第四章--立式圆柱形油罐罐顶设计1(1).

启 压 力 。 通 常 取 q 5 200 mmH 即 q 5 200 kgf / m 2 。 k ，超载系数，可取k 1.2 ；
2O ，
q 1 ，球壳单位面积上的自重，kgf/m2。
第三节 包边角钢的校核
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)
q 3 ，雪载，kgf/m2； q 4 ，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；
q 3 ，可按最新版的《工业与民用建筑结构荷载规范》
选取，也可根据建罐地区实际情况统计数字选取，通 常可取q 3 ＝30kgf/m2；
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。
拱顶盖有两种形式：一种是罐顶与罐壁的联接为 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)
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。
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
成为受压环。
q I kq 5 q 1
式中： q I ，作用于球壳上的内载荷，kgf/m2； q 5 ，罐内最大正压力，可取呼吸阀的开
2
)
或AD
R (1 2 )
弧AB D 1
n
弧CD 2 r
n
式中：n，瓜皮板的块数，一般取偶数； ，搭接宽度。
拱顶中心孔半径 r
公称容积 （m3） 100 V 700
1000 V 5 10 3
r (mm) 750 1000
104
1050
第二节 计算荷载的确定
第二节 计算荷载的确定
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
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 1 0 0 ～ 5 0 0 0 0 m 3。 拱顶盖优点：结构简单，刚性好，能承受较
T1
Q D sin
D 2q 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
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 A m in 为 : （包边角钢的最小截面积）
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 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
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
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：
R 1 Rtg 1
R 2 Rtg 2
弧AD
2R 360
( 1
A min
F [ ]
可
第四节 球壳的设计
t min 0 .42 10 3 R ， 且 4.76m m <tmin<12.7m m 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 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
q E q1 q 2 q3 q 4 （方向指向罐顶 曲率中心） 式 中 ： q E ， 作 用 于 球 壳 上 的 外 载 荷 ， k g f / m 2；
q 1 ， 球 壳 单 位 面 积 上 的 自 重 ， k g f / m 2； q2 ，在操作条件下，罐内可能产生的最
大 真 空 度 ， k g f / m Байду номын сангаас；
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。 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 。
罐顶总的垂直荷载可按下式求出：
Q D 2q 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/m 2。
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：