GB50341储罐设计计算

Y1 一般取 1.1
产生地震作用力的等效储液质量 罐内储液 总质量
m=m1Fr m1=0.25ρπD2H
1311995.4 kg 2265967.9 kg
动液系数（由D/H，查D.3.4确定）
Fr
0.579
其中： D/H
0.875
6.2.2.罐壁许用临界应力
[σcr]=0.15Et/D
E-----设计温度下材料的弹性模量 t------罐底 圈壁板有 6.2.3.应力校核条件
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[N1，N2，N3，N4]
8511171 N
罐体总重量
W=（mt+md）g
863921 N
W＜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：
Nb=N/nd-W/nd
Tg Tw=KsD0.5
Ks=
0.35 s 4.0971148 s
1.095
7. 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： 地脚螺栓 根径： 地脚螺栓圆直径：
地脚螺栓个数：
M
56 mm
d1
50.67 mm
Db
24.256 m
n
48 个
地脚螺栓许用应力：
σs
235 MPa
7.2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
设计[σ]d （MPa）
137
σs （MPa
）
205
137
205
137
205
137
205
σb （MPa）
520 520 520 520
水压试验 [σ]t
（MPa） 137
137
137
137
重量 （kg）
6220.0 10365.2 8291.0 9326.0
总重：
mt
34202.3
3. 罐壁计算：
1)设计厚度计算(储存介质)：
A2=4.6DR2
899.03 mm2
罐顶与罐壁连接处的实际截面积（按图7.1.5确定）
Aa= 1640.51 mm2
实际截面积大于所需有效截面积，满足设计要求
注：如果Aa≥mtg/（1415tgθ）= 409.14 mm2 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）
PQ=1.6P-0.047th= 3.20 KPa
r(H -0.3)D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
td = 4.9 计算结
[s]dj
+C1+C2
果：
第1页
从下至上 计算液位高 计算壁厚 名义厚度tn 分段数 度H（m） td（mm） （mm）
1
16
8.3
18
2
14.5
7.6
16
3
11.5
6.0
14
4
8.5
4.5
12
5
7.5 #DIV/0!
10
6
6
#DIV/0!
8
7
3
#DIV/0!
总水平地震力在罐底部产生的地震弯矩
ML=0.45Q0H
1 0.8639206 MN 0.5145929 m2
1.4 1.8010751 m3 18.348435 MN.m
总水平地震力在罐底部产生的水平剪力
Q0=10-6CzαY1mg 2.5483937 MN.m
综合影响 系地数震影响系数（据Tc，Tg，αmax按图D.3.1选 取）
和：
N1=1.5PπD2/4+Nw
831152 N
空罐时，设计压力与地震载荷产生的升举力之和
N2=PπD2/4+Ne
设计风压产生的升举力
Nw=4Mw/Db
设计风压产生的风弯矩
Mw=ω0AHH’
地震载荷产生的升举力
Ne=Aσ
迎风面积
AH=H'D
8511171 N 369338 N 2239667 N.m 8203294 N 250.42 m2
Ph
D H1 H ρ Rs Φ C2 C1
1200 Pa 7度 14 m 16 m 16 m
0.92 14 m 0.9 0 mm 0.3 mm
0.1 Ⅱ类第一组
2. 罐壁分段及假设壁厚： 罐壁尺寸
、材料及
从下至上 分段号
高度（m）
厚度 （mm）
1
1.5
12
2
3
10
3
3
8
4
4.5
6
5
6
7
材料
S30408 S30408 S30408 S30408
15.08 mm
439.45 mm
1.12
11825.2 mm 100 mm 10 mm 1500 mm
15.08 mm
439.45 mm
1.12
拱顶许用
外压 [P0]:
18029 N/m2
∵ [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 格罐：顶与角 钢连接位
+
t
3 2
m
4
=
t1m——纬向肋与顶板的折算厚度
t 13m
=
é 12ê
ë
h1b1 L1
( h12 3
+
h1t e 2
+
t
2 e
4
)
+
t
3 e
12
-
n1t
e e12
ù ú û
=
h1——纬向肋宽度
b1——纬向肋厚度
L1——纬向肋在经向的间距
e1——纬向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离
e1
= (h1
储罐设计计算书
1.设计基本参数：
设计规 范设：计压 力设：计温 度设：计风 压：
GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》
P
2000 Pa
-490 Pa
T
70 °C
ω0
500 Pa
设计雪压
Px
350 Pa
附加荷 载地：震烈 度罐：壁内 径罐：壁高 度充：液高 度液：体比 重罐：顶半 径焊：缝系 数腐：蚀裕 量钢：板负偏 差：
6
2)水压试验厚度计算：
( H - 0.3) D
t t = 4.9
[s ]t j
计算结
果：
从下至上 计算液位高 计算壁厚
分段数 度H（m） tt（mm）
1
16
8.73
2
14.5
7.90
3
11.5
6.23
4
8.5
4.56
5
7.5 #DIV/0!
6
6
#DIV/0!
7
3
#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)
+ t e /2)
-
LSt e (h1 + t e /2) + h1b1 (h1/2) LSt e + h1b1
=
L1S——顶板有效参与筋板组合矩的宽度
L1S=1.1（2Rste）0.5=
n1——纬向肋与顶板在经向的面积折算系数
n1
= 1+
b1 h1 t e L1 s
=
δ2m——经向肋与顶板的折算厚度
7.7
1.41
4
4.5
5.7
4.50
5
0
-0.3
#NUM!
6
0
-0.3
#NUM!
7
0
罐壁设计
外压：
P0=2.25ωk+q=
-0.3
#NUM! 2.1405 KPa
q---罐顶呼吸阀负压设定值的1.2倍 0.59 KPa
#NUM! 如果：
P 0 ＞ [P Cr ] ≥ P 0 /2 应设置 1 个中间抗风圈于 H E /2 处。 P 0 /2 ＞ [P Cr ] ≥ P 0 /3 应设置 2 个中间抗风圈于 H E /3 ， 2HE/3 处。 P 0 /3 ＞ [P Cr ] ≥ P 0 /4 应设置 3 个中间抗风圈于 HE/4 ， 2HE/4 ， 3HE/4 处。
4.2.1 拱顶的许用外压
4.2.1 带肋拱顶的许用外压
式中：
[ Po
]
=
0.1E
t
(
tm Rs
)2
te = tm
第2页
18029 Pa
[Po]——带肋拱顶许用外压
Et——设计温度下材料的弹性模量 Rs——拱顶球面半径；
te——顶板有效厚度 tm——带肋顶板的折算厚度
tm
=3
t
3 1m
+
2
t
3 e
壁连接处
R2=Rc/sinθ
13960.11 mm
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）
A1 = D 2 ( P - 0.08th ) =
1.1tgq
614.75 mm2
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）
tmin D
2.5
=
#NUM! KPa
tmin= 5.7 mm
HE=∑Hei= Hei——罐 壁He各i=H段i 当 （罐t壁min各/ti段）2.5 当量高度
罐壁段号
#NUM!
实际高度 Hi（m）
m
有效壁厚 当量高度Hei ti（mm） （m）
1
1.5
11.7
0.25
2
3
9.7
0.79
3
3
罐体总高
H'=H1+Hg
17.89 m
拱顶高度
Hg=Rs(1-COSθ)
1.89 m
7.2.2.空罐时，1.25倍试验压力产生的升举力之和：
N3=PtπD2/4
384845 N
罐体试验压力 7.2.3.储液 在最高液
7.3地脚螺栓计算：
Pt=1.25P N4=1.5PQπD2/4
2500.00 Pa 738841 N
∠ 50
×
B
罐外半径
Rc
50
×
5
20 mm
7000 mm
罐壁连接有效宽度
Wc=0.6（Rcte）0.5
119.85 mm
罐罐顶顶与连罐接壁有连效接宽处度,罐顶切线与水平面夹W角h=Min[0.3θ=（arcRs2inte(）(R0c.5+,3B0)0/R] s)=
84.63 30.09
mm °
罐顶与罐
=
L2S——顶板有效参与筋板组合矩的宽度
L2S=1.1（2Rste）0.5=
n2——经向肋与顶板在经向的面积折算系数
n2
= 1 + b2h2 te L2s
=
4.2.2 带肋拱顶的稳定性验算
拱顶载荷 P=Pw
4979 N/m2
第3页
191000 MPa 14000 mm 5.7 mm
18.18 mm
11825.2 mm 100 mm 10 mm 1500 mm
159318 N
每个地脚螺栓的承压面积： 单个地脚 螺栓应 7.4.地脚螺栓（锚栓）校核条件：
A= 2016.47 mm2
σ=Nb/A=
79.01 MPa
σ＜2/3σs，合格
第7页
Cz 一般取 0.4
α=
0.45
储液耦连振动基本周期 Tc=KcH（R/δ3）0.5= 0.1319782 s
储罐内半径 R=D/2
7m
耦连振动周期系数（据D/H按表D.3.2选取） Kc
0.000432
距底板1/3高度处罐壁有效厚度 δ3
0.0192 m
最大地震影响系数 αmax=
0.45
罐体影响 系数
t
3 2m
=
é 12ê
ë
h2b L2
2
(
h
2 2
3
+ h2te 2
+
t
2 e
4
)
+
t
3 e
12
-
n
2
t
e
e
2 2
ù ú û
=
h2——经向肋宽度
b2——经向肋厚度
L2——经向肋在经向的间距
e2——经向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离
e2
=
(h2
+
t e/2) -
Lste (h2
+ t e/2) + h2b2 (h2/2) L2te + h2b2
25.05576 MPa 199875 MPa 0.0117 m
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
hv=1.5αR
地震影响系数（据Tw，αmax按图D.3.1选取）
α
0.447985 m 0.042665
反应谱特征周期（按表D.3.1-1） 储液晃动
基本周期 晃动周期系数（据D/H按表D.3.3选取）
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
15.94133 MPa
竖向地震影响系数Cv（7，8度地震区取1；9度地震区取1.45）
罐底部垂 直载荷
N1=（md+mt）g
罐壁横截面积（其中t为底部罐壁有效厚度）
A1=πDt
翘离影响 系底数部罐壁 断面系数
取 CL Z1=πD2t/4
ths=0.42RsPower(Pw/2.2,0.5)+C2+
设计外载 荷
C1 Pw=Ph+Px+Pa
9.15 mm 4.98 KPa
注：按保守计算加上雪压值。
实际罐顶取用厚度为
th=
6
mm
本设计按加肋板结构
顶板及加强筋（含保温层）总质量 md=
53863 kg
罐顶固定载荷 4.2顶板计算
Pa
3429.03 N/m2
其中：
g= 9.81 m/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 Wz=0.083D2H1ωk
179.6 cm3 第4页
风载荷标准值
ωk=βzμsμsω0 ω0—基本风压值(＜300时取300Pa) βz—高度Z处的风振系数，油罐 取 μs—风荷载体型系数，取驻点值
μz—风压高度变化系数，
顶部抗风圈的实际截面模数 W=
∵ W>Wz故满足要求
0.690 KPa 0.500 KPa 1.00 1.00 1.38 500.00 cm3
按6.4.9的规定选用。 按图实际尺寸计算（近似为T型钢计算）
6.1.2.中间抗风圈计算
罐壁筒体
的临界压
[Pcr ] = 16.48
D HE