GB50XXX 《钢制储罐基础设计规范》
GB50XXX 《钢制储罐基础设计规范》
中华人民共和国国家标准
P GB 5000××-2008钢制储罐基础设计规范
Code for design of steel tanks foundation
(征求意见稿)
2008-××-××公布2008-××-××实施
中华人民共和国建设部
联合公布国家质量监督检验检疫总局
前言
本规范是按照建设部建标[2006]136号文的要求，由中国石化工程建设公司会同有关单位编制而成。
本规范在编制过程中, 总结了多年来在钢制储罐地基与基础设计和施工方面的体会，依据近年来针对大型钢制储罐基础结构的试验研究所取的研究数据和对原型结构开展的有限元分析运算结果，参考了国家和其他行业有关标准规范的内容，广泛征求了有关勘查、设计、施工和使用单位的意见，并在考虑我国的经济条件的基础上，经反复讨论、修改和充实，最后经审查定稿。
本规范共分7章和2个附录，要紧内容包括：
1、总则、术语和差不多规定；
2、储罐基础环墙运算；
3、地基承载力及稳固性运算；
4、储罐基础地基变形运算；
5、储罐基础构造与材料；
本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由建设部负责治理和对强制性条文的讲明，中国石油化工集团公司负责日常治理，中国石化工程建设公司负责具体技术内容的讲明。在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结体会，并请将意见和有关资料寄交北京市朝阳区安慧北里安园21号，中国石化工程建设公司国家标准《钢制储罐基础设计规范》治理组（邮政编码：100101）。
主编单位：中国石化工程建设公司
参编单位: 中国石化集团洛阳石油化工工程公司
中国石油大庆石化工程有限公司
目次
1 总则(3)
2 术语和符号(4)
2.1 术语 (4)
2.2 要紧符号(4)
3 差不多规定(7)
3.1 一样规定(7)
3.2 基础选型(9)
3.3 荷载及荷载组合(11)
3.4 抗震设防(12)
3.5 环境爱护(12)
4 基础环墙设计 (13)
4.1 环墙宽度及环向力运算 (13)
4.2 环墙截面配筋(15)
5 地基承载力及稳固性运算(16)
5.1 承载力运算(16)
5.2 稳固性运算(16)
6 地基变形运算 (18)
6.1 一样规定(18)
6.2 变形运算(18)
6.3 地基变形观测(20)
7 罐基础构造与材料(22)
7.1 构造 (22)
7.2 材料 (24)
附录A 圆形面积上均布荷载作用下各点附加应力系数αi (25)附录B 圆形面积上均布荷载作用下各点附加应力系数
(27)
i
本规范用词用语讲明 (29)
条文讲明(30)
1 总则
1.0.1 为确保立式圆筒型钢制储罐地基基础的设计做到安全使用、技术先进、经济合理、爱护环境，特制定本规范。
1.0.2 本规范适用于储存介质自重不大于10kN/m3的原油、石化产品及其他类似液体的常压（包括微内压）立式圆筒形钢制焊接储罐地基与基础（以下简称“储罐基础”）的设计。储存介质自重大于10kN/m3的储罐可参照本规范。
本规范不适用于储存低温、低压、毒性程度为极度和高度危害介质、酸、碱腐蚀介质及架高储罐地基与基础的设计。
1.0.3 储罐基础的设计，除执行本规范外，尚应符合国家现行有关强制性标准或强制性条文的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 固定顶储罐fixed roofs
罐顶周边与罐壁顶端固定连接的储罐。
2.1.2 浮顶储罐floating roofs
随液面变化而上下升降的罐顶，包括外浮顶储罐和内浮顶储罐。
在敞口储罐内设置浮顶的称外浮顶储罐；在固定顶储罐内设置浮顶的称内浮顶储
罐。不专门指出时，浮顶均指外浮顶。
2.1.3 护坡式基础
由罐壁外的砼护坡或碎石护坡和护坡内的填土、砂垫层、沥青砂绝缘层共同组成的储罐基础。
2.1.4 环墙式基础
由罐壁下的钢筋砼环墙和环墙内的填料层、砂垫层、沥青砂绝缘层共同组成的储罐基础。
2.1.5 外环墙式基础
由罐壁外的钢筋砼环墙和环墙内的填料层、砂垫层、沥青砂绝缘层共同组成的储罐基础。
2.1.6 桩基基础
由灌注桩或预制桩和连接于桩顶的钢筋混凝土桩承台及承台上的填料层、砂垫层、沥青砂绝缘层共同组成的储罐基础。
2.2 符号
2.2.1 作用和作用效应
Ft —环墙单位高环向力设计值；
Fto —外环墙单位高环向力设计值；
fa —修正后的地基承载力特点值；
Fk —相当于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；
Gk —基础自重和基础上的土重；
gk —罐壁底端传至环墙顶端的线分布荷载标准值；
MR —抗滑力矩；
MS —滑动力矩；
pk —相当于荷载效应标准组合时，基础底面平均压力值；
po —对应于荷载效应准永久组合时罐基础运算底面处的附加压力；
S —地基最终沉降量；
ΔSiˊ—在运算深度范畴内，第i层土的运算沉降量；
ΔSnˊ—在由运算深度向上取厚度为ΔZ的土层运算沉降量。
2.2.2 运算指标
Esi —罐基础底面下第i层土的压缩模量；
Es0.1-0.2 —地基土在100 kPa~200kPa压力作用时的压缩模量；
fak —地基承载力特点值；
fy —一般钢筋的抗拉强度设计值；
γc —环墙的重度；
γL —罐内使用时期储存介质的重度；
γm —环墙内各层土的平均重度；
γw —水的重度。
2.2.3 几何参数
A —罐基础底面面积；
As, Aso —环墙、外环墙单位高环向钢筋的截面面积；
b —环墙宽度；
b1 —外环墙内侧至罐壁内侧距离；
Dt —储罐底圈内直径；
H —罐底至外环墙底高度；
h —环墙高度；
hL —环墙顶面至罐内最高储液面（介质）高度；
hw —环墙顶面至罐内最高储水面高度；
i —坡度；
R —环墙、外环墙中心线半径；
Rh —外环墙内侧半径；
Rt —储罐底圈内半径。
2.2.4 运算系数及其它
K —环墙侧压力系数；
α—附加应力系数；
i
α—平均附加应力系数；
i
β—罐壁伸入环墙顶面宽度系数；
γ—罐体自重分项系数；
γ0 —重要性系数；
γQm —环墙内各层自重分项系数；
γQw —水自重分项系数；
ψs —沉降运算体会系数；
δ—沉降系数。
3 差不多规定
3.1 一样规定
3.1.1 储罐基础工程在设计和施工之前，必须按照《岩土工程勘察规范》（GB50021）各勘察时期的要求对场地进行岩土工程勘察。
3.1.2 当储罐基础地基为专门性岩土（如湿陷性黄土、软土、膨胀土、多年冻土、盐渍土、混合土、填土、红粘土、污染土等）及地震作用地基土有液化时或地基土的承载力特点值及沉降差不能满足设计要求时，均应对地基进行处理；当有不良地质作用和地质灾难时，如滑坡、岩溶、倒塌、泥石流、采空区等应进行专门的岩土工程勘察以确定拟建场地建罐的适宜性。
3.1.3 建设场地岩土工程勘察应满足《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中有关要求。详细勘察还应满足如下要求：
1 勘探点数量：
勘探点数量应按照储罐的型式、容积、场地类不等按《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中有关要求确定。勘探点一样布置在储罐中心和边缘。每台储罐地基勘探点数量也可按表3.1.3-1采纳，其中操纵性勘探点的数量占勘探点总数的1/5~1/3。
表3.1.3-1 每台储罐地基勘探点数量
2 勘探孔深度：
1) 一样性勘探孔深度，可按照地基情形和储罐的容积确定；一样可按表3.1.3-2采纳；或到基岩顶面。
2) 操纵性勘探孔深度：土质地基按一样性勘探孔的深度加10m；岩质地基按一样性勘探孔的深度加5m，并宜进入中风化基岩不小于1m。
表3.1.3-2 一样性勘探孔深度
3 岩土工程勘察报告的要紧内容：
1）一样地基：
应包括场地地势地貌、地质构造、场地的地震效应、不良地质作用、地层成层条件、各岩土层的物理力学性质、场地的稳固性、岩土的平均性、岩土的承载力特点值、压缩系数、压缩模量、地下水、土的标准冻结深度以及由于工程建设可能引起的工程咨询题等的结论和建议；并附勘探点平面布置图、工程地质剖面图、地质柱状图以及有关测试图表等。
2）软土地基：
除按一样地基要求外，尚应包括土层的组成、土的分类、分布范畴、垂直方向和水平方向的渗透系数和固结系数、固结压力和孔隙比的关系、三轴固结不排水抗剪强度、无侧限抗压强度、不固结不排水三轴抗剪强度及有效内摩擦角、十字板原位抗剪强度、灵敏度以及地基处理方法的建议等。
3）山区地基：
除按一样地基要求外，尚应包括建设场区地基的滑坡、岩溶、土洞、倒塌、泥石流等不良地质现象，并对场地的稳固性作出评判，地基的不平均性的分布范畴以及对地基处理方法的建议等。
4）专门土地基（如湿陷性黄土、膨胀土、多年冻土、盐渍土、混合土、填土、红粘
土、污染土等）：
除按一样地基要求外，应按现行有关标准规范要求提供有关资料。
3.1.4 罐基础下有局部脆弱土、暗塘、暗沟、生活垃圾等时，均应清除，并用素土、级配砂石或灰土分层压（夯）实，压（夯）实后地基土的力学性质宜与同一基础下未经处理的土层相一致。当清除有困难时，应采取有效的处理措施。
3.1.5 罐基础宜幸免建在部分坚硬，部分松软的地基土上，无法幸免时，应采取有效的处理措施。
3.1.6 当储罐不设锚固螺栓时，储罐基础设计可不考虑风荷载和地震作用。
3.2 基础选型
3.2.1 储罐基础的型式可分为：护坡式基础（包括碎石环墙式基础）、钢筋砼环墙式基础（包括桩基承台式基础）或钢筋砼外环墙式基础。
3.2.2 储罐基础选型，应按照储罐的型式、容积、场地地质条件、地基处理方法、施工技术条件和经济合理性等条件综合考虑。
3.2.3 罐基础按地质条件的选型，宜符合下列规定：
1 当地基承载力特点值大于等于基底平均压力，地基变形满足本规范第7.3.1条规定的承诺值且场地不受限制时，宜采纳护坡式罐基础，也可采纳环墙或外环墙式（钢筋混凝土）罐基础（如图3.2.2-1~3）；
2 当地基承载力特点值小于基底平均压力，但地基变形满足本规范第
7.3.1
、护坡式
3
范第7.3.1
4
图3.2.2-1（1）护坡式基础
注：b —环墙厚度，（m）；
h —环墙高度，（m）；
b1 —外环墙内侧至罐壁内侧距离，（m）；
H —罐底至外环墙底高度，（m）。
图5.2.2-3 外环墙式基础
3.3 荷载及荷载组合
3.3.1 储罐基础上荷载可分为下列二类：
永久荷载：储罐自重（包括保温及附件自重）、基础自重和基础上的土重等；
2．可变荷载：储罐中的储液重或储罐中的水重、储罐的风荷载。
3.3.2 储罐基础设计时，荷载效应组合与相应的抗力限值应符合下列规定：
⒈验算地基承载力或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力
⒉运算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为储罐地基变形承诺值。
⒊在运算环墙环向力和承台内力以确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合，应按承载能力极限状态下荷载效应的差不多组合，采取相应的分项系数。
3.3.3 永久荷载分项系数：
储罐自重（包括保温及附件自重），应取1.2；
基础自重和基础上的土重，应取1.0；
3.3.4 可变荷载分项系数：
储罐中充水，应取1.1；
储罐中储液，应取1.3；
储罐的风荷载按《建筑结构荷载规范》（GB50009）的有关要求执行。
3.4 抗震设防
3.4.1 对大型罐区工程应按国家有关规定对建筑场地进行地震安全性评判。
3.4.2 储罐容积大于5万立方米的基础抗震设防分类按乙类考虑；小于或等于5万立方米的油罐基础按丙类考虑。
3.4.3 场地液化判不和处理：抗震设防烈度为6度时一样可不进行判不和处理，但关于储罐容积大于5万立方米的应按7度的要求进行判不和处理；7度~8度时按抗震设防烈度的要
求进行判不和处理。
3.4.4 储罐设有锚固螺栓的储罐基础，其抗震验算按照《构筑物抗震设计规范》（GB50191）中的有关要求执行。
3.5 环境爱护
3.5.1 当储罐基础座落在静流水源地或储存不可降解介质，同时储罐泄露物有可能
污染地下水或邻近环境时，储罐基础部分应采取防渗漏措施。
3.5.2 储罐基础设计时应考虑设置有效有用的检测渗漏措施。
3.5.3 储罐基础防渗漏措施的做法：
1 储罐基础中可采纳密实度λc≥0.97、厚度大于500mm的粘土层作为防渗漏措施；
2 在经济条件承诺及对环境爱护要求严格的情形下，也可采纳防渗土工膜（HDPE膜）及有关的配套设施作为防渗漏措施。
（见图4.1.2）图4.1.2 环墙尺寸示意
h
h g b k
)()1(m L L c γγγβ---=
(4.1.2)
式中 b — 环墙厚度，（m ）； gk — 罐壁底端传至环墙顶端的线分布荷载标准值（当有
保温层时，尚应包括
保温层的荷载标准值），（kN/m ）；
β — 罐壁伸入环墙顶面宽度系数；一样可取0.4~0.6，宜取0.5；（其中拱顶罐取小值，浮顶罐取偏大值）
γc — 环墙的重度，（kN/m3）；
γL — 罐内使用时期储存介质的重度，（kN/m3）； γm — 环墙内各层的平均重度，（kN/m3）； hL — 环墙顶面至罐内最高储液面高度，（m ）； h — 环墙高度，（m ）。
4.1.3 当罐壁位于环墙顶面时（即环墙式），环墙单位高环向力设计值，可按下式运算（图4.1.2）：
充水试压时：
()KR h h F m Qm W W QW t γγγγ3
2+= (4.1.3-1)
式中 t F — 环墙单位高环向力设计值，（kN/m ）；
γQw 、γQm — 分不为水，环墙内各层自重分项系数，γQw 可取1.1，γQm 可取1.0；
γw 、γm — 分不为水的重度，环墙内各层的平均重度，（kN/m3），γw 可取9.80，γm
宜取18.00；
hw — 环墙顶面至罐内最高储水面高度，（m ）；
K — 侧压力系数，一样地基可取0.33；软土地基可取0.50。
(4.1.3-2)
）； （m ）。
，外环墙单位高
图4.1.4 外环墙尺寸示意 1 当b1≤H 时
1）在45°扩散角以下的部分，可按下式运算： 充水试压时：
(
KR R R h b g H F h t W W QW m Qm to ???
?++=22
1232γγγγγ (4.1.4-1)
正常使用时：
(
KR R R h b g H F h t L L QL m Qm to ???
?++=22
1232γγγγγ (4.1.4-2)
2） 在45°扩散角以上的部分，可按下式运算：
(
)KR b F m Qm to 13
2γγ= (4.1.4-3)
2 当b1>H 时
HKR F m to γγQm 32=
(4.1.4-4)
式中 Fto — 外环墙单位高环向力设计值，（kN/m ）； γ — 罐体自重分项系数，可取1.2； b1 — 外环墙内侧至罐壁内侧距离，（m ）； Rh — 外环墙内侧半径，（m ）； Rt — 储罐底圈壁板内半径，（m ）； H — 罐底至外环墙底高度，（m ）； R — 外环墙中心线半径，（m ）。
4.2 环墙截面配筋
4.2.1 环墙式单位高环向钢筋的截面面积，可按下式运算： y
t
o f F γ=s A ( 4.2.
1)
式中 As —环墙式单位高环向钢筋的截面面积，（mm2）； γ0 —重要性系数，取1.0；
fy — 钢筋的抗拉强度设计值，（kN/mm2）； 4.2.2 外环墙式单位高环向钢筋的截面面积，可按下式运算：
y
to
o f F γ=
so A (4.2.2)
式中 Aso —外环墙式单位高环向钢筋的截面面积，（mm2）。
5 地基承载力及稳固性运算
5.1 承载力运算
5.1.1 坐落在天然地基或处理后地基的储罐基础，其底面（持力层顶面）处的压力，应符合下式要求：
a k f P ≤ (5.1.1)
式中 pk — 相当于荷载效应标准组合时，基础底面平均压力值，（kN/m2）；
fa — 修正后的地基承载力特点值，（kN/mm2）。 5.1.2 储罐基础底面处的平均压力设计值可按下式运算： A
G F k
k +=
k P (5.1.2) 式中 Fk —相当于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值，（kN ）；
Gk — 基础自重和基础上的土重，（kN ）；
A — 罐基础底面面积（m2），环墙式基础运算直径取环墙外直径，护坡式、外
环墙式基础运算直径取储罐底圈罐壁内直径。 5.1.3 储罐桩基基础的运算应符合下列规定：
⒈ 桩的类型可分为预制方桩、钢筋砼灌注桩和预应力管桩等； ⒉ 桩按竖向抗压桩设计。桩基设计应遵守《建筑地基基础设计规范》（GB-50007）中的有关规定；
⒊ 关于摩擦型桩，桩端下存在脆弱下卧层或桩端持力层变化较大的桩基础应进行变形验算，变形值应满足表6.1.3要求；
⒋ 对储罐的桩筏基础应考虑群桩的挤土效应；
⒌桩基承台设计按照《建筑地基基础设计规范》（GB-50007）的有关要求执行。
5.2 稳固性运算
5.2.1 关于软土地基采纳预压排水固结法加固地基时，在加载各时期及位于斜坡、陡坎边缘、已填塞或掩埋的旧河道及深坑边缘地带的储罐基础，应进行整体和局部地基抗滑稳固性运算。
5.2.2 地基抗滑稳固性，当为均质粘性土坡和软土地基时，可采纳圆弧滑动面法进行验算。
5.2.3 地基抗滑稳固性可采纳圆弧滑动面法进行验算，最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求：
S
R
M M ≥1.2 (5.2.3) 式中 MR — 抗滑力矩，（kN ·m ）； MS — 滑动力矩，（kN ·m ）。
6 地基变形运算
6.1 一样规定
6.1.1 地基变形特点可分为罐基沉降量、罐基整体倾斜（平面倾斜）、罐基周边不平均沉降（非平面倾斜）及罐中心与罐周边的沉降差（罐基础锥面坡度）。
6.1.2 运算地基变形时，应符合下列规定：
1 由于荷载、地基不平均等因素引起地基变形，对不同型式与容积的储罐，应按不同承诺变形值来操纵；
2 储罐基础应按照在充水试（或预）压期间和使用期间的地基变形值，考虑罐基预抬高及与管线连接的方法和施工顺序。
6.1.3 储罐地基变形承诺值，应按表6.1.3规定采纳。
表6.1.3 储罐地基变形承诺值
6.1.4 储罐基础顶面，应自中心向周边做成15‰~35‰的坡度，当地基承载力及变形能满足要求或储罐容积较大时取较小坡度，不能满足要求或
储罐容积较小时，取较大坡度。当储罐基础沉降稳固后其锥面坡度应不小于0.008。
6.2 变形运算
6.2.1 储罐基础当处于下列情形之一时，应做沉降量运算：
1 按《建筑地基基础设计规范》（GB50007）中判定的地基基础设计等级为甲级、乙级的罐基础；
2 当天然地基土不能满足承载力特点值要求时，或储罐阻碍深度范畴内有脆弱下卧层时；
3 当罐基础与相邻基础较近，罐基础有可能发生倾斜时；
4 当罐基础下有厚、薄不平均的地基土时。
6.2.2 运算地基沉降量时，不考虑由风荷载和地震作用引起的附加应力。
6.2.3 地基沉降量可采纳分层总和法进行运算。地基最终沉降量可按下式运算：
)(S 1110
--=-='=∑
i i i i n
i si
s s z z E p s ααψψ (6.2.3) 式中 s —地基最终变形量，（mm ）；
s' —按分层总和法运算出的地基变形量，（mm ）； ψs —沉降运算体会系数，按照国家现行标准采纳； n —罐基础沉降运算深度范畴内所划分的土层数，（图6.2.3）；
p0 —对应于荷载效应准永久组合时罐基础运算底面处的附加压力，
（kPa ），见6.2.4条注；
Esi —罐基础底面下第i 层土的压缩模量，（MPa ），应取土的自重压力至土
的自重压力与附加压力之和的压力段运算；
zi 、zi-1 —罐基础底面至第i 层土、第i-1层土底面的距离，（m ）；
i α、1-i α—罐基础底面运算点至第i 层土、第i-1层土底面范畴内平均附