面模数应≥min Z 。

否则需要调整加强筋的数量或型钢
规格直到满足为止。

图11 仓壳顶加强筋结构
6.14 仓壳顶与仓壳圆筒连接处的加强结构
加强用的包边角钢与仓壳圆筒的连接可以采用对接或搭接型式，见（图12）所示。

仓壳顶与仓壳圆筒连接处的有效面积（包边角钢横截面积加上与其相连的
包边角钢自身的对接接头及包边角钢与仓壳圆筒、仓壳顶连接的焊接接头应为全焊透结构。

6.15 仓壳锥体与仓壳圆筒连接处的加强结构
仓壳锥体与仓壳圆筒连接处的加强结构形式见（图13）。

图13 仓壳锥体与仓壳圆筒连接处的加强结构
仓壳圆筒圆周方向拉力按式（70）计算：
2
)
(i
h S D p p Y += …………..…………………………（70） 式中：s Y —— 仓壳圆筒圆周方向拉力，N/mm 。

仓壳锥体母线方向拉力按式（71）计算：
θ
πθcos cos 4)(1i c i v D g
m D p p Y ++=
(71)
式中：1Y —— 仓壳锥体母线方向拉力，N/mm 。

θ
cos )(2i
II
II n R p p Y -+= (72)
式中：2Y —— 仓壳锥体圆周方向拉力，N/mm 。

θsin 12i c S n R Y B Y B Y Q -+= (73)
式中：Q —— 仓壳锥体圆周方向拉力，N ；
n B —— 仓壳锥体有效加强长度，mm ； c B —— 仓壳圆筒有效加强长度，mm 。

θ
δcos 26
.0e
i n D B = …………………………………………（74） 2
6
.0e
i c D B δ= ……………….…………………………（75） 承压圈区域内所需截面积按式（76）计算：
[]φ
σt
c Q
A =
(76)
式中：c A —— 承压圈区域内所需截面积，mm 2。

当n n c c c t B t B A +>时需要增加具有相当于)(n n c c c t B t B A +- 截面积的补强圈。

6.16 仓壳圆筒加强结构 6.16.1 仓壳圆筒设计外压
仓壳圆筒设计外压按式 （77）计算：
in i o p q f p +=025.2 (77)
式中：in p —— 料仓内部负压值，MPa 。

6.16.2 料仓许用临界外压力
料仓许用临界外压力值[]cr p 按GB 150计算：
6.16.3 加强圈个数及位置
当[]cr p ＜o p 时，需在仓壳圆筒外设置加强圈，加强圈的最少数量及其在当量仓壁上的位置，应符合表25。

6.16.4 加强圈最小截面尺寸
加强圈最小截面尺寸宜符合表26的规定。

表26 加强圈最小截面尺寸
mm
6.16.5 加强圈与仓壳圆筒的连接形式
加强圈与仓壳圆筒的连接形式按附录A 确定。

6.17 裙座
6.1
7.1 裙座壳底截面的组合应力按式（78）和式（79）校核，见图14：
[]⎩⎨⎧≤++--t
sb
v sb R K B K A F g m Z M 0200000
0max
cos )(cos 1ϕϕ ………………………（78） ⎩
⎨⎧≤++-eL sb sb e w
R B K A g m Z M M 9.0cos )3.0(cos 120max 0
0ϕϕ ……………………（79） 式中：00-V F —— 0－0截面处的垂直地震力，仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项，N ；
sb A —— 裙座壳底部截面积，mm 2；
ϕ—— 裙座半顶角，对圆柱形裙座，ϕ=0，（°）； sb Z —— 裙座壳底部截面模数，mm 3； is D —— 裙座壳底部内直径，mm ； s δ—— 裙座壳底部壁厚，mm ； 0K —— 载荷组合系数，取0K =1.2。

max m —— 料仓最大质量，如不进行水压试验，可取max m =0m ，kg 。

4/2
s is sb D Z δπ= (80)
s is sb D A δπ= (81)
6.1
7.2 裙座上较大开孔（图15）处截面h －h 组合应力按式（82）和式（83）校核：
[]⎪⎩⎪⎨⎧≤++---t
sm h h v h h o sm h h K B K A F g m Z M σϕ
ϕ020max cos )(cos 1………………………（82） ⎩⎨
⎧≤++--s
sm
h
h sm e h h w
B K A g m Z M M σϕϕ9.0cos )3.0(cos 120max ………………………（83） 式中：h h F F -—— h －h 截面处的垂直地震力，仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入
此项，N ；
sm A —— h －h 截面处裙座壳的截面积，mm 2； m b —— h －h 截面处水平方向的最大宽度，mm ； im D —— h －h 截面处裙座壳的内直径，mm ； m l —— 开孔加强管长度，mm ； h
h max M -—— h －h 截面处的最大弯矩，N·
mm ； h
h w M -—— h －h 截面处的风弯矩，N·
mm ； h
h m -0—— h －h 截面以上料仓的操作质量，kg ；
h
h max m -——
h －h 截面以上料仓的试验质量，如不进行水压试验，可取为h
h m -0，
kg ；
sm Z —— h －h 截面处裙座壳的截面模数，mm 3；
[]∑-+-=m es m m es im sm A )b (D A δδδπ2 (84)
m m m l A δ2= (85)
∑--=
)2
(4
2m es
im
m es im sm Z D b D Z δδπ
(86)
2
22
22)b ()D (
l Z m im m es m -=δ (87)
[]b
b b R b
max
73.1σδ= (90)
有筋板时（见图17）的基础环厚度：
[]b
s
b R M 6=
δ …………..……………………………（91） 无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于16 mm 。

式中：b δ—— 基础环厚度，mm ；
[]b R —— 基础环材料许用弯曲应力，MPa ； max b σ—— 混凝土基础上的最大压应力，MPa 。

⎪⎪⎩
⎪⎪
⎨⎧++±+=---b b e W b V b b A g m Z M M A F g m Z
M max 0
00
0000max max 3.0σ 取其中较大值 ….…..………（92） 其中：00-V F 仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。

矩形板计算力矩按式（93）计算：
{}Y X S M M M ,max = ...............................................（93） 2max b C M b X X σ= .................................................（94） 2max l C M b Y Y σ= . (95)
其中系数X C 、Y C 按表（27）选取。

表27 矩形板力矩X C 、Y C 计算表
6.18.2 地脚螺栓
地脚螺栓承受的最大拉应力按式（96）计算：
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧--++-+=----b v b e w E b b
e W B A F g m Z M M M A g
m Z M M 0
000000min 0025.0σ 取二者中较大值 (96)
式中：00-V F —— 0－0截面处垂直地震力，仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项，N ；
B σ—— 地脚螺栓承受的最大拉应力，MPa ； b A —— 基础环面积，mm 2；
b Z —— 基础环的截面模数，mm 3。

)(4
2
2ib ob b D D A -=π (97)
ob
ib ob b D D D Z 32)
(4
4-=
π (98)
当B σ≤0时，料仓可自身稳定，但为了固定料仓位置，仍应视具体情况，设置一定的地脚螺栓。

当B σ＞0时，料仓必须设置地脚螺栓。

地脚螺栓根径按式（99）计算：
[]214C R n A d bt
b
B +=
πσ (99)
式中：1d ——
地脚螺栓螺纹根径，mm ； 2C —— 地脚螺栓腐蚀裕量，mm ；
n —— 地脚螺栓个数，一般取4的倍数，对小直径料仓，可取n=6； []bt R —— 地脚螺栓材料的许用应力，MPa 。

6.18.3 筋板
筋板压应力按式（100）计算：
2
1l n F G G δσ=
(100)
式中：G σ——
筋板的压应力，MPa ；
F —— 一个地脚螺栓承受的最大拉力，N ； n 1 —— 对应于一个地脚螺栓的筋板个数； 2l —— 筋板宽度，mm ；
G δ——
筋板厚度，mm 。

n
A F b
B σ= ………………………………………（101） 筋板的许用压应力按式（102）或（103）计算： 当c λλ≤时
[][]v
R R G
c c ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡-=2)(4.01λλ ……………………………（102） 当c λλ>时
[][]2
)
/(277.0c G
c R R λλ= (103)
式中：[]c R ——
筋板的许用压应力，MPa ；
λ—— 细长比，按式（104）计算，且不大于250；
i —— 回转半径，对长方形截面的筋板取0.289G δ，mm ； k l —— 筋板长度，mm ；
v —— 系数，按式（105）计算；
c λ—— 临界细长比，按式（106）计算： E —— 钢板材料的弹性模量，MPa ； []G R —— 筋板材料的许用应力，MPa 。

i
l k
5.0=
λ ……………………..……………………（104） 2
)(325.1c
v λλ+
= ………………………………………（105） []G
c R E
6.02πλ=
(106)
筋板的压应力等于或小于许用压应力，即G σ≤[]G σ。

但G δ一般不小于2 / 3基础环厚度。

6.18.4 盖板
6.18.4.1 分块盖板最大应力按式（107）或式（108）计算：
无垫板时
2
323
)(c z d l Fl δσ-=
(107)
有垫板时
2
242323
)()(z c z d l d l Fl δδσ-+-=
(108)
式中：z σ——
盖板的最大应力，MPa ；
2d —— 垫板上的地脚螺栓孔直径，mm ； 3d —— 盖板上的地脚螺栓孔直径，mm ； 2l —— 筋板长度，mm ； 3l —— 筋板内侧间距，mm ； 4l ——
垫板宽度，mm ；
c δ—— 盖板厚度，一般分块厚度不小于基础环的厚度，mm ； z δ—— 垫板厚度，mm 。

6.18.4.2 环形盖板的最大应力按式（109）或式（110）计算：
无垫板时
2
323
43c
z )d l (Fl δσ-=
……….……………………………（109） 有垫板时
2
242323
)(4)(43z
c z
d l d l Fl δδσ-+-=
……..…………………（110） 式中：z σ
图18 地脚螺栓座尺寸
一般环形盖板厚度不小于基础环厚度。

盖板最大应力应等于或小于盖板材料的许用应力。

6.19 仓壳圆筒与裙座连接焊缝
6.19.1 仓壳圆筒与裙座搭接焊接接头
J －J 截面处（见图19）搭接焊接接头的剪应力按式（111）或式（112）校
a ） 圆筒形
b ） 圆锥形
图19 仓壳圆筒与裙座搭接焊接接头示意图
[]t w o w
J J v J J w J J R K A F g m Z M 8.00max ≤++--- …..……………………（111） s o w J
J max w e J J w K ..A g m Z M M .σ908030⨯≤++-- ……….……………（112） 其中J J v F -仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。

式中：w A —— 焊接接头抗剪断面面积，按式（113）计算，mm 2；
ot D —— 裙座壳顶部截面外直径，mm ；
J J v F -—— 搭接焊接接头处的垂直地震力，N ；
J J max M -—— 搭接焊接接头处的最大弯矩，N·mm ；
J J w M -—— 搭接焊接接头处的风弯矩，N·mm ；
J J max m -—— 水压试验时（或满仓时）料仓最大质量（不计裙座质量），kg ；
J J o m -——
J －J 截面以上料仓操作质量，kg ；
w Z ——
焊接接头抗剪截面模数，按式（114）计算，mm 3；
[]t
w R —— 设计温度下焊接接头的许用应力，取两侧母材许用应力的较小者，MPa 。

es ot w D .A δπ70= (113)
es ot W D .Z δ2550= (114)
6.19.2 仓壳圆筒与裙座对接焊接接头
对接焊接接头J －J 截面处（见图20）的拉应力按式（115）校核：
es it J J v J J o es
it J J D F g m D M δπδπ-----2max 4≤0.6[]t w o R K ………….………………（115） 其中J J v F -仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。

式中：it D —— 裙座顶截面的内直径，mm 。

a ） 圆筒形
b ） 圆锥形
图20 仓壳圆筒与裙座对接焊接接头示意图
6.20 耳式支座
耳式支座按JB/T 4725标准选用及校核。

6.21 环座式支座
6.21.1 刚性环耳式支座组合截面的惯性矩
刚性环、垫板与料仓筒体的组合截面（见图21）。

图21 刚性环、垫板与壳体的组合截面图
料仓筒体和支座垫板圆筒的有效加强宽度按式（116）及式（117）计算：
e o e o s D .D .L δδ115502=⨯= .......................................（116） 1111115502δδD .D .L i s =⨯= (117)
式中：s L —— 料仓筒体有效加强长度，mm ；
si L —— 垫板圆筒有效加强长度，mm ；
1D —— 垫板圆筒外径，mm ；
1δ—— 垫板圆筒有效厚度，mm 。

组合截面的惯性轴X —X 距刚性环外缘的距离a 按式（118）计算：
s
e si e s si L L T B B L B L B T B a ⋅+⋅+⋅++⋅++⋅+⋅⋅=δδδδδδδ11111)21()21(21 ……..…….（118） 式中：a —— 组合截面的惯性轴X —X 距刚性环外缘的距离，mm ；
B —— 刚性环宽度，mm ；
T —— 刚性环厚度，mm ；
组合截面的惯性矩按式（119）计算：
321I I I I I i ++=∑= (119)
式中：I ——
组合截面的惯性矩，mm 4； 1I ——
刚性环对于惯性轴X —X 的惯性矩，按式（120）计算，mm 4； 1a ——
刚性环中心对于惯性轴X —X 的距离，mm ； 2I ——
垫板有效加强段对于惯性轴X —X 的惯性矩，按式（121）计算，mm 4； 2a ——
垫板中心对于惯性轴X —X 的距离，mm ； 3I ——
仓壳圆筒有效加强段对于惯性轴X —X 的惯性矩，按式（122）计算，mm 4； 3a —— 仓壳圆筒中心对于惯性轴X —X 的距离，mm ；
2131121a T B T B I ⋅⋅+=
…………………………………（120） 221312121a L L I si si ⋅⋅+=
δδ ………….……………………（121） 233312
1a L L I s e s e ⋅⋅+=δδ …………..……………………（122） 6.21.2 支座处作用于刚性环上的力
支座处作用于刚性环上的力F （见图22），按式（123）计算：
h
b F F b ⋅= …………………………….……………（123） 式中：b —— 反力b F 至壳体的力臂。

设有垫板时，至仓壳圆筒的外表面；不设垫板
时，至仓壳圆筒截面的中心，mm ；
h —— 耳式支座的高度，mm ；
F —— 支座处作用于刚性环上的力, N ；
b F —— 作用于支座上的反力，按式（124）计算，N ； 1b F —— 作用于一个支座上的反力，按式（125）计算，N ； J J M -m ax —— 支座底部截面J —J 处最大弯矩，N·
mm ； n —— 支座的数量；
b D —— 反力b F 作用点的直径，mm ；
1b b nF F = …………….…………….……..……
(124)
n
g m nD M F o b J J b +=-max 14 (125)
6.21.3 刚性环组合断面上的内力和应力
刚性环组合断面上的内力和应力分布（见图23）。

6.21.3.1 支座处应力校核
支座处内力矩按式（126）计算：
2
)ctg 1(211s r D F M θθ－－= ………………………………（126） 式中：s D ——
组合截面惯性轴直径，mm ； 1r M —— 支座处内力矩，N·mm ；
θ—— 两支座之间半夹角，弧度。

4个支座时：4
πθ= 弧度
图23 刚性环组合断面上的力和力矩
支座处周向力按式（127）计算：
θFctg T r 2
11= ……………….……………………..（127） 式中：1r T ——
支座处圆周力，N ；
支座处组合应力按式（128）计算：
A
T I a
M r r r 111+⨯=σ ……..…..………………………..（128） 式中：1r σ——
支座处组合应力， MPa ； A —— 组合截面的面积，s e s L L T B A δδ++⨯=11，mm 2；
支座处组合应力按式（129）校核：
[]R r <1σ (129)
6.21.3.2 两支座中间处应力校核
两支座中间处内力矩按式（130）计算：
2
)1sin 1(212s r D F M θθ-= ………..…………………….（130） 式中：2r M ——
两支座中间处内力矩，N·mm ；
两支座中间处周向力按式（131）计算：
θ
sin 1212F T r = ………………..…………………….（131） 式中：2r T ——
两支座中间处圆周力， N ； 两支座中间处组合应力按式（132）计算：
A
T I a
M r r r 222+⨯=σ ……………….………………….（132） 式中：2r σ——
两支座中间处组合应力， MPa ；
支座处组合应力按式（133）校核：
[]R r <2σ (133)。