立式圆柱形油罐罐顶设计

选取，也可根据建罐地区实际情况统计数字选取，通
常可取q3 ＝30kgf/m2；
q 4 ，通常取40 kgf/m2；
q 2 q 3 q 4 的取值最小不应小于120 kgf/m2。
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二、罐顶所受的内载荷
罐顶的内荷载系由于罐内的油气压力产生，
这一荷载可使球壳产生薄膜应力并使包边角钢
包边角钢被拉坏，估计过高时又会造成材料上的
浪费，因而正确估计是很重要的。
一、罐顶所受的外载荷
q E q1 q 2 q 3 q 4 （方向指向罐顶 曲率中心）
式中：q ，作用于球壳上的外载荷，kgf/m2；
q1 ，球壳单位面积上的自重，kgf/m2；
q2 ，在操作条件下，罐内可能产生的最
大真空度，kgf/m2；
式中：r 为拱顶中心孔的弧长。近似取中心盖板
的半径减去搭接长度，称为中心孔半径。
瓜皮板的展开形状如图：
R1 Rtg1
R 2 Rtg 2
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弧AD
2R 360
(1
2 ) 或AD
R (1
2)
弧AB D1
n
弧CD 2r
n
式中：n，瓜皮板的块数，一般取偶数；
，搭接宽度。
罐顶总的垂直荷载可按下式求出：
Q D2q 4
式中：Q，罐顶总垂直荷载；
D，罐顶部壁板的内径； q ，球壳单位面积上的荷载，kgf/m2。
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q =max{qE，qI}，当 qE较大时，包边角钢 受拉应力，qI较大时受压应力。
以qE>qI为例： (包边角钢受力状况) 拱顶单位长度上的力：
圆弧过渡相焊的结构，它的边缘应力小，承压能力较
高，但需要冲压成型，施工比较困难；另一种是采用
包边角钢将拱顶与罐壁两部分焊接相联的结构，制造
较方便，广泛用于承压较低的液体储罐。(罐顶与罐壁的连接方式)
二、拱顶的曲率半径
因为在气体压力作用下，球顶与储罐壁厚度相等
时球顶的强度为等直径立式圆柱形罐壁强度的2 倍。
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q3 ，雪载，kgf/m2； q4 ，活载荷，kgf/m2。
注：q E 的方向沿拱顶法线向内； q 2 ，系由于抽空和储存油品温度变化形成的，可取1.2 倍呼吸阀的吸阀开启压力，通常取50mmH2O，即q 2 ＝
50 kgf/m2；
q3 ，可按最新版的《工业与民用建筑结构荷载规范》
T1
Q D sin
D2q 4 D sin
qD 4 sin
水平分力T2为：
T2
T1 cos
qD 4 tan
包边角钢横截面所受的力F：
F
D 2
T2
qD 2 8 tan
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所需包边角钢，包括罐壁与包边角钢共同作
用的部分的最小截面积Amin为:（包边角钢的最小截面积）
A min
E，钢材弹性模量，kgf/cm2；
R，球壳的曲率半径；t ，球壳厚度。
（2）带筋拱顶（带筋球壳稳定计算尺寸图）
带筋球壳稳定许用临界载荷可用下式计算：
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[Pcr
]
(0.1
~
0.125)E
tm R
2
t tm
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式中：t m ，折算厚度，可按下式计算：
成为受压环。
q I kq 5 q1
式中：qI ，作用于球壳上的内载荷，kgf/m2； q5 ，罐内最大正压力，可取呼吸阀的开 启压力。通常取q5 200mmH 2O ， 即q 5 200kgf / m 2 。 k ，超载系数，可取k 1.2 ； q1 ，球壳单位面积上的自重，kgf/m2。
为了取得等强度，球顶直径是罐壁直径的2 倍，即取
球顶的曲率半径R 等于油罐直径D。一般取球顶曲率
半径与油罐直径的差值不超过20％，即R=(0.8~1.2)D。
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扇型顶板的尺寸 (拱顶及瓜皮板的几何尺寸)
在确定瓜皮板尺寸之前，首先要确定1 、2 角。
sin
1
D1 2R
sin 2
r R
使罐顶局部失稳。为此有必要进行额定外压下的
稳定性校核。
有关外压作用下薄壁球壳临界载荷的试验
研究和论述很多，我们介绍国内的计算方法。
（1） 光面球壳
商业部设计院设计公式
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[Pcr
]
0.1E
t R
2
当[Pcr ] P 时，则认为安全。若不满足应加 厚或加筋。
式中：[Pcr ]，许用临界载荷，kgf/cm2； P，罐顶设计外压，kgf/cm2;
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第三节 包边角钢的校核
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第三节 包边角钢的校核
包边角钢通常采用下图给出的A、B 两种形
式。A 型焊接工作量小，但角钢需加热后冲压成
型，比较麻烦。B 型焊接工作量大，但施工工艺
较容易。B 型每隔一段间距需加设筋板，筋板周
围间距可取1.5m 左右。(包边角钢的结构形式)
F []
可
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第四节 球壳的设计
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t min 0.42 10 3 R ，且4.76mm<tmin<12.7mm 式中：R，拱顶曲率半径。
2、拱顶球壳的稳定性验算
球形拱顶是由薄钢板组成的壳体，在外力作
用下可能发生屈曲变形。例如，当储罐呼吸阀失
灵或放液速度过快时会造成罐内真空度过大而
拱顶中心孔半径r
公称容积 （m3）
r (mm)
100 V 700 1000 V 5 103
750 1000
104
1050
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第二节 计算荷载的确定
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第二节 计算荷载的确定
罐顶的外载荷由球壳的自重、罐内在操作条
件下可能产生的真空度、雪载、活荷载组成。当
对外荷载估计不足时会使球壳受压失稳，也会使
第四章 立式圆柱形油罐 罐顶设计
第一节 拱顶结构及主要几何尺寸 第二节 计算荷载的确定 第三节 包边角钢的校核 第四节 球壳的设计
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第一节 拱顶结构及主要几何尺寸
一、拱顶结构 (罐顶结构) 拱顶盖是目前立式圆筒形储罐中使用很广的
一种罐顶形式，常用容积范围100～50000m3。 拱顶盖优点：结构简单，刚性好，能承受较
高的剩余压力（油品耗损低），钢材耗量少。 拱顶盖的拱顶是球的一部分，它由中心顶板、
扇形顶板组成，当罐径较大、顶板较薄时，顶板内 侧还焊有加强肋。
中心顶板又叫中心盖板，扇形顶板又叫瓜皮 板。
瓜皮板一般做成偶数，对称安排。罐顶的外 侧应采用连续焊，内侧间接焊。
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拱顶盖有两种形式：一种是罐顶与罐壁的联接为