浅谈大型立式储罐罐底设计
立式圆筒储罐基础施工设计探讨
立式圆筒储罐基础施工设计探讨摘要：随着我国工业的快速发展，在建筑行业中越来越重视储罐的制作、安装，越来越多的人选择储罐储存，控制立式储罐的安装质量非常重要。
大型储罐在油品以及化学工业液体储存设备中被使用广泛，是储运系统和石油化工装置的一个重要组成部分。
近几十年来，发展了各种类型的储罐，最被人们常用的是立式圆筒储罐。
关键词：储罐；基础；质量控制；变形1 储罐的基本结构：储罐是由罐顶、罐底、罐壁和附件构成。
1.1 罐顶介绍立式圆筒形储罐罐顶的主要形式有：自支撑式拱顶、网壳顶、自支撑式锥顶、梁柱式锥顶、内浮顶、外浮顶。
1.2罐底结构一般把立式圆筒形储罐的罐底直接放在基础的砂垫层上，通过底板把储液的重量直接传给基础。
而实际上，储罐的储液、自重的静力和基础沉降产生的附加力矩等，让罐底边缘部分的受力变得十分复杂。
从应力的分析结果来看，罐底的最大径向应力距离罐底边缘大约500mm，那么，罐底边缘板径向宽度就要大于或等于700mm。
根据储罐的控制焊接变形以及储罐的大小等制造工艺艺术来决定罐底的排版形式。
直径小于或等于12.5的储罐，罐底受力不大，适宜按照条形排版阻焊。
对于那些直径大于或等于12.5m的储罐，罐底外缘受到罐壁的作用，边缘力比较大，底板的中部需要比外围薄，所以外围应该设计成弓形边缘板。
2 常用设计标准：2.1中国标准国内立式圆筒形储罐的标准设计有三个：国家能源部标准《钢制焊接常压容器》NB/T47003.1-2009；中国石油总公司标准《石油化工立式圆筒钢制焊接储罐设计规范》SH3046-1992；国家标准《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341-2003.2.2国外储罐的主要标准日本工业标准《钢制焊接油罐结构》JISB8501；美国石油学会标准《钢制焊接石油储罐》API650和英国标准《石油工业立式钢制焊接油罐》BS2654。
3 罐壁设计：罐壁厚度设计要考虑储液的静压力，从上至下应该逐渐增厚，但在实际制造中不可能采用过多板厚规格。
大型储罐的基础设计研究
大型储罐的基础设计研究广义上，“储罐”泛指用于存储气态、液态物质的钢制密封容器，在我国现代化工业领域具有广泛用途，包括石油、化工、消防、冶金等产业，其中大型储罐可以有效地提高生产、降低成本，它是很多工业企业的必要性设备之一。
理论上最有效率且安全度高的石油供应方式为长输管道，但它只解决了运输问题，无法发挥石油供应“集散地”的效应。
大型储罐应用中不仅强调个体容量规模，对于群组效应的要求也十分明显，一定规格、一定数量的储罐可以提高石油供应的规划性、战略性，实现与市场之间的灵活统筹。
1 大型储罐基础设计概述从我国石油产业自主建设开始，社会每年都会新增大量的储罐设备，特别是大型储罐的数量越来越多，由此形成了相对庞大的建设成本。
结合现状分析，我國石油储罐基础建设在整个储罐工程造价中占据70%左右的成本，其中80%～90%又消耗在材料、制造、人工等方面，留给地基基础设计、建设和维护的资金十分有限，而这也严重影响着油罐的可靠性、安全性和效率性。
概括地说，一个大型储罐基础设计内容包括了罐体选型、地质勘探、地形分析、地基承载力和稳定性计算、地基变形幅度计算等方面。
应该说，任何一种可能影响大型储罐运行安全的要素都应该考虑到设计内容中；结合国内外出现的大型储罐基础安全问题，其中出现频率最高的就是储罐基础部分沉降、变形、歪斜等造成储罐的不稳定性，从而引起储罐发生倒塌或扭曲，造成十分严重的后果。
大型储罐中所容纳的石化产品具有污染属性，一旦泄露不仅会造成巨大的经济损失，同时也会危害人类生命健康、破坏自然生态系统。
设计作为第一步，应该充分地了解储罐地基变形的机理，根据存在的安全隐患展开相应的处理方法，如在恰当的位置加固桩基础，整体上对于地基处理的要求是密实、稳定、牢固。
同时，现实中储罐体积越大它在单位容积上消耗的钢材也就越少，而“相对之下”的储罐所占的基础空间也就越小，例如，15万m3和20万m3的储罐占地面积相差不超过200m2，但在对地基的影响上却存在很大差异；根据物理学原理可知压力越大、受力面积越小，压强就越大，所以在要求上地基压缩层的深度一般为储罐直径的一倍，举例说明，10万m3左右的储罐（浮顶罐）直径在80m左右，那么在地基压缩层上也应该保持在80m左右，当然可以根据地质优势稍微缩小，但承载力的要求并没有变化。
第七章 立式油罐罐底设计1
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5万方油罐边缘板径向应力分布图
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中幅板最小厚度表
表 7-1 中幅板最小厚度 油罐内径D ，m 中幅板最小厚度，mm 4 5 6
D < 12
12 ≤ D < 20 D ≥ 20
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边缘板最小厚度表
表 7-2
边缘板最小厚度 边缘板最小厚度，mm 同底圈罐壁厚度 6 8 10 12
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第三节
储罐基础简介
一 护坡式基础 护坡式基础一般用于地基较好、固定顶盖的 拱顶罐基础， 及容积较小且为活动顶盖的浮顶罐 以 基 础 。 （护坡式基础构造图） 护坡式基础的一般做法是：首先挖掉场地内 地基表面的耕土层和有机物之后， 实基层的地基 压 土 ，这 时 要 特 别 注 意 雨 水 的 排 泄 ，绝 不 能 让 水 浸 泡 储罐的地基土。 后根据工艺安装设计标高决定基 然 础 填 实 的 材 料 ；当 基 础 填 实 高 度 小 于 1 m 时 ，基 础 可 直 接 做 砂 垫 层 ；当 基 础 填 实 高 度 超 过 1 m 时 ，可 按 回 填 土 施 工 的 要 求 ，施 工 一 部 分 土 垫 层 、灰 土 垫 层 或 碎 石 垫 层 ， 这 层 的 总 厚 度 最 好 不 超 过 lm ， 之 后在这层垫层上直接施工砂垫层； 果当地建筑砂 如
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第二节 储罐对基础的设计要求 储罐作为一个结构，它必须能够经受得住所 储存油品的液体压力或煤气的气体压力， 且必须 并 具备有足够的密闭性，以存装气体或各类的油品。 储罐是由钢板焊成的薄壁容器结构，具有柔 性大、刚度小的特点，因而能经受起一般建筑物、 构筑物所不能经受的地基沉降变形。 的储罐基础 有 即 使 产 生 较 大 的 沉 降，只 要 是 均 匀 沉 降 ，仍 然 不 影 响储罐的使用。 储罐的底板是用很薄的钢板焊制而成，当沉 降 发 生 时 ，仍 能 和 下面 基 础 保 持 接 触 ，能 够 使 荷 载 均匀地分布在地基土壤上， 以对基础和地基的受 所 力情况比较明确。
大型储罐基础设计分析
大型储罐基础设计分析摘要：本文简要介绍了大型储罐基础设计应注意的问题等提出了一些粗浅的见解。
关键词：大型储罐承载力工程选址工程实例    推广问题一、概述由于国家经济的发展，石油储运越来越受到国家的重视，大型油库在国内沿海成迅猛发展趋势，储罐由原来1万方发展到3万方-----5万方-----10万方-----15万方。
储罐在施工过程中出现不少问题，主要是大罐沉降问题，导致管线开裂，储罐壁板拉开,基础环墙沉降不均等等。
不少施工单位向我们进行了咨询，我们按照规范和掌握的经验，处理了不少问题。
想就此发表一下我们的看法，希望和大家进行一下交流，互相提高知识水平，也对目前参差不齐的施工质量，希望相关部门严抓共管，保证工程安全运行。
储罐设计主要考虑工程选址、地基承载力、沉降计算等二、储罐设计1、油库选址要求及处理方法储罐基础设计，最怕遇到软土地基。
软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。
在建筑储罐地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。
储罐基础勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况。
另外冲填土尚应了解排水固结条件。
杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。
设计时，应考虑上部结构和地基的共同作用。
对储罐体型大小、荷载情况、结构类型和地质条件进行综合分析，确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理方法。
由于油库选址不当，储罐地基处理设计，会占到总投资10%~50%，正确选址实际是整个工程投资重点。
但是地址和后期运输也存在矛盾。
目前海运是最便宜的，根据资金收益，大量油库还是建在滨海软土附近，因此正确的地基处理为工程节约大量资金。
当软土地基承载力或变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压(夯)实、堆载预压、塑料排水带或砂井真空预压、换填垫层或复合地基等方法。
大型立式油罐和大型储罐罐底的设计
大型立式油罐罐底设计探讨摘要：大型储罐已经成为石油化工装置和储运系统的重要组成部分，而储罐的安全在很大程度上又取决于储罐的设计。
由于储罐的罐底承受着来自各方巨大的压力，因此，罐底的设计是大罐设计的重要部分。
本文主要从罐底结构方面来介绍大型立式油罐罐底的设计，对大罐设计、施工和维修都有着重要的意义。
关键词：立式油罐罐底设计排版坡度储罐是一种用于储存液体、固体或气体的密封容器。
在工业中通常使用的是钢制储罐，钢制储罐是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，钢制储罐在国民经济发展中起着非常重要的作用。
根据储罐放置位置、存储介质、形状进行划分，其主要结构形式有：正圆锥形罐底；倒圆锥形罐底；倒偏锥形罐底；单面倾斜形罐底；阶梯式漏斗形罐底。
而大型立式油罐罐底多采用锥形罐底的形式。
1、罐底的结构形式和特点大型立式油罐罐底通常采用倒圆锥形罐底。
这种罐底及其基础成倒圆锥形。
中间低四周高，罐底坡度一般取2%—5%。
随排除污泥杂质，水分的要求高低而定。
在罐底中央焊有集液槽，沉降的污泥和存液集中与此，由弯管自上或由下引出排放。
这种罐底形式的特点如下：1）液体放净口处于罐底中央。
不管日后罐底如何变形，放净口总是处于罐底的最低点，这对排净沉降的杂质，水分，提高储存液体的质量十分有利。
2）因易于清洗，对于燃料油罐可以不再设置清扫孔。
3）倒圆锥形罐底可以增加储罐容量，储罐直径越大，罐底坡度越陡，可增加的容量越多。
4）因较少形成凹凸变形和较少沉积，可以改善罐底腐蚀状况。
5）罐底受力比较复杂，储罐基础设计，施工要求比正圆锥形罐底更加严格。
2、大型立式油罐罐底的设计要求大型立式油罐罐底是油罐重要的组成部分，其罐底除了承受油罐自身的重力外，还要受到储液的静力和基础沉降所产生的附加力等，罐底板边缘部分受力状况非常复杂，为保证油罐的功能性和安全性，罐底的设计上不容忽视。
经实测，罐底的径向应力σx和环应力σy 略向中心移动便迅速衰减。
大型储罐设计有关问题的探讨
大型储罐设计有关问题的探讨摘要：本文以50,0 0 0立方米储罐为例, 针对大型储罐设计中的选型、选材及失稳变形等有关问题进行了分析, 在设计中做了相应的改进。
关键词：储罐; 外浮顶; 失稳变形; 抗风圈引言：储罐的设计越来越趋向大型化, 能够合理、科学的设计、制造和使用安全大型储罐显得越来越重要。
大型储罐被广泛应用于炼油化工生产装置中,在其应用中经常遇到油品蒸发损失及储罐失稳变形等实际问题。
大型储罐发生失稳变形的主要原因包括罐体刚度设计不足、用于抵抗风载荷的加强圈和抗风圈设计不合理等。
设计计算方法1. 1 定点法以高出每圈罐壁板底面0. 3 m 处的液体压力来确定每圈板厚。
多用于体积较小的储罐,对于直径大于60 m 的储罐采用此方法计算的应力值与实测应力值差别较大。
罐壁需要的最小厚度取下面2个公式计算结果的较大值。
δd =419D( h - 013)ρ/[σ]d+ C (1)δt =419D( h - 013)/ρ[σ]t(2)式中,δd 为设计壁厚,δt 为充水试验设计壁厚, C 为腐蚀裕量,mm ; D 为储罐的公称直径, h 为储罐计算液面高度, m ;ρ为储液的相对密度; [σ]d 为设计温度下储罐罐壁钢板的许用应力, [σ]t 为水压试验条件下储罐罐壁钢板的许用应力,MPa 。
1. 2 变点法对于体积较小的储罐,采用定点法设计罐壁厚度时计算简便,结果也安全。
但是对于体积等于或大于5 ×104 m3 的储罐,采用定点法计算罐壁厚度时,计算的罐壁应力与实际应力值差别较大。
此时一般采用变点法计算。
1. 2. 1 第1 圈罐壁厚度的计算按式(1) 和式(2) 确定储存介质和水压试验条件下的底层壁厚初值δpd和δpt 。
储存介质和水压试验条件下的底层壁厚δ1d 和δ1t 用下式计算(其中δpd≥δ1d ,δpt ≥δ1t ) 。
δ1d = (1.06 -0.069 6D/h *hρ[σ]d)+419 hDρ/[σ]d+ C(3)δ1t = (1.06 -0.069 6D/h *h[σ]t)+419 hD/[σ]t(4)1. 2. 2 第2 层罐壁厚度的计算按下式计算出储存介质和水压试验2 种工况下底层壁板的比值Ψ。
浅析大型储罐基础设计与地基处理
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald68随着国民经济的快速发展,人们对化学品、油品以及清洁燃料的依赖程度超过以往任何时候。
因此近年来各地新建、扩建各种化学品库、油库、燃料油库。
油库总容量亦呈上升趋势。
单个储罐的容量也是越来越大，特别是大型储罐，直径、高度大，对地基土的承载能力和变形要求高，影响深度大，尤其是软土地基、山区地基以及特殊性土地基，地层复杂。
1 大型储罐基础的型式选择储罐基础的选型，应根据储罐的形式、容积、地质条件、材料供应情况、业主要求及施工技术条件、地基处理方法和经济合理性等条件综合考虑。
储罐基础一般做法是在紧邻罐底板之下做一层沥青砂绝缘层用于阻断地下潮气对罐底板的腐蚀，在沥青砂垫层之下做一层砂垫层，调节罐底板受力状态，其下是压实填土层。
储罐基础的形式基本上有如下两种。
1.1 环墙式基础(图1)当地基土为软土且不满足承载力的要求、计算沉降及沉降差也不在允许范围之内或地震作用下地基土有液化时，宜采用环墙基础。
这种基础是将钢筋混凝土环墙设在储罐壁板之下，利用该环墙将罐体传来的压力传至地基。
1.2 护坡式基础(图2)当地基土能满足承载力设计值和沉降差要求及建罐场地不受限制时，可采用护坡式基础。
护坡式基础一般用于硬和中硬场地土，多用于固定顶罐，近年来也有用于大型浮顶储罐的成功实例。
2 大型储罐基础的特点与设计原则大型储罐的类型很多，下面就简单介绍储罐基础的特点与设计原则。
(1)储罐基础的特点不同于一般建筑物的基础，其基础特点主要是以下几方面。
①对于地基承载力的要求不是很高；根据储罐的容量不同，地基承载力达到80～250 kPa一般就可满足要求。
②工艺生产对基础沉降的要求不很严格。
储罐基础均匀①作者简介:赵荣超(1983,6—),汉,陕西岐山人,本科,工程师,研究方向：工业与民用建筑结构设计及研究。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2015.29.068浅析大型储罐基础设计与地基处理①赵荣超（中油辽河工程有限公司 辽宁盘锦 124010）摘 要：进入21世纪，我国的储罐建设得到了飞速发展。
大型储罐设计的几点体会
大型储罐设计的几点体会储罐是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分，随着公司的快速发展和市场区域的扩大，储运系统项目越来越多，需要设计的储罐也越来越多。
储罐的设计除了需要考虑选型、选材、结构等多方面的问题，还需要进行强度、稳定、抗震等方面的计算。
在本文中，就储罐设计中遇到的问题谈几点体会，主要涉及储罐的抗震分析，内浮盘材质对罐组防火间距的影响，内浮盘材质对工程造价的影响等。
一、 地震载荷对储罐底层罐壁壁厚的影响分析随着市场的不断扩展，我国西北的项目日益增多，与有所不同，西北大多数地方基本风压高，地震设防烈度高。
中原的项目中，基本风压一般在500Pa以下，地震设防烈度一般在7度以下，虽然风载和地震载荷对储罐的罐壁厚度会产生一定的影响，但储罐的底层罐壁厚度主要由所储存介质的液柱静压力来决定。
风载的增加，我们往往可以通过设置抗风圈增加储罐的刚度以满足稳定的要求。
而随着地震载荷的增加，当地震载荷增加到一定程度的时候，地震载荷会成为储罐的底层罐壁厚度的决定性因素。
首先我们看看地震时罐壁下部损坏的形式。
罐壁与罐底环形板间的焊缝发生破裂和罐壁下部屈曲是地震时储罐罐壁下部损坏的主要形式。
罐壁与罐底环形板间的焊缝发生破裂，是由于水平地震荷载使角焊缝产生弯矩，加上基础不均匀沉降等的影响，造成了角焊缝的破裂。
罐壁下部屈曲如图（一）所示，唐山图（一）罐壁下部屈曲大地震时，唐山钢厂和天津化工厂各有两个1000m3燃料油罐发生这种形式的破坏。
这种破坏是由于水平地震载荷对罐壁产生弯矩，此弯矩应力达到临界应力值而引起罐壁屈曲，再加上液柱静压力把罐壁挤向外，从而使下部罐壁向外臌曲；同时也由于水平地震载荷引起的水平剪力达到临界值而引起失稳。
水平地震载荷对罐壁产生的弯矩引起的应力是罐壁下部损坏发生的主要原因。
在下面的例子中，我们会看到水平地震载荷对罐壁底层厚度的影响。
在某工程中，10000m3汽油罐（Φ27500x18000mm，常压常温内浮顶罐）出现了地震载荷成为储罐的底层罐壁厚度的决定性因素的现象，通过对计算书的分析可以看出这一点。
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浅谈大型立式储罐罐底设计
【摘要】大型储罐已经成为石油化工装置和储运系统的重要组成部分，而储罐的安全在很大程度上又取决于储罐的设计。
由于储罐的罐底承受着来自各方巨大的压力，因此，罐底的设计是大罐设计的重要部分。
本文主要从罐底结构、设计参数的选取、罐底排版方式等方面来介绍大型立式储罐罐底的设计，对大罐设计、施工和维修都有着重要的意义。
【关键词】储罐罐底设计
1 储罐的介绍
储罐是一种用于储存液体、固体或气体的密封容器。
在工业中通常使用的是钢制储罐，钢制储罐是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，钢制储罐在国民经济发展中起着非常重要的作用。
根据储罐放置位置、存储介质、形状和用途的不同，储罐大致可分为以下几种形式：
按照放置的位置不同，分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。
按照存储介质不同，分为原油储罐、燃油储罐、润滑油储罐、食用油储罐、消防水罐等。
按照形状不同，分为立式储罐、卧式储罐、球形储罐等。
按照用途不同，分为生产油罐、存储油罐等。
近几十年，发展了各种形式的储罐，尽管储罐的形式多种多样，但最常用的还是地上立式圆筒形储罐。
2 大型立式储罐的结构
如图1所示，我们可以看到立式储罐的基本结构形式，它主要由以下几部分组成：罐基础、罐底板、罐壁板、罐顶，以及加强圈、垫板、包边角钢等其他附件。
图1 立式储罐结构形式
2.1 罐顶
罐顶是储罐重要的组成部分之一，由于罐内储存具有一定蒸汽压力的液体介质，因此要求罐顶能承受在存储温度下具有的压力、罐顶自重、雪载及活载的能力，从而保证储罐整体的稳定。
目前储罐罐顶结构主要有以下三种：锥顶结构、拱顶结构和钢网壳结构。
2.2 罐壁板
罐壁板的质量占将近整个储罐质量的一半，也是储罐重要的组成部分。
罐壁板厚度的大小是整个储罐的钢材使用量和总质量的决定因素，是判断储罐是否经济合理最关键的指标。
参照SH3046标准中规定，当各圈板厚度不同时，以内径齐平为标准。
2.3 罐底板
立式圆筒形储罐的罐底由边缘板和中幅板组成，罐底板可采用对接或者搭接结构。
根据储罐内径的大小，罐底结构也分为两种，当储罐内径小于12.5m时，罐底可不加环形边缘板；当储罐内径大于或等于12.5m时，罐底宜加环形边缘板。
具体形式如图2所示。
图2b 加环形边缘板
图2 罐底结构
罐底的受力分析也比较复杂，它承受着上方液体的压力、下方基础的支撑力，在靠近罐壁处，还受到罐壁和边缘力的作用。
储罐的罐底板与罐基础紧密连接，对罐底板日后的维修也很困难。
所以，罐底板质量的优劣对储罐寿命和储罐存储能力起着重要影响。
3 罐底主要参数设计
3.1 中幅板的最小公称厚度
根据GB 50341规定不包括腐蚀裕量，中幅板最小公称厚度：油罐内经D≤10m 时，中幅板最小公称厚度取5mm；油罐内经D＞10 m时，中幅板最小公称厚度取6mm。
3.2 环形边缘板的最小公称厚度
根据GB 50341规定不包括腐蚀裕量，环形边缘板的最小公称厚度如表1所示：
（式1）
式中：
Lm——罐壁内表面至环形边缘板与中幅板连接焊缝的最小径向距离（mm）；
tb——罐底环形边缘板的最小公称厚度（不包括腐蚀裕量）（mm）；
Hw——设计最高液位（m）；
ρ——储液相对密度（取储液与水密度之比）。
第二，底圈罐壁外表面沿径向至边缘板外缘的距离L1，不应小于50mm；
第三，采用搭接时，中幅板应搭接在环形边缘板的上面，搭接宽度Lw不应小于60mm。