1500型1500m3内浮盘罐计算书

1、1500m3 立式拱顶内浮盘罐强度及稳定性计算书（说明：计祘外压按拱顶微内压罐，罐壁高按内浮顶计算）1、设计依据11、gb503412003 立式园筒形钢制焊接油罐设计规范（以下简称 “罐规”）；12、gbj12890 立式园筒形钢制焊接油罐施工及验收规范。2、设计基础数据：21、储存介质重度小于1000kg/m3；22、储存介质温度低于100。c、高于 20。c；23、使用钢板标号q235a；24、焊缝系数 0.9；25、储罐使用压力1.96kpa、真空度 0.49kpa；26、拱顶曲率半径 =1.2d3、 壁板计算31、壁板直径计算 、计算公式：v 2hr2v/ h3 1 1r式中： v1

2、500m3h10.5mr21500/3.1410.545.5m2r6.75md13.49m取油罐直径 d13.5m312、利用经验公式： d3=（q4） ab式中： d罐壁直径 (m);q储罐公称容积 (m3)a罐壁高度与罐壁直径之比值,按一般习惯 3000m3 及以下储罐取 0.8;将有关数值代入公式得：d3=（15004） 0.8=2388.535d=13.36m本罐设计罐径值取整数13.5m。（两公式计算结果相同）以上计算求得的罐径尚需用设计选用的板材尺寸 15006000 进一步核算，以便做到合理用料 ,壁板园周长用长度 6m 长的板进行组合 ,块数为 7 块,基本上符合合理用料的原则

3、。32、罐壁高度计算 :罐壁设计高度是按储液所需高度加上安装消防装置所需增加的高度之合为基础，并结合所选钢板宽度进行配板组装的需要作一些小的调整。h 计= h 储+ h 附h 储= da式中 :h 计罐壁设计计算高度 ;h 储罐壁的储液高度 ; 1500（13.520.7854）10.48m，取 10.5mh 附 罐壁的附加高度 ; 主要内容包括安装罐壁通气孔 (含消防装置 )本罐占用高度为 450mm，浮盘取 0.5m ，8 度地震晃动浪高 取 0.55md罐壁内径 ;13.5m2a经验系数，罐壁高度与罐壁直径之比值,本系数宜在 0.75-0.8 之间选取 ;将有关数值代入罐壁设计计算高度计

4、算式得：h 计10.50.450.50.5512m按照设计高度 12m, 使用宽度 1500mm 钢板装配，组合成这个高度初步计算要用 8 圈钢板。（1.5812m）33、壁板厚度计算公式如下：采用“罐规” 6.3.1-1 公式td=4.9d(h-0.3) d ? +c1+c2式中：td壁板计算厚度（ mm）；d储罐内径(m) ；13.5mh液位计算高度（ m）；10.5m储存介质相对密度；酒精取=0.85d设计温度下钢板的许用应力，q235a d=157mpa? 焊接接头系数，取 ? =0.9 ；c1钢板负偏差（ mm）取 c10.6mmc2钢板腐蚀余量（ mm）,取 c21mm将有关数值代

5、入公式并简化成下式：td 4.913.5（h0.3） 0.85（ 1570.9） 0.61.0（ h0.3）0.39791.6自包边角起向下将储液高度代入简化式按顺序计算每一层（即每一圈）的钢板厚度的计算式如下：3t1(1.50.3)0.3979+1.6=2.1mmt2(30.3)0.3979+1.6=2.67mmt3(4.50.3)0.3976+1.6=3.27mmt4(60.3)0.3976+1.6=3.87mmt5(7.50.3)0.3976+1.6=4.46mmt6(90.3)0.3976+1.6=5.1mmt7(10.50.3)0.3976+1.6=5.66mmt8(120.3)0.

6、3976+1.6=6.26mm本设计图对钢板厚度的选用执行 gb50341 第 6.3.3 条规定，将 t14 选定为公称厚度 6mm，t56 选定为公称厚度 7mm t78 选定为公称厚度 8mm。34、壁板抗风及稳定性计算341.壁板的临界压力计算公式如下：罐规 6.5.2-1-3pcr=16.48(dhe)(tmin d)2.5he=heihei=hi(tminti ) 2.5式中：pcr 罐壁许用临界压力 (kpa);he罐壁当量高度 (m) ;tmin最薄壁板的有效厚度(mm) ；61.64.4mmti分别不同厚度钢板求得的有效厚度(mm) ；hi分别不同厚度钢板求得的实际高度（m）

7、；hei分别不同厚度钢板求得的当量高度（m）；4壁板的当量高度计算公式如下:hei=hi（tminti）2.5式中 : hei壁板的当量高度（ m）hi各种厚度钢板的高度（m）tmin 最小板厚（ mm）ti各种厚度钢板的有效厚度（mm）下面分别将几种不同厚度的钢板计算出各自的当量高度2.56mm 厚度钢板当量高度he1-4=1.54(6-1.6)(61.6) =6.00m2.57mm 厚度钢板当量高度he5-7=1.53(6-1.6)(71.6) =2.7m8mm 厚度钢板当量高度hei=1.5 (6-1.6)(81.6)2.5=0.588m罐壁总的当量高度如下： he=6+2.70.588

8、=9.288m将有关数据代入罐壁许用临界外压公式得pcr=16.48(13.59.288) (4.413.5)2.5=1.46kpa342.壁板设计外压计算公式如下： p0=2.25zk q（6.5.33）式中： p0设计外压 (kpa);z风压高度变化系数11.25，取 z1 k基本风压值 (kpa)，按成都地区取 0.3 kpa； k zs z 0（6.4.7）5z高度 z 处风振系数，对油罐 z1s风荷载体型系数，应取驻点值z10基本风压（ kpa/m2），按成都地区取0.3 kpa/m2q油罐工作负压（ 0.491kpa1.20.589kpa）； k1110.30.3kpa将以上数值代

9、入公式得： p0=2.251.00.30.589=1. 264(kpa) 343.罐壁稳定性结论根据pcr 1.46kpa p01.264 kpa结论罐壁抗风稳定性符合要求，不应增设抗风圈梁。4、油罐球壳顶计算 :41 、按罐顶不带肋为自支撑式拱顶，该罐球壳顶的曲率半径为10.2m（为罐直径的 1.2倍），其壳顶板厚度采用公式：t hs 0.42rs（“罐规” 7.5.2 ）式中： t拱顶板计算厚度（ mm）rhs罐顶球面的曲率半径， r =1.2d1.2 13.5 16.2mss将数据代入公式得： ths 0.42 16.2 6.8 （mm）取 t hs=7mm42.求罐顶板自重根据球顶表面

10、积公式： s2 rh已知： d 13.5m rrs16.2m作图可得出球顶高 h1.5m球顶表面积 s 2 3.14 16.2 1.5 152.6m2故罐顶板自重： m=152.60.007 7850=8385.37kg43.球壳顶设计外压pl qqk式中： pl壳顶设计外压（ kpa）q 固定荷载，即壳顶自重： q m/sgq 8385.57 152.6 9.81 539.1 pa0. 539kpaqk附加载荷，取1.2kpa （“罐规”第 7.1.2 条 2 款）将数据代入公式得：p l=0.539+1.2=1.739 kpa44.球壳顶许用临界外压计算：p 0.0001e（t m/rs

11、）2（ t h /t m） 1/2（“罐规” c.2.1-1 ）6式中： p 壳顶许用外载荷（ kpa）e 钢板弹性模量（ kpa）,e=191000 kpa r s壳顶曲率半径， rs=16.2mt罐顶板的有效厚度（ mm） , th=7-1.6=5.4mmhtm罐顶板的折算厚度（ mm） , 无肋条时仍有 t h= t m将以上数据代入公式得： p 0.0001 191000（ 5.4/16.2 ）2（5.4/5.4 ）1/2 2.12 kpa45结论： 球壳顶临界许用压力为2.12 kpa 大于设计压力 1.739kpa ，因此球壳安全，符合规范要求。46、 1500m3 立式拱顶油罐，

12、根据“罐规”计算与选用其油罐各部尺寸及钢板厚度确定如下：油罐直径 d=13.5m，罐壁高 h=12m6-1油罐底板：根据罐规表 5.1.2 小于 12.5m，环形边缘板为 7mm、中幅板厚度均为 6mm；6-2油罐壁板为 q235a.f，1-4 圈钢板厚度为 6mm，5-7 圈为 7mm，8 圈为 8mm；6-3油罐顶板为 q235a.f，厚度为 7mm；（“罐规”第 7.1.3 条）6-4包边角钢为 q235a.f，658mm。（“罐规”表 6.2.2-1 ）5、 按带肋球壳罐顶强度及稳定性验算51、带肋球壳许用外荷载计算式如下：p=0.0001e(tmrs)2(thtm)1/2（c.2.1

13、6）式中： p 带肋球壳的许用外荷载(kpa);e设计温度下钢材的弹性模量(mpa) ;tm带肋球壳的折算厚度 (mm) ;rs球壳的曲率半径（ m）；th顶板的有效厚度 (mm) ;带肋球壳的折算厚度计算式如下：tm=(t1m32th3t2m3)41/3式中： t1m纬向肋与球壳组合截面的折算厚度(mm) ;th顶板的有效厚度 (mm) ;7t2m 径向肋与球壳组合截面的折算厚度(mm) ;纬向肋与球壳组合截面图及折算厚度计算式如下：t1m3=12(h1 b1l 1) (h123)（ h1 te2）（ te24） te312n1te e12径向肋与球壳组合截面的折算厚度计算式如下：t2m3=

14、12(h2 b2l 2)(h123h1 t12te24)te312n2te e22本设计的罐径 13.5m,带肋球壳的折算厚度的计算步骤如下：带肋球壳的组合截面示意图如下;52、.先求纬向肋与球壳在径向的组合截面形心（o）点到顶板中心线的距离（ mm）其公式如下：e1= b1h1（ h1t h） 2（ l 1st hb1 h1）e2= b2h2（ h2t h） 2（ l2st hb2 h2）式中：e1纬向肋与球壳组合截面形心（ o）点到顶板中心线的距离 （mm）;b1肋条宽度 ,取 b1=8-1.6=6.4mm;8h1肋条高度，取h1=50mmt h 顶板厚度，取t h =6-0.6-1.0=

15、4.4mml 1s纬向肋条间距 ,按 gb50341 第 c.1.2 条取上限值 l 1s1400mm将有关数据代入公式得 :e1=6.450（504.4）2（14004.46.450）=2.686(mm)53、求径向肋与球壳在纬向的组合截面形心o 点到顶板中心线的距离（ mm）将有关数据代入公式得e2=6.450（504.4）2（14004.46.450）=2.686(mm)54、求径向截面折算系数计算公式如下：n1= 1b1h1th l1sn2= 1b2h2th l2s（c.2.15、6）将有关数据代入公式得n1= 16.450（ 4.41400）=1.052求纬向截面折算系数n2= 16

16、.4504.41400 = 1.05255、.求纬向肋与球壳的折算厚度(mm)计算公式如下：t1m3=12（h1 b1l 1s）(h123h1 th2th24)th312 n1the12（c.2.13）将有关数据代入公式得：9t1m3=12(506.41400)(5023504.424.424)4.43121.0524.4 2.6862=12(0.2286)（ 833.31104.84） 7.133.3949=12216.75+7.133.3949=2285.399 (mm3)t1m=13.17mm求径向肋与球壳的折算厚度(mm)径向肋与球壳的折算厚度计算公式和有关数据均相同，t2m3=228

17、5.399(mm3)t2m=13.17mm56、求带肋球壳的折算厚度(mm)计算公式如下：tm=(t1m32th3t2m3)41/3将有关数据代入公式得tm=(13.17324.4313.173)41/3=(2284.32170.3682284.32)41/3=4739.0141/3=10.58mm57、求带肋球壳的许用外荷载计算公式如下： p=0.0001e(tmrs)2(thtm)1/2将有关数据代入公式得10 p=0.0001191000 (10.5816.2)2(4.410.58)1/2=19.10.4260.645=5.248kpa58、计算本储罐设计外压pl球顶表面积 s 2 3.14 16.2 1.5 152.6m2故罐顶板自重： m=152.60.007 7850=8385.37kg肋条自重约占顶板重的1517，取 1300kg固定载荷 =（8385.3