55155钢制球形储罐抗震鉴定技术标准 标准 SY 4081-1995.pdf

中 华 人 民 共 和 国 石 油 天 然 气 行 业 标 准 psy 40 8 1 - 95 钢制球形储罐抗震鉴定 技 术 标 准 s t a n d a r d f o r e a r t h q u a k e r e s i s t a n c e e v a l u a t i o n o f s t e e l s p h e r i c a l t a n k 1 9 9 5 - 0 3 - 1 1 发布 1 9 9 5 - 0 9 - 0 1 实施 中国石油天然气总公司发布 中华人民共和国石油天然气行业标准 钢制球形储罐抗震鉴定 技 术 标 准 s t a n d a r d f o r e a r t h q u a k e r e s i s t a n c e e v a l u a t i o n o f s t e e l s p h e r i c a l t a n k s sy 4 0 8 1 . 一 ， 5 主编单位:中国石油天然气总公司工程技术研究院 批准部门:中国石油天然气总公司 中国石油天然气总公司文件 ( 9 5 )中油技监字第 1 5 6号 关于批准发布 石油工业用加热炉安全 规程等十一项石油天然气行业标准的 通知 各有关单位. 石油工业用加热炉安全规程等十一项标准 ( 草案)业经 审查通过，现批准为石油天然气行业标准， 、 予以发布。各项标准 的编号1名称如下: 序号编号名称 1 . s y 0 0 3 1 - 9 5石油 工业 用加 热炉 安全 规 程( 代替 s y 7 3 1 -8 8 ) z s y / t 0 0 8 6 -9 5 阴极保护管道的电绝缘标准 3 . s y / t 4 0 7 4 -9 5 钢质管道水泥砂浆衬里涂敷机涂敷 工艺 4 . s y / t 4 0 7 5 - -95 钢质管道粉煤灰水泥砂浆衬里离心 成型施工工艺 5 s y / t 4 0 7 6 -9 5 钢质管道液体涂料内 涂层风送挤涂 工艺 6 . s y / t 4 0 7 7 -9 5 钢质管道水泥砂浆衬里风送挤涂工 艺 序号编号 z s y / t 4 0 7 8 -95 s y / t 4 0 7 9 - 9 5 s y / t 4 0 8 0 -9 5 s y 4 0 81 - - 9 5 s y / t 4 0 8 2 -9 5 名称 钢质管道内涂层液体涂料补口机补 口工艺 石油天然气管道穿越工程施工及j 收规范 管道储罐渗漏检侧方法 钢制球形储罐抗震鉴定技术标准 气田井场设备与管道安装工程施工 及验收 规范 久10h 以上标准自 1 9 9 5 年 9月 1日起施行 中国石油夭然气总公司 1 9 9 5 年子 月1 1 日 目次 1 总则 “ ( 1 ) 2 代号 “ ” ” ” ，. (2) 3 3 , t 本规定 ， ， 一l7) a 场地 ” ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 8) 5 地震作用及其作用效应计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 1 0 ) 6 抗震验算 ” ” “ ( 巧) ， 抗震加固措施 “ ， ( 2 6 ) 附录 a 本标准用词说明 ， ， ” “ ( 2 9 ) 附加说明 ” ， 二 ( 3 0) 附件钢制球形储罐抗震鉴定技术标准条文说明 ( 3 1 ) 1 总则 1 . 0 .1 为贯彻地震工作 以预防为主，防、抗、救相结合 的方 针，在现有科学技术水平和经济条件下，减轻钢制球形储罐 ( 以 下简称“ 球罐协 的地震破坏和次生灾害，避免人员伤亡，减少经 济损失，特制定本标准 1 .0 . 2 本标准适用于抗震设防烈度为 6 度至 9度地区已投人运 行的、设置在地表以上、支柱为正切式的球罐下部支承结构 ( 支 柱、拉杆、地脚螺栓，基础板等)的抗震鉴定和加固 1 . 0 .3 按本标准进行抗震鉴定和加固的球罐，当遭遇到本地区 设防烈度的地震影响时、球罐支承结构可能有损坏一但经一般修 理或不需修理仍可继续使用，目 _ 不发生危及人身和环境安全的严 重次生灾害 1 .0 . 4 球罐的抗震设防烈度，一般情况下应采用 中国地震烈 度区划图 ( 1 9 9 0 ) ) 规定的本地区地震烈度;对做过地震安全性 评价的地区和场矿，可按经批准的地震安全性评价确认的基本烈 度或设计地震动参数进行抗震鉴定和加固。 注:在本标准中一 设防烈度为6度、7 度.s度、s度” 简称为 e 度、7 度，8 度、9度” 1 . 0 : 5 按本标准进行抗震鉴定时，除应执行本标准外，尚应符 合国家现行的有关标准和规范的规定 1 . 0 . 6 球罐的抗震鉴定，应考虑周围环境 ( 如建筑物、构筑物 倒塌、地基液化、震陷等)可能引起的次生灾害 2 代号 2 . 0 . 1 本标准的代号及其意义应符合表z . 0 . 1 的规定 代号及其意义 表 2 . 0 . 1 代号意义 a 单根 支柱 的金属横 截面积 a ,单根拉 杆 的横截面 面积 n荃 础板 外缘直 径 n ,球 壳 内直径 。! 第层 土 的 厚 度 拉杆 螺 纹根径 f f k球罐的总水平地震作用标准fft f 7地脚 螺拴所 承受 拉杆传 递来 的水 平分力 7支柱基 础板 与鉴础 间的摩 擦 系数 c 场 地 土层平 均剪变模 i ft h ,支柱底 至拉 杆与支柱 交点 处 的距离 h 、 球 壳 赤道线 至拉杆 与支柱 交 点处 的 距 离 h支 柱底 至球罐 中心 高度 l 单 根 支柱的金 属横截 面惯 性矩 支 柱断 面的惯 性半径 人 球 罐支 承结构 在水平 地震 作 用方 向的侧 移刚度 一2 续 表 代粤意义 支柱 计算长 度系 数 拉杆长 度 拉 杆 与 焊 接 板 角 焊 缝 单 边 长 度 支柱 与球 壳连接 焊 缝单边 长度 1, 基础 板外缘 至支 柱 外壁的 距离 m 总水 平地 震作 用标 准 值在 拉杆 与支柱 交点 面上 产生 的倾 覆力 矩 h l操作状 态下 支柱 所承 受 的总 弯矩 m, 阴1 月 1 , ”八 戈川 【 操 作状 态下、 支柱所 承 受的 附加弯 矩 球 罐的 操作质 量 雄 内储液 总质 量 球罐 在操 作状 态下产 生地 震作 用的等 效质最 球壳 的质量 球罐 内储液 的 等效质 量 球壳 保温层 的质 量 支柱和 拉杆 的质 量 球址 其他 附 件 的 质量 找 包 括 各开 口、喷 淋 装 置、 梯 子 、 平台等 ) . 拉 杆所 承受 之轴 向最大 拉力 覆 盖层 的分层 层数 单 根支杜 上 的地脚 螺栓数 与地震作用方向夹角为。的构架福数 支柱 总数 川叭肠一件一叭 p ,一 倾 m lm t z #i 中 产 生 的 、 “ 刊 续 表 代勺 意义 p 广 了 拉杆 在支柱 上产生 的垂 直压缩 或拉伸 力 y r m- 各 支 柱 八 值 中 最 大 者 尸 l l 在 赤 道 线上 球罐 的计算 压力 取设计 压力与 赤道 线上 液柱 静压 力之和 _- 一一一 . 、一 支 i j it a it a n w jf承 受 的 最 大 垂 直 荷 载 y ,一 位 xe 3 f li * :t nj i + t y f t v -j tl !h t lm e g o 寸 蕊 在 几 五 不 4 #赢 痴j th i 9h n -一- _ _-习 一._ 一 一一撰 篡戮器戮篡一一 一 一 司 9 藻 t-3 w j9 m ，一一 一丫一于一一 一一 - - -一 恻_ 耳 板 厚 度或翼 板的 总 厚度 _ _ 一b一 基 础 板 的 实 际 厚 度 球 壳 的 有 效 ” 度 所承 受 到的最小 重 力 支柱 横截 面断 面模数 里 水 平地震 影响 系数 仪 m 入水 平地震 影响 系数 最大值 /j拉 杆与 支柱间 的 爽角 砰d场地 覆盖 层厚度 对地 震效 应影响 的权 系数 l(场地上层刚度对地展效应影响的权系数 续 表 代号意义 。支柱 承受 外载时 的偏 心率 与 地震 效应 折减 系数 护 i储液 等效 质量 系数 口 拉杆 与水平 面的 夹角 n ,支柱 ; 的方位 角 口j拉杆j 的方位角 2 在 弯矩作 用平 面内的 支柱 细长 比 产c 淤 勺 v , ; 球壳 材料 的泊松 比 分 别为场 地土 层 的平均 剪 变梭 量和极 盖层厚 度对 场地 指 数的贡献因子 第 t 层 土的剪 切波速 第 层 土的密 度 口 ，墓础板材料的屈服强度 j c工 板或 翼板的 挤压应 力 口 j i耳 板或翼 板材料 的 许用挤 压应 力 汀 。支 柱 许用 临界压 应 力 汀 o操 作状态 下.在 球罐 赤道 线上 的球 壳膜应 力 厅 拉杆 断面 中的拉 应力 as支柱 横截 面的压 应 力 汀 ， 材料 的屈服 强度 c z ) ( r) 地 脚螺 栓的许 用 剪应 力 v i 子断 面上 的剪应 力 销 子断 面上 的许 用剪应 力 _. _1_ _ 5 续 表 代号意义 支柱 与球壳 连接 焊缝 中的剪应 力 口 w支柱与球壳连接焊缝中的许用剪应力 丁 、 州八处 角焊缝 中的 剪应力 焊 缝 中的剪应 力 缝 系 数 巾 凶 操作 状态 下 偏 心受 压的 支柱在弯 矩作 用平面 内的稳 定系 数 岁 o 球罐 支承结 构在 地震 作用方 向的拉 杆影响 系数 拉杆 高度影 响 系数 o n棍构架 支承结 构在 地簇作 用方 向的拉杆 影响 系数 0拉 杆长 细 比影响 系数 一 一 3 基 本 规 定 3 .0 . 1 球罐加固前应首先对基础进行检查，当基础发生倾斜、 不均匀沉降或基础混凝土酥裂时，应采取加固措施 3 . 0 . 2 支柱与球壳、耳板与支柱、拉杆与翼板、支柱底板与支 柱 间的焊缝应饱满，外观检查时不应有超标缺陷，如不符合要 求，应采取加强措施。 3 . 0 . 3 拉杆的拉紧程度应适度，且各拉杆拉紧程度大致相同 3 .0 . 4 刚性小的拉杆 ( 如圆钢式拉杆)交叉处不应焊死 3 .0 . 5 支柱地脚螺栓和垫板不应有明显变形，螺母不应松动， 且应采用双螺母或有锁紧装置。 3 . 0 . 6 位于易燃区，或贮存易燃及液化石油物料的球罐，球罐 支柱应设防火层，且支柱上应留有通气孔，防火层不应将通气孔 堵死。 3 .0 .7 在7 度ii、il l . i v 类场地和8 度、9 度地震区 球罐支承结 构应按本标准进行验算经验算不合格时，应采取适当加固措 施焊接加固时，应控制构件的变形;任何加固件不得与球罐相 焊接 4 场地 4 .0 . 1 球罐所在场地的评定，应以场地指数为依据，场地指数 应按公式 ( 4 .0 . 1 ) 计算: 声 i = 气 c fig + y d 声 d( 4 .0 . 1 ) e一 “ 一j 0 x 10 ( 当g 3 0 m 时 ) 式中#一 场地指数二 ? c 一一场地土层刚度对地震效应影响的 权系数， 可取0 . 7 ; 为 一， = 场地覆盖层厚度对地震效应影响的权系数，可 取，03 : f i g . f i d 一 “j 踢 为场地土层的平均剪变模量和覆盖层厚度 对场地指数的贡献因子， g - - 地土层平 均剪变模量, mp a 、 应按本章4 .0 . 2 确 定; d -场地覆盖层厚度、 m河 采用地表至坚硬土层( 剪变模 量大于5 0 0 mp a 或剪切波速大于5 0 0 m / s ) 顶面的 距离;t “常数 当场地土的平均剪变模量大于 5 0 0 mp a或覆盖层厚度不大 于5 m时，场地指数可采用 1 . 0 . 4 .0 . 2 场地土层的平均剪变模量，可采用地表以下2 0 m深度范 围内的土层平均剪变模量，当覆盖层厚度小于 2 0 m时，可按实 际覆盖层厚度确定 场地土层的平均剪变模量应按式 ( 4 . 0 . 2 ) 计算: 一8 e,d , p , v , g = x 1 0 y-d ( 4 . 0 . 2 ) 式中 d ,-第， 层土的 厚度. m ; p l第i 层土的质量密度， t / m 7 ; 气一 第l 层土的剪切波速， m / s ; n - 覆盖层的 分层层数 4 . 0 . 3 场地土层剪切波速值，应通过现场实测确定也可根据 场地名称按表 4 .0 . 3 确定场地指数。 场地名称与场地指数的关系表 4 刀 场 地名称 场地 指 数 u 坚硬场 地中 硬场地 中 软场 地 软弱 场地 -一寸 一- 0 20 0 9 5 地震作用及其作用效应计算 5 . 0 . 1 球罐可在通过支柱的一个主轴方向计算水平地震作用并 进行抗震验算;计算简图见图5 . 0 . 1 , 厂六二 厂 汁 飞 贩 淤 了 ar n. . ( a ) 立面圈 ( b ) 计算 简图( c ) f 面图 图50 球罐计算简图 5 . 0 . 2 球罐的地震影响系数 ， ，应根据烈度、场地指数和球罐的 基本自振周期按图5 . 0 . 2采用 ， 0 . 4 5 . m 图5 02 地震影响系数曲线 a k 平地震影响系数“ m水 平地震影响系数最大值、应按表5 。 之确定; t 一球w自 振周期，兀一 铸征周期，应按式( 1 0 2 ) 确定、 (s j 一 1 ( ) 5 . 0 . 2 . 1 抗震验算时，球罐的水平地震影响系数最大值应按表 5 _ 0 . 2采用 水平地震影响系数最大值表 5 众 2 辈 一耳一 二一 一 5 . 0 . 2 . 2 特征周期，应根据场地 指数按式 ( 5 . 0 . 2 ) 确定: t , =0 .6 5 一0 .4 5 f , 0 4 ( 5 . 0 . 2 ) 5 . 0 . 3 球罐基本自振周期应按式( 5 . 0 . 3 ) 计算 : 一 0 .21 一一蕊 ( 5 . 0 . 3 ) 式中mo球 罐在 操作 状态下产生地震作用 的等效质量 k g ; t球罐的基本自振周期，s ; k 一一球罐支承结构在水平地震作用方向的侧移刚度， n / m m 5 . 0 .4 球 罐在操作状态下 的等 效质量 ，应按式 ( 5 .0 . 4 - 1 ) 和 ( 5 .0 . 4 - 2 ) 计算: ma = n i l + m2 + m, + 0 . 5 m4 + m; m 2 = r7 m , ( 5 刀 . 4 - 1 ) ( 5 . 0 4一 2 ) 式中 m : 一 球 壳的质量， k g ; m , - - 球罐内储液的等效质量k g ; m 3 - 球壳保温层的 质量k g ; 。 4 一一 支 柱和拉杆的 质量 , k g ; m 5 一球罐其他附件的质量包括各开口 、喷淋装置、梯 子飞平台等的 质量，k g ; m , - - w内液体总质最，k g ; i 1 q一储 液等效质量系数. 可按图5 .0 _ 4采用 口 口门口口 ! 口 用工 厂日曰曰口 日 雨田 门下 ! 1 口 m. “ . 日 f 口 用 口 1 一 口 困 田曰 w . + + 口门 0 .3 1 .,0.380.36 日 口 0.2 6 曰0 , 10 0 .19 1 田门用 团 口口 i 田口 田 冈”时07肠洲04们 并弱唱址崔拱禅 叻0l 0乃 0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 30 . 4 0 . 3 0 石0 . 7 0吕0 . 9 1 刀 图5 .0 .4 w “ -ix;存液体质r.k g ; a 世 i t w,/ w - 储液等效质量系数 ，7 w . -1 0 0 %充 满储 液时 的储液 质量、 k g 5 瓜5 球罐支承结构的侧移刚度可按( 5 0 .5 - 1 ) 计算 1 2 e , i 0a h o ( 5 . 0 . 5 一 1 ) 艺 7 7 ;e - 少 ( 5 . 0 .5 一2 ) 价土咖 w 一 一 u s a ( 1 一功h ) 门+2 0x ) 2 ( 5 . 0 5 一3 ) h o c o s o c o s , w +( 1 + 3 沙h ) ( 1 一功h ) , 价。 = h, ( 5 . 0 .5 一4 ) 一 戈 支 柱和拉杆或支撑结构) 材料的弹性模量，m p a ; 一单根支柱截面惯性矩，m a .m m. -, , v 0 - 球 罐支承结构在地震作用方向的 拉杆影响系数， n ,- 与地震作用方向 夹角为(p的构架褐数， ld 一 一揭构架与支承结构在地震作用方向的拉杆影响 系数 ; h o 一 一 皮柱底至球罐中心的高 度 m m ; h ,咬柱底至拉杆与支柱交点处的距离，, m m ; 1拉杆长度， m; a , 扣根拉杆的横截面 积 m m - ; 口 一拉杆与水平面的夹角 火 。) ， (p i一 vo构架与地震作用方向间的夹角( 。) 河按表5 . 0 . 5 采用; 0 h一 拉杆高度影响系数; 价 拉杆长细比影响系数 长细比大于1 5 0 时采用6 月 “ 于等于 1 5 0 时采用 1 2 球罐“p及。 值 表 5 . 仪5 5 .0 . 6 算 : 作用在球罐上的总水平地震作用标准值应按式( 5 0 . 6 r fe k= x mo .q t 5 . 0 . 6 式 中 5 . 0 .7 f e x球罐的 总水 平地震作用标准值、 n ， 9q 一a力 加速度 球罐总水平地震作用标准值在拉杆与支杜交点面上产住 1 ; i u q力t,.应 按式 ( 5 . 0 . ; ) 计算: m 二 l fe k 力 2( 5 .0 . 7 ) 式 中刀总水平地震作用标准值在拉杆与支柱交点面上产 生的倾覆力矩，n.m m; 棍 一 一 球壳赤 道线至拉杆与支柱交点处的 距离m m ; 二 -一 地震效应折减系数， 可采用。 . 4 5 一1 4 6 抗 震 验 算 6 . 0 . 1 验算球罐支承结构强度时，如采用安全系数方法，安全 系数应取不考虑地震荷载时的 6 5( 但不小于 1 . 0 ) ，如采用容 许应力方法，许用应力值应取不考虑地震荷载时数值的 1 5 5 %, 但不超过材料的屈服极限. 地脚螺栓的容许剪应力i 见式( 6 . 0 . 1 - 1 ) : ( 6 . 0 . 1一 1 ) 五l6 一一 、l夕 t r 式中 a ,.地脚螺栓材料的屈服强 度， m p a 基础板材料的许用应力 见式( 6 . 0 . 1 - 2 ) : c a b = 拉杆材料的 许用应力i 见式( 6 . 0 . 1 - 3 ) : 吓 = 销子材料的许用剪应力 见式( 6 .0 . 1 - 4 ) : ( 6 .0 . 1 一2 1 ( 6 刀 1 一3 ) c e d 。 一 it v1 6 ( 6 . 0 . 1 一 4 ) 耳板材料的许用应力 见 式( 6 . 0 . 1 - 5 ) : j = 角焊缝的 许用剪应力 见式( 6 . 0 . 1 - 6 ) r 、 =0 . 5 a y 支柱与球罐连接焊缝的 许用 剪应力 【 见式 6 . 0 . 1 - 7 ) t i 、 = 0 -5 a ( 6 . 0 . 1 一5 ) ( 6 众 1 一 6 ) ( 6 刀 1 一 7 ) 6 .0 . 2 验算球罐支承结构的强度时， 一 般不需扣除构件的腐蚀 裕量，采用实际浪计算即可仁 6 . 0 .3 支柱重力荷载可按式( 6 . 0 .3 ) 计算: r_n gn , ( 6 . 0 . 3 ) 只 一 球罐在操作状态一 下的重力对每根支柱所引起的荷 载，n， l il 一 支杜总数， 厂 一 重力加 速 度 . 9 .8 1 m % s : 。球罐的操作质量 k g . i n = ii i , + 11 7 l 十 y i p ; + 11 7 4 + ins 倾授力矩在支柱中产生的轴向力按式 ( 6 . 0 4 - 1 ) 计算 忆-尺 又 2c os)11, ( 6 .0 . 4 一1 ) 尸一 倾覆力矩在支柱中产生的轴向力，n，为负值时表 示支柱受拉，为正值时表示支柱受压; r 一 球罐支柱中心圆半径n u n , 0 . 一 支桂 * 的方位角 见图 6 .0 . 4 ) 和刃 ， 中的下标 : 表示支柱的顺序号，从俯视图的水平中 !( 0u 在1 1 一1 8 0 0范fm l 内编号 t 见图6 . 0 .4 ) 牛沼3仁、 、n介人李 0 ， 的计算按下述方法进行 见式( 6 . 0 . 4 - 2 ) ，并取其绝对值. 0 =i x3 _ 60 n 佰 0 . 4 - 2 6 . 0 . 5 拉杆在支柱 l 产生的轴向力按下列公式计算 6 . 0 . 5 . 1 拉杆和相邻两支柱连接时p 按( 6 . 0 .5 - 1 ) 计算 _s f e k h , s in 0 r- n , r s i n ( 1 8 0 /n , ( 6 . 0 .5一 1 ) -】 r 式中 尸 1 一 厂 几拉杆在l 支柱上产生的垂直压缩或拉 伸力。n; 下 标了 表示拉杆的顺序号，从 俯视图 ( 图6 .0 .5 - 1 ) 的水平中心线开始_ 在 0 。一1 8 0 范围内编号下标 1 为支杜顺序号; 沐厂一 - 1 杆 的方位角、 ( 。 )( 见图g .0 . 5 - 1 ) e 。 卜 一 ( j 妻 ) x 3 6 0 ( 6 . 0 . 5 一2 ) 图6 . 0 a支杜的顺序号和力位角,r + t ao = 4 1 , o ( 6 . 0 . 7 ) 式中 6 . 0 . 8 0 o 一 一 操作状态下，在球罐赤道线 上的球壳膜应力， m p a ; p l 在赤道线上球壳的计算压力、 取设计压力与赤道线 上液柱静 压力之和. mp a ; 几球壳内 直径m m t , - f*壳的有效厚度m m : 巾 一 一 球 壳焊缝系数. 取设计时的采用值 操 作状杰 下，tr林所承受 的偏心 弯矩应按式 ( 6 .0 . 8 ) 计 算: m o a o r e ( 1 一 i t i ) po -( 6 . 08 ) 式中 mo i 刊桑 作状态下，支 柱所承受的偏心弯矩， n “ m m ; r ;球壳内半径、 m m ; e球壳材料的常温弹性模量mp a ; l t i 一 球壳材料的泊松比 6 . 0 . 9 操作状态下、 支柱所承受的附加弯矩应按式( 6 .0 . 9 ) 计算 m 的 = 6 ei ao r eh h x ( 1 一p 。 ( 6 刀. 9 ) 式中 mo ,操作状态下， 支柱所承受的附加弯矩; n mm ; e , 一 支柱或拉杆 材料的弹性模量 6 . 0 . 1 0 操作状态下，支柱所承受的总弯矩应按式 ( 6 . 0 . 1 0 ) 计算; mo = mo i +mo ( 6 . 0 . 1 0 ) 式中 il l 一月m 作状态下，支柱所承受的总弯矩， n “ mm. 6 . 0 . 1 1 支柱外载偏心率应按式( 6 .0 . 1 1 ) 计算: 1 9 盯 o e o =万 赢 万 ( 6 .0 . 1 1 ) a一2 x 式中 e o -支 柱承受外载时的 偏心率; a - - v - 根支柱的金属横截面 积、m m ; 7 -， 单根支柱横截面断面 模数，n i m o 6 .0 . 1 2 支柱稳定性应按下列公式进行验算。 6 .0 . 1 2 . 1 操 作 状 态 下 ， 支 柱 横 截 面 上 的压 应 力按 式 ( 6 .0 . 1 2 -1 ) 计算: p 0 . a o =m p o a ( 6 . 0 . 1 2 一 1 ) 6 0 , 一咬 柱 横 截 面 的 压 应力m p a ; 0) r u操作状态下，偏心受压的支 柱在弯矩作用平面内 的稳定系数，按t o 和a 值从表6 . 0 . 1 2中 查取， a 为 在弯矩 作用t面内 的支柱长细比 见式( 6 . 0 : 1 2 - 2 ) : 、 一 k ph ( 6 _ 0 . 1 2 - 2 ) k 】 一 支柱计算长 度系数， 取k , 二1 ; i 一 支柱断面的惯性半径 mm. ， =夕t /a 中中 式式 ( 6 . 0 . 1 2 一3 ) 6 . 0 . 1 2 . 2 稳定验算必须满足式( 6 . 0 . 1 2 - 4 ) 和( 6 . 0 . 1 2 - 5 ) : a 0 c d。( 6 . 0 . 1 2 - 4 ) 。 。 r =。( 6 . 0 , 1 2 - 5 ) 式中 氏长支 柱材料的屈服强度mp a ; c a )咬 柱许用临界压应力. mp a 稳定系数0,值表6 . 0 . 1 2 一 2 0- 续 表 0 020 40 6os1 刀1 2 1.4 一 6 3 00 . 9 5 80 _ 8 1 20 7 0 50 . 6 2 305 6 00 . 5 0 90 _ 4 6 90 _ 4 3 30 . 4 0 2 4 00 . 9 2 70 . 7 8 30 . 6 7 90 _ 5 9 80 . 5 3 70 . 4 8 70 _ 4 4 80 . 4 1 -003 8 5 5 0 0 _ 8 8 8 一 ” 7 6 0 让 6 5 0 0 . 5 7 10 _ 5 1 20 _ 4 6 5 0 . 4 2 6 0 _ 3 9 50 . 3 6 7 6 00 . 8 4 20 . 7 3 00 . 6 1 90 . 5 4 30 . 4 8 60 . 4 4 20 . 4 0 60 3 7 50 _ 3 4 9 7 00 . 7 8 90 _ 6 9 30 _ 5 8 60 5 1 30 _ 4 6 1 0 . 4 1 9 03 8 50 . 3 5 60 . 3 3 2 8 00 . 7 310 . 6 5 10 . 5 5 30 . 4 8 50 . 4 3 4 0.3 96 一 0 3 6 30 33 8 0 3 1 6 9 00 . 6 6 90 . 6 0 20 . 51 50 . 4 5 50 . 4 0 90 . 3 7 30 34 40 . 3 2 00 2 9 9 1 0 00 . 6 0 40 5 4 904 7 40 . 4 2 30 . 3 8 3 0 . 3 9 0 0 .3川一 。 3 0 20 28 3 往( 1 ) 表中数值为实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内的稳定系数 ( 2 )对 q 2 3 5 - a钢应取 实 际长细 比i 、对 其它钢 材应 取假定 长细 比月 。 一 /2 3 5 . 6 . 0 . 1 3 行验算 地脚螺栓应按公式( 6 . 0 . 1 3 - 1 ) , ( 6 .0 . 1 3 - 2 ) 和( 6 . 0 . 1 3 - 3 ) 进 411 fi 丁 ”n n n d 2 ( 6 . 0 . 1 3 一 1 ) c : 。( 6 . 0 . 1 3 一2 ) 式中 : 一 -地脚螺栓剪应力，mp a ; f t - 地脚螺栓所承受拉 杆传递来的水平分力 . n ; d , 一 一 弓 也 脚螺栓螺纹根径. m m ; n 6 _根支柱上的地脚螺栓数: c i ) b -地脚螺栓的 许用剪应力， mp a , f t 二( p一 ， ) x t g ( 6 . 0 . 1 3 一3 ) 式中 ( p ,- ) , 。 一， 各只 一 ， 值中 之 最大 值 ， n ; 刀 . 一一 拉 杆与立柱间之夹角( 。 ) 。 6 . 0 . 1 4 基础板的应力按公式( 6 . 0 . 1 4 - 1 ) 和( 6 . 0 . 1 4 - 2 ) 验算: 2 带 1 2 pm “ a 卜 = 而s ( 6 . 0 . 1 4 - 1 ) a 卜 越 a ( 6 .0 . 1 4- 2 ) a 6 一基础板上的最大应力. mp a ; d b - 一 基础板外缘直径m m; 1 6 - - 傻; 础板外缘至支 柱外壁的距离、 m m ( 见图6 . 0 . 1 4 ) ; 1 6础板的 实际厚度. m m ; ( a ); -一基础板材料的屈服强度， mp a 图6 0 _ 1 4 基础板示意图 拉杆应按下列公式进行验算。 中.l5 式6.0 6 . 0 . 1 5 .1 拉杆的强度验算 拉杆所承受的轴向力按式 ( 6 . 0 . 1 5 - 1 ) 计算 n, , 、 二( p一) 。 a x c o s 刀 ( 6 . 0 . 1 5 一 1 ) 式中nm 。 一 - 讨i 杆所承受之轴向最大拉力 n e 拉杆断面中的拉应力按式 ( 6 .0 . 1 5 - 2 ) 计算: 4x n . - 二 不丽 ( 6 .0 : 1 5 一2 ) 式中，( /, i - 性之 杆螺纹根径mm 2 2 a ,- 一 拉杆断面中的拉应力mp a . 拉杆断面中的拉应力应满足式 ( 6 . 0 . 1 5 - 3 ) a r 杯a 。 6 . 0 . 1 5 . 2 拉杆连接结构 一 般如图 6 .0 . 1 5 所示， 应按式 ( 6 .0 15 - 4 )和 ( 6 . 0 . 1 5 - 5 )进行验算: 2 n - 下 v 一 ; c d p ( 6 . 0 1 5 一 3 ) 其 中销子 强度 ( 6 刀. 1 5 一 4 ) t p 蕊 7 j p ( 6 . 0 . 1 5 一 5 ) 式中 t p 一 一 销 子 断 面 上的 剪应 力mp a ; 一 : 。 一 稍子材 料 的 许 用 剪 应力 ，m p a ; l i p 一 一 稍子直径， m m - 6 .0 . 1 5 . 3 耳板和翼板强度应按式( 6 0 . 1 5 - 6 ) 和( 6 . 0 .1 5 - 7 ) 进行验 算: n 三 些 d p t ( 6 .0 . 1 5 一6 ) 。( 。 。(6 .0巧一7 ) 式中 a , 一 一洱板或翼板的挤压应力_ mp a ; ( a )。 ，一 一诬 不 板或冀板材 料的许用挤压应力 ， mp a ; t -耳板厚度或翼板的总厚度，mm. 6 . 0 . 1 5 . 4 焊缝强度验算 焊接部位 a处 ( 图6 _0 . 1 5 ) 的焊缝的剪应力按式( 6 . 0 . 1 5 - 8 ) 和 ( 6 .0 . 1 5 - 9 ) 计算 宝叫 = n m a 、 夕2 1 i si t d* (6 刀1 5 一s ) 了 、川 蕊( 6 .0 . 1 5 一9 ) 式中 -c , , i - - a处角焊缝中的剪应力 ， mp a ; : 。 一 一 俑焊缝的许用剪应力mp a ; 2 3 ! 一 支柱与 拉 杆 连接 焊缝 的 单 边 长 度 、 m m , s ,支柱与拉杆 连接焊缝较小直角边的高 度、 m m 焊接部位 r处 ( 图 6 . 0 . 1 5 ) 的焊缝剪应力按式( 6 .0 . 1 5 - 1 0 ) 和 ( 6 .0 . 1 5 - 1 1 ) 计算: n - 丁 ” 一 2 4 2 12 s 2 ( 6 刀1 5 一 1 0 ) tr“ 撼 t i， ( 6 . 0 . 1 5 一1 1 ) 式中 6 . 0 . 1 6 行验算 几z es 一 一卫处角焊缝中的剪应力mp a ; 几拉杆与焊接 板角焊缝的 单边长度， m m ; 凡珑杆与焊接板角焊缝较小直角边的高度m m . 支柱与球壳连接焊缝强度应按( 6 . 0 . 1 6 -1 ) 一( 6 . 0 . 1 6 - 3 ) 进 p m v 2 1 3 s 3 ( 6 . 0 . 1 6 一 1 ) 下 *( 下 w( 6 刀 1 6 一 2 ) 式中 式中 t w . 枝柱与球壳连接角焊缝中的 剪应力mp a ; p m , .支 柱与球壳连接焊缝所承受的最大垂直荷载双; pm = p“ +(p),- ( 6 . 0 . 1 6 一3 ) 13支 柱与球壳连接焊缝单边长度m m , ( 见图 6 . 0 . 1 6 ) ; s 3 .该 焊缝较 小直角边的高度， m m . 2 a - 一支 柱 2 一 1 不 板马一 稍 子 浮挑 板二5 一 拉杆 图 6 .0 . 1 6 支柱与球壳连接焊缝图 t -3壳，2支柱 一 一 7 抗震加固措施 7 . 0 . 1 经抗震验算球罐支承结构不符合要求时，应采取加固措 施 7 . 0 . 2 经抗震验算支柱稳定不符合要求时，可采取向支柱里填 充水泥砂浆的加固措施，见图 7 . 0 .2 . 图 7 02 支柱抗失稳破坏的加固方案 1一 拉 杆:2 一 支柱 ;3 - -* 充水泥 砂浆 7 . 0 . 3 经抗震验算拉杆不符合要求时. 可换成粗拉杆或更换高强 度钢材的办法进行加固 ， 见图7 .0 . 3 - 1 . 7 . 0 .3 - 2 , 7 . 0 . 4 球壳和相连接的进出口管线根部宜采用下述方法进行加 固.在相互垂直的两个方向上各设置一块加强板，加强板只焊在 接管 匕 和球壳接触的一边不焊，见图7 .0 . 4 . 7 . 0 . 5 安装减震器 7 . 0 .6 球罐支柱设防火层，防火层厚度不应小于 5 0 mm，支柱上 要留有通气孔 图 70 3- 1 1 -i 7 增拉 杆 增设拉杆的加固方案之一 2 一 原拉 杆 诀 一 支柱 .4 一消 轴 图 7 _0 3 - z 增设拉杆的加固方案之二 1 -原 拉杆 2 a增 拉杆 j 一 支 柱 一 2 7 图7 .0 .4 球壳接管根部的加固方案 l 洲 加强板 ;2 薄 壳 -2 8 附录 a本标准用词说明 a . 0 . 1 执行本标准条文时，要求严格程度不同的用词说明女 i 下，以便在执行中区别对待。 a . 0 . 1 . 1 表示很严格，非这 样做不可的 用词 正面词采用“ 必须” ，反面词采用“ 严禁” a . 0 . 1 . 2 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词: 正面词采用“ 应” ;反面词采用“ 不应.， 或“ 不得 。 a.0 . 1 . 3 表示允许稍有所选择，在条件许可时首先这样做的 用词 : 正面词采用“ 宜 或“ 可， ;反面词采用卜 不宜” 。 a. 0 . 2 条文中必须按指定的标准、规范或其它有 关规定执行 时，写法为“ 应按 执行” 或“ 应符合 要求” 非必须按所指 定的标准、规范或其它规定执行的，写法为“ 参照 2 9 附 加 说 明 本标准主编单位，参加单位 和主要起草人名单 主编单位:中国石油天然气总公司工程技术研究院 参加单位: 天津大学海船系、中国 石油天然气总公司 基建工 程局抗震办公室 主要起草人: 徐振贤项忠权王意如李长升王优龙 李娥唐海燕 3 0 钢制球形储罐抗震鉴定 技 术 标 准 条 文 说 明 制 定 说 明 本标准是根据中国石油天然气总公司 ( 9 4 )中油科技字第 7 9 号文的 通知由我院主编的. 在编 制过程中.进行了比 较广泛的 调查 研究，总结了 多年来 石油企业球罐抗震设计 和抗震鉴定及加固的经验，并征求了有关 设计、生产、施工、科研等方面的意见;对其中的主要问题进行 了多方面的讨论，最后由中国石油天然气总公司基建工程局会同 有关部门进行审查定稿. 鉴于本技术标准系初次编制，希望各单位在执行过程中，结 合工程实践，认真总结经验，注意积累资料.如发现需要修正和 补充之处，请将意见和有关资料寄天津市塘沽区津塘公 路4 0 号 中国石油天然气总公司工程技术研究院结构所，以便今后修订时 参考. 中国石油天然气总公司工程技术研究院 1 9 9 4 年 1 2 月 飞 z- 次 (34j(35)四(3v)(38)(2) 总则 代号 基 本规定 场 地 地震作用和作用效应计算 抗 震验算 - 飞 飞 1 总则 1 .0 . 1 本条是制定本标准的目的、 指导思想和条件抗震设防 是以现有的科学水平和经济条件为前提。本标准的原则是: 小震 不坏、中震可修、大震不倒 .设防的目的是:当遭受低于本地 区设防烈度 的多遇地震影响时，钢制球形储罐 ( 以下简称 球 罐，) 不损坏，处于正常工作状态;当遭受本地区设防烈度的地 震影响时，球罐可能损坏，但经修复后可继续使用;当 遭受高于 本地区设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的 严重次生灾害。 1 . 0 . 2 本条是有关本标准的适用范围。本标准的适用范围除 7 , 8 , 9 度外，还增加了6 度地区。鉴于近数十年来很多6 度地区 发生了较大的地震，甚至特大的地震，6 度地震区的球罐要适当 考虑一些抗震要求，以减轻地震灾害 1 .0 . 4 本条体现 了抗震设防依据的“ 双轨制” ，即一般情况下采 用国家规定的基本烈度，在一定条件下也可采用经过有关主管部 门批准的地震安全性评价所提供 的抗震设防烈度或地震动参数 ( 如地面运动的加速度峰值及反应谱值等) 。 3 a - 2 代号 本标准是根据g b 5 0 1 5 3 -9 2 工 程结构可靠度设计统一标 准的规定编制的，符号、计量 单位和基本术语是按照 g bj 1 3 2 -9 0 工程结构设计基本术语和通用符号的规定采用 的。 -3 5 3 基 本 规 定 3 . 0 . 1 主要针对我国目前绝大多数球罐的现状制定的，即我国 球罐 目前大多数为支柱支承，且为正切式，一般设置在地面上. 3 . 0 . 2 支柱 间的交叉斜杆通常是按拉杆设计的，长细比大于 1 5 0 ，不能受压，因此国内外标准都称之为拉杆。也有少数情 况，拉杆的长细比小于 1 5 0 ,斜杆能双向受力，起支撑作用，但 各种标准仍称为拉杆.本标准与国内外标准相一致，将斜杆也称 为拉杆以往的球罐地震灾害表明，支柱与球壳、支柱与耳板、 拉杆与翼板、支柱底板与支柱间的焊缝易产生破坏，故应是着重 进行鉴定的部位，当发现有裂纹或其他缺陷时，应及时进行修 复。一 3 . 0 . 3 支 柱 问的 拉 杆 松紧 程度 适度 且大 体 相同 ， 可使 球 罐在 地 震作用下，不致发生扭转振动。 3 . 0 .4 圆钢拉杆因刚度小不能承受侧向荷载，故交叉的拉杆不 能互相焊死。 3 . 0 .6 为防止事故状态时球罐支柱被地面上的火烧塌，导致球 罐的位移将连接管嘴撕裂，引起球罐内易燃、易爆或有毒物料外 泄，因而产生严重次生灾害、故制定此条规定. 鉴于施工中通气孔往往被防火层堵死，使支柱内的空气在事 故高温作用下产生很高的压力，可能使支柱钢管破裂，致使球罐 坍塌，故提出通气孔不能被堵死的要求. 3 . 0 . 7 本条规定是依据以往球罐的震害经验得出的，6 度时可不 对球罐进行验算，但应满足本标准的有关抗震构造要求 4 场地 4 . 0 . 1 -4 . 0 2 目 前国内外的抗震设计标准( 或规范) ，是根据场地 分类指标进行场地分类的，当场地评定指标处在分类边界 附近 时，往往会因为很小的差异而使场地相差一类众所周知，场地 特性对设计反应请有明显的影响用场地指数表示场地评价结 果，这实质上是一种连续的分类方法。采用场地指数的优点是可 以把设计反应谱用一个统一的公式来表示，它是随场地指数连续 变化的函数，使反应谱能较合理地反映场地土层的差异对地震作 用的影响。 随着强震观测资料的增加和国内外大地震震害经验的积累， 人们逐渐认识到，场地条件是影响地震动特征和结构震害的重要 因素目前考虑这一因素的方法是，在抗震设计规范中通过场地 分类，给出几条不同的反应谱曲线。不同国家的设计规范和不同 的研究者提出的场地评定指标和分类方法很不一致. 本标准建议的场地评定指标是场地土层平均剪切模量 g和 覆盖土层厚度 d .场地土层平均剪切模量是各分层土的剪切模量 对厚度的加权平均，它较好地反映了场地土层的刚度特性 了 如剪 切波速、分层厚度和土质密度等) ;覆盖层厚度和震害的关系已 为多数研究者所认识，大量的震害 现象都与覆盖层厚度有关.这 里将选用的两个指标结合在一起，能较好地反映场地动力特性并 便于给出场地评定结果的定量参数，即场地指数 4 . 0 . 3 为了减轻工程地质勘察工作量和费用，本条规定可以 依 据场地名称直接确定场地指数。 3 7一 5 地震作用和作用效应计算 5 . 0 . 1 在球罐模型振动台试验的基础上，通过有限元法和本文 推荐的简化计算结果与分析，发现两个主振方向的抗震计算结果 基本一致因此本条只规定了对通过支柱的一个主轴方向的水平 地震作用进行计算，与以往的国内有关规范和标准相比，使抗震 计算得以简化，计算结果可靠 5 . 0 . 2 本标准给出的设计反应谱与构筑物抗震设计规范是一致 的，设计反应谱是场地指数的连续函数，可用一个统一的公式通 过反应谱形状参数确定，反应谱加速度控制段 ( 平台) 的起点周 期 t a 变化范围不大 ( 0 .0 8 - 0 . 2 0 s ) ,平均趋向为0 . 1 s