第6章抗风设计全解.ppt

教学内容,第六章立式钢油罐的抗风设计,6-1风载荷的分布和计算6-2抗风圈的设计和计算6-3加强圈的设计和计算,教学目标,1、掌握风压的计算，理解并熟悉风载荷对罐的作用，掌握设计风压的计算；2、了解抗风圈的结构要求，熟悉抗风圈的作用及位置，会计算抗风圈所需的最小截面系数及抗风圈下支托的最大间距；3、了解立式圆柱形油罐罐壁的稳定性及防止失稳的措施，掌握加强圈的设计及相关尺寸的计算。,引言,历史上曾发生过一些油罐罐壁被风吹瘪的事故，这种破坏虽然并不意味着油罐全部报废，但维修费用很高。因此，不仅要考虑油罐的强度问题，而且要考虑在风压作用下的稳定问题。如何保证大型贮罐在风压和负压或者两者同时作用下的问题已引起了人们的高度重视。,风压的计算,风速的确定,据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）规定，我国的标准风速是以一般平坦地区，离地面10米高，30年一遇的10分钟平均最大风速为依据的。因此，风速资料来源于气象部门的历史记载。如涪江跨越管道工程在设计时考虑了江油此前近几十年来的风速记录，在广州和贵阳等地设有风速与风压观测站。,6-1风载荷的分布和计算,由此可见，T、W0；在高原、W0;空气湿度、W0。,6-1风载荷的分布和计算,风载荷对敞口罐的作用（假设风压沿罐壁四周是均布的）,贮罐的风压分布规律是研究罐壁稳定性的最原始数据。,6-1风载荷的分布和计算,6-1风载荷的分布和计算,式中K1罐体体型系数，可取K11.5；Kz高度变化系数（表6-1），GB50009-2001是以离地10m为基准的，离地面越高，风压越大；K2转换系数，可取K22.25。,6-1风载荷的分布和计算,6-1风载荷的分布和计算,时距：测量最大平均风压的时间间隔。时距，最大平均风压；,世界各国时距：60、20、10、5、1min（我国为10min，故不能直接套用别国的标准风压值）。,设计罐时应以瞬时风速或风压为依据：油罐在运行中，当某一瞬间的风压Pcr时，它可能被吹瘪。,6-1风载荷的分布和计算,6-1风载荷的分布和计算,位置：抗风圈一般设在距罐顶端1m左右的外壁上。,6-2抗风圈的设计和计算,抗风圈满足强度要求所必需的最小截面系数Wz,式中材料的许用应力，kgf/cm2，考虑到载荷属于非经常性的最不利情况，且应力是弯曲应力，故取0.9s;Mmax圆拱的跨中弯矩，kgf-cm，;圆拱对应的圆心角，601.047弧度；,6-2抗风圈的设计和计算,6-2抗风圈的设计和计算,若建罐地区的基本风压W070kgf/m2（如少数沿海地区），应将上述结果再乘以W0/70，即：,式中Wmin实际采用抗风圈的最小截面系数，计算时应计入抗风圈上、下两侧各16ts范围内的罐壁截面积（当罐壁加有腐蚀裕量时，计算时应扣除）。,6-2抗风圈的设计和计算,抗风圈的结构要求,抗风圈的外周边可以是圆形或多边形；抗风圈可采用型钢或型钢与钢板的组合件制成，钢板的tmin5mm，角钢的最小尺寸为636。,抗风圈兼作走台时，其最小宽度b为600mm（图6-2），并应在外侧设置栏杆；抗风圈上表面不应有影响行走的障碍。,6-2抗风圈的设计和计算,腹板洞口结构：BB、CC、DD截面均须满足WminWz；任一加强件的截面积均32t2；bminb；扁钢（垂放）两端与罐壁间应采用双面满角焊，并与罐壁加强件焊接成整体。,当抗风圈有可能积存液体时，应开设适当数量的排液孔，即“泪孔”。,抗风圈本身的对接接头应全焊透、全熔合（必要时应加垫板）；抗风圈与罐壁的连接在上侧应采用连续满角焊，下侧可采用间断焊。,6-2抗风圈的设计和计算,6-2抗风圈的设计和计算,包边角钢（对于敞口油罐）,H1600mm，可不设H1600mm，需设,6-2抗风圈的设计和计算,设计实例,6-2抗风圈的设计和计算,设计实例,6-2抗风圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,两种失稳判据,北京炼油设计院推荐法,英法标准普遍使用的方法,当量筒体上允许不加强的临界高度,筒体的当量高度,管壁许用临界压力,设计压力,（1）计算当量高度HE,1、英、法油罐规范介绍的方法,6-3加强圈的设计和计算,当量筒体上允许不加强的临界高度,6-3加强圈的设计和计算,（3）确定加强圈个数及当量筒体上的位置,6-3加强圈的设计和计算,1、英、法油罐规范介绍的方法,a)当加强圈在tmin壁板上时，当量筒体就是实际筒节，它到抗风圈或包边角钢的距离不必换算；,（4）确定罐壁上加强圈的实际位置,6-3加强圈的设计和计算,b)当加强圈不在tmin壁板上时，它到抗风圈或包边角钢的距离（实际距离）应进行换算：,c)加强圈离罐壁环焊缝的距离不应小于150mm，否则应进行适当调整。,（5）确定加强圈的最小截面尺寸,6-3加强圈的设计和计算,英国规范,法国规范,6-3加强圈的设计和计算,实例,6-3加强圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,2、北京炼油设计院推荐法,(3)计算罐壁Pcr,(2)计算HE,(1)计算设计外压P,PPcr,(4)计算加强圈个数及位置,6-3加强圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,（5）确定罐壁上加强圈的实际位置,（6）确定加强圈的最小截面尺寸,实例,6-3加强圈的设计和计算,一台浮顶油罐内径60m，高18m，罐壁由9层2m宽的圈板组成，抗风圈设在离上口1m处，壁板自上而下的厚度分别为10，10，10，12，14，16，18，20，23mm。建罐地区基本风压W070kgf/m2，试用北京炼油设计院推荐的方法计算加强圈的个数，位置及尺寸。,1、计算当量高度HE,6-3加强圈的设计和计算,6-3加强圈的设计和计算,2、求设计压力P,其中，K11.5，K22.25，,Kz查P121表6-1，并用线性插入法得：,6-3加强圈的设计和计算,3、计算罐壁Pcr,6-3加强圈的设计和计算,4、确定加强圈个数及位置,需设2个加强圈,第一个加强圈：在当量筒体上离抗风圈HE/3处；HE/38.811/32.937m，位于tmin处，无需折算。,6-3加强圈的设计和计算,2Pcr=,3Pcr=,4、确定加强圈个数及位置（续）,第二个加强圈：在当量筒体上离抗风圈2/3HE处；2/3HE8.8112/35.874m，因不在tmin上，需折算，其距抗风圈的实际距离为：,6-3加强圈的设计和计算,4、确定加强圈个数及位置（续）,规范要求加强圈与环焊缝之间的距离应大于150mm，而第一个加强圈与焊缝之间的距离为：（3-2.937）0.063m63mm，故第一个加强圈位置需做适当调整。,有两个调整方案，第一方案为上移方案，第二为下移方案。,6-3加强圈的设计和计算,4、确定加强圈个数及位置（续）,上移方案：移动至3-0.152.85