大型储罐计算书

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4000m³储罐计算书
一、 计算个圈壁板厚度
1、计算罐壁板厚度,确定罐底板、罐顶板厚度: 用GB50341-2003中公式(6.3.1-1)计算罐壁厚度
ϕ
σρ
d d ][0.3)-(H 9.4t D =
式中:d t —储存介质条件下管壁板的计算厚度,mm D —油罐内径(m )(21m )
H —计算液位高度(m ),从所计算的那圈管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(12.7m ) ρ—储液相对密度(1.0)
d ][σ—设计温度下钢板的许用应力,查表4.2.2(157MPa ) ϕ—焊接接头系数(0.9) 第1圈: mm 7.89
.0163.0
10.3)-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯=
n δ=8.7+2.3=11mm 取12mm 第2圈: mm 38.79
.0163.0
11.88)-0.3-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯=
n δ=7.38+2.3=9.68mm 取12mm 第3圈: mm 06.69
.0163.0
11.88)2-0.3-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯⨯=
n δ=6.06+2.3=8.36mm 取10mm 第4圈: mm 74.49
.0163.0
11.88)3-0.3-(12.7219.4t d =⨯⨯⨯⨯⨯=
n δ=4.74+2.3=7.04mm 取8mm
根据表6.4.4,罐壁最小厚度得最小厚度为6+2=8mm ,故第5、6、
7圈取8mm 。

二、罐底、罐顶厚度、表边角钢选择(按GB50341规定) 罐底板厚度:
查表5.1.1,不包括腐蚀余量的最小公称直径为6mm ,加上腐蚀余量2mm ,中幅板厚度为8mm
查表5.1.2,不包括腐蚀余量的最小公称直径为11mm ,加上腐蚀余量2mm ,取边缘板厚度为14mm 罐顶板厚度:
查7.1.3,罐顶板不包括腐蚀余量的公称厚度不小于4.5mm ,加上1mm 的腐蚀余量后取6mm
包边角钢:按GB50341表6.2.2-1,选∠75×10 罐顶加强筋:-60×8 三、罐顶板数据计算:
①分片板中心角(半角)
55.2425200
302/21000arcsin 302/arcsin
i 1︒=-=-=)
()(SR D α ②顶板开孔(φ2200)中心角(半角)
5.225200
1100
arcsin r arcsin
2︒===SR α 顶板开孔直径参照《球罐和大型储罐》中表5-1来选取
注:中心顶板与拱顶扇形顶板的搭接宽度一般取50mm ,考虑到分
片板最小弧长不小于180mm ,故取φ2200mm
③分片板展开半径
mm 1151144.25tg 25200tg 11=︒⨯==αSR R mm 1100.52tg 25200tg 22=︒⨯==αSR R
④分片板展开弧长:
⌒AD =
mm 96985.255.24360
252002360
221=-⨯⨯⨯=-⨯)()(πααπSR ⑤分片板大小头弧长:
大头:⌒AB
mm 153544
6021000n
302i =∆+-⨯=∆+⨯-=)()(ππD 小头:⌒CD
mm 19744
11002n r 2=∆+⨯⨯=∆+=ππ ⑥中心顶板展开弧长
⌒L mm 2299502360
5.22520022502360
22
2=⨯+⨯⨯⨯=⨯+⋅⋅=)()(παπSR
四、拱顶高度计算
内侧拱顶高:
mm 227830)-(21000/2252002520030)-/2(D h 222i 2n =--=--=SR SR
外侧拱顶高:
m m 228462278h w =+=
五、盘梯计算
计算参数:
g H —罐壁高度,mm (12700) i R —罐内半径,mm (10500)
W SR —拱顶半径,mm (25206) α—内侧板升角(45°)
n R —内侧板半径,mm (n R =10500+12+150=10662mm )
B —盘梯宽度(内外板中心距)取656mm ,板宽150mm ,板厚6mm 1、
平台高度
W
W SR SR --+=2i 2
w 1L)-(R h h
425mm 252061000)-(1050025206228422=--+=
mm 3125142512700=+=H
式中:1h —平台支撑角钢上表面至包边角钢上表面的距离,mm
L —平台端部至罐内表面的距离,一般取800-1000mm ,
取L=1000mm
2、内侧板展开长度
mm 184202100)-(1312523n =⨯=-=)(H H L
式中:3H —盘梯下端至罐底上表面的距离,mm ,≮50mm ,取
100mm
3、外侧板展开长度
mm 1899510662
65611184207071.0117071.02
2n n w =++⨯⨯=+
+=•R B L L )()( 4、三角架个数
个)(71700
1225)-(13125x n 3==-=L H
式中:x —第一个三角架到罐底上表面的距离,mm 取1225mm 3L —相邻三角架的垂直距离,mm 一般1500-2000mm
5、三角架在罐壁上的水平位置
a n =
n
01n 2b h R R
)(- 式中:1b —内侧板及外侧板的宽度,mm ,一般取150mm —n h 第n 个三角架平台表面的距离,n ×1700mm
0R —底圈壁板外半径,mm (10500+12=10512mm ) n R —内侧板半径mm (10662)
a 1=
mm 146710662
10512
21507001=-)( a 2=
mm 314310662
10512
215070012=-⨯)( a 3=
mm 481910662
10512
215070013=-⨯)( a 4=
mm 649510662
10512
215070014=-⨯)( a 5=
mm 817110662
10512
215070015=-⨯)( a 6=
mm 984710662
10512
215070016=-⨯)( a 7=
mm 1152310662
10512
215070017=-⨯)( 6、盘梯包角
︒=⋅-=⋅-=
96.691801066210013119180n 3b π
παR H H ≈70° 六、带肋球壳稳定性验算
2
1
m
n 2s m t t t 0001.0][)()(⋅=R E P (C.2.1-1) 式中: ][P —带肋求壳的许用外载荷,KPa
E —设计温度下钢材的弹性模量,MPa 查表4.1.6得192×
103 MPa
S R —球壳的曲率半径,mm S R =SR=25200mm n t —罐顶板有效厚度,mm n t =6-C=6-1-0.6=4.4mm
m t —带肋球壳的折算厚度,mm
332m
3n 31m m 4
t t 2t t ++= (C.2.1-2)
式中:
]e t n 12
t 4t 2t h 3h b h [12t 21n 13n 2n
n 12
1s 1113
1m
-+++⨯=)(L (C.2.1-3)
]e t n 12
t 4t 2t h 3h b h [12t
22n 23n 2n
n 222s 22232m
-+++⨯=)(L (C.2.1-4) S L 1n 1
11t b h 1n += (C.2.1-5)
S
L 2n 2
22t b h 1n +
= (C.2.1-6) 式中:3
1m t —纬向肋与顶板组合截面的折算厚度,mm
1h —纬向肋宽度,mm (高度60)
1b —纬向肋有效厚度mm (8-(2×1+0.8)=5.2) 1s L —纬向肋在径向的间距,mm (1228) 1n —纬向肋与顶板在径向的面积折算系数
058.11228
4.42
.5061t b h 1n 1n 111=⨯⨯+=+
=S L 1e —纬向肋与顶板在径向组合截面的形心到顶板中面的距
离,mm
(按CD130A6-86《钢制低压湿式气柜设计规定》算出下面公式)
78.1)
602.54.41214(2)4.460(602.5)(2)(e 1111111=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=
h b t l t h h b n s n
32m t —径向肋与顶板组合截面的折算厚度,mm 2h —径向肋宽度,mm (高度60)
2b —径向肋有效厚度mm (8-(2×1+0.8)=5.2)
2s L —径向肋在纬向的间距,mm 下面求2s L :
a) 先求第1圈纬向肋的展开半径3R 先求第圈纬向肋处的角度(半角3α) ∵600360/252002=⋅⋅∆πα ∴364.1=∆α° ︒=︒-︒=∆-=186.23364.155.2413ααα 再求第1圈纬向肋处展开半径3R
m m 10793186.23tg 25200tg R 33=︒⨯==αSR
b) 求第1圈纬向肋的每块分片板肋板的弧长2s L
mm 14152]186.23cos 107902
44360
sin
[L 2s =⨯︒⨯⨯⨯=)( 2n —径向肋与顶板在径向的面积折算系数
05.11415
4.460
2.51t b h 1n 2n 222=⨯⨯+=+
=S L 2e —径向肋与顶板在纬向组合截面的形心到顶板中面的距
离,mm
537.1)
602.54.41415(2)4.460(602.5)(2)(e 2222222=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=
h b t l t h h b n s n
带肋球壳按下图布置
把上面各参数代入C.2.1-3中求3
1m t
4082]78.14.4058.112
4.444.424.40636012152.506[12t
23
223
1m
=⨯⨯-++⨯+⨯⨯⨯=)(
把上面各参数代入C.2.1-4中求32m t
3492]4537.14.405.112
4.444.424.40636014152.506[12t
23
223
2m
=⨯⨯-++⨯+⨯⨯⨯=)(
c) 把31m t ,3
1m t 代入C.2.1-2中,求m t
mm 46.124
92434.424082t 33
m =+⨯+=
d) 把m t 代入C.2.1-1中求[P]
78.246
.124.42.2546.12101920001.0][2
1
23
=⋅⨯⨯⨯=)()(P KPa
e) 验算:设计外载荷(外压)L P 按7.1.2条规定取1.7KPa
L P <[P] 即1.7<2.78 ∴ 本带肋球壳是稳定的 (L P 是外载荷,按7.1.2条规定,取1.7MPa )
七、 加强圈计算
1、设计外压,按6.5.3-3
q 25.2P k o +=W (6.5.3-3)
式中:o P —罐壁筒体的设计外压(KPa ) •W k —风载荷标准值(KPa )见式6.4.7
q —罐顶呼吸阀负压设定压力的1.2倍(KPa ),取1.2(按
SYJ1016 5.2.2条规定)
风载荷标准值:按式6.4.7
o z s z k w μμβ=•W (6.4.7)
式中:•z β——高Z 处见风振系数,油罐取1
s μ—风载体系形数,取驻点值,
o w —基本风压(取0.4KPa )
z μ—风压高度变化系数
z μ风压高度变化系数,查表6.4.9.1,建罐地区属于B 类(指田
野、乡村,丛林及房屋计较稀疏的乡镇和城市郊区,本储罐高度为12.7m ,介于10和15中间,要用内插法求x=z μ=1.08 (15m —1.14 10—1.0 12.7—x )
风载荷标准值:432.04.008.111k =⨯⨯⨯=•
W KPa 把k w =0.432KPa 代入6.5.3-3中
a 2.22.1432.025.2P o KP =+⨯=
2、计算罐壁筒体许用临界压力 2.5
min cr )D
t (48
.16][P E H D = (6.5.2-1)
∑=ei H H E
5
.2i
min i
ei t t h )(=H 式中:][P cr —核算区间罐壁筒体的需用临界压力,KPa E H —核算区间罐壁筒体的当量高度,m
m in t —核算区间最薄板的有效厚度,mm(8-2.3=5.7) i t —第i 圈罐壁板的有效厚度,mm
i h —第i 圈罐壁板的实际高度,mm (1880) ei H —第i 圈壁板的当量高度
E H 表
∑==95.8ei H H E m
把E H 代入(6.5.2-1)中
48.1)21
5.7
(95.82148.16][P 2.5cr =⨯⨯
=KPa ∵o P =2.3>1.48MPa ∴需要加强圈 具体用几个加强圈依据6.5.4的规定 ∵2
2.3
][P 2.3 cr ≥
> ∴应设1个加强圈,其位置在1/2E 处 根据6.5.5规定,在最薄板上,不需要换算,到包边角钢的实际距离就是4.5m (距包边角钢上表面4.5m )
根据表6.5.6选取加强圈规格,本设计选∠125×80×8
八、 抗震计算(CD130A 2-84) 1、
水平地震载荷
W a Q max 0Z C =
式中:0Q —水平地震载荷 kgf
Z C —综合影响系数 0.4
m ax a —地震影响系数,按附表A 选0.45
W —产生地震荷载的储液等效重量(波动液体)
’w F W f =
式中:f F —动液系数,由R H W /的比值,按附表A 2选取,如遇中
间值则用插值法求。

W H —储液高度,cm (1270)
R —第1圈罐壁内半径,cm (2100/2=1050)

w —储液重量(kg 4398779t 779.439817.124
21w 2
==⨯⨯⋅=
π’

∵21.11050/1270/==R H W 按附表A2选f F =0.37
∴kg 162754843987790.37w F f =⨯=
kgf 29295916275480.450.4W a Q max 0=⨯⨯==Z C
2、 地震弯矩:
cm kgf 101861860289682
1270
2929592M 60
1⋅⨯==⨯==W H Q 3、 第一圈罐壁最大应力:
1
1
111Z M A N +=
σ 式中:1N —第1圈罐壁底部的垂直载荷,kg (包括罐体自重的80%
及保温重量)
①罐体自重的80% 罐体估重≈114t
114000×80%=91200kg
②保温重量
罐体表面积F=筒体面积+灌顶面积
21200.5m 2.28425.2212.721.024SRh 2H 0.024)(2100F =⨯⨯⨯+⨯=++=πππ
Q 岩棉=1200.5×0.1×120=14406kg
Q 瓦楞板:1200.5×3.93=4718kg (1㎡重3.93kg ) 保温重量:Q 保= Q 岩棉+Q 瓦楞板=14406+4718=19124kg
kg 11032419124912001=+=N
1A —第1圈罐壁的截面积2cm
79172.121001i 1=⨯⨯==πδπD A
1Z —第1圈罐壁的截面地抗拒3cm
41563272.14
21004
2
12
1=⨯⨯=
=
πδπi D Z 3cm
69.584156327
186000000
79171103241=+=
σkgf/2cm 4、 第1圈罐壁需用应力
21
1
25
.111
5
cr )R H
(1088.3][)(R δσ⨯=
67.89)1050
1270(10502.11088.321
25.15
=⨯
⨯=)( kgf/2cm ∵69.581=σ kgf/2cm cr ][σ=89.67 kgf/2cm
∴1σ<cr ][σ 第一圈罐壁满足要求 附表A1 地震影响系数m ax a
附表A2 波动系数f F。

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