大型储罐计算书

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。