储罐区防火堤设计计算书

储罐区防火堤设计计算书（某石化储运项目5000m³内浮顶汽油罐组）工程名称：××石化储运有限公司储罐区工程项目编号：SH-CH-2026-018设计阶段：初步设计文件类型：消防专项设计计算书设计者：张××审核者：李××批准者：王××设计日期：2026年9月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计依据 设计依据1.1主要设计规范本计算书依据现行国家工程建设消防技术标准及结构设计规范编制，主要采用的标准规范见表1.1。序号标准名称标准编号施行/版本1储罐区防火堤设计规范GB50351—20142014-12-01实施2石油化工企业设计防火标准GB50160—2008（2018年版）2018年局部修订3石油库设计规范GB50074—20142015-05-01实施4建筑防火通用规范GB55037—20222023-06-01实施（强制性）5混凝土结构设计规范GB50010—2010（2015年版）2015年局部修订6建筑地基基础设计规范GB50007—20112012-08-01实施7建筑结构荷载规范GB50009—20122012-10-01实施8立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范GB50341—20142015-03-01实施表1.1采用的主要标准规范一览1.2设计基础资料（1）建设单位提供的储罐区总平面布置图及储罐规格书；（2）场地工程地质勘察报告：地基承载力特征值fak=180kPa，地下水位埋深-6.50m；（3）当地气象资料：基本风压w0=0.40kN/m²，基本雪压s0=0.30kN/m²，抗震设防烈度7度（0.15g）；（4）储存介质：车用汽油（甲B类），密度ρ=750kg/m³，闪点<28℃，沸点30～205℃。2工程概况2.1罐区布置概述本储罐区共设置6台5000m³钢制内浮顶立式圆筒形储罐，储存车用汽油（甲B类）。储罐按3列×2排矩形布置，罐中心距15.0m。罐组四周设置钢筋混凝土防火堤，防火堤内侧距最近罐壁不小于罐壁高度的1/2。2.2储罐主要参数项目符号单位数值备注储罐公称容积Vnm³5000单罐储罐内径Dm21.0—罐壁高度Hwm15.8—储罐形式——内浮顶钢制储存介质——车用汽油甲B类介质密度ρkg/m³750—储罐数量n台63×2布置罐中心距sm15.0纵向/横向表2.1储罐主要工艺参数表3防火堤有效容积计算3.1计算依据依据GB50351—2014《储罐区防火堤设计规范》第3.2.4条及GB50160—2008（2018年版）第6.2.12条：（1）固定顶油罐组防火堤内有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的容积；（2）浮顶罐、内浮顶罐组防火堤内有效容积不应小于罐组内1个最大储罐容积的1/2；（3）当固定顶罐与浮顶/内浮顶罐同组布置时，取上述二者计算值中的较大值。本罐组全部为内浮顶罐，故有效容积应满足：Vreq≥12×式中：Vreq——防火堤所需有效容积（m³）；Vmax——罐组内单罐公称容积，取5000m³。代入得Vreq≥0.5×5000=2500m³。3.2有效容积计算公式依据GB50351—2014第3.2.7条，防火堤有效容积按下式计算：V=A·Hj-V1式中各符号含义及取值见表3.1。符号含义单位取值/计算式V防火堤有效容积m³待求A防火堤中心线围成的水平投影面积m²68.0×53.0=3604Hj防火堤内设计液面高度m待求V1最大储罐基础露出地面以上部分体积m³76.0V2罐组内全部罐壁在Hj以下所占体积m³2078.2·HjV3隔堤在Hj以下所占体积m³13.25·HjV4泵基础、管道支墩等其他构筑物体积m³20.0表3.1有效容积计算参数表3.3参数取值说明（1）防火堤中心线围成面积A：防火堤内侧距最近罐壁8.0m（≥Hw/2=7.9m），堤顶宽1.0m，中心线较内侧外移0.5m。纵向总长=2×15.0+21.0+2×(8.0+0.5)=68.0m；横向总宽=15.0+21.0+2×(8.0+0.5)=53.0m；A=68.0×53.0=3604m²。（2）V1：最大储罐钢筋混凝土基础露出地面0.20m，基础直径较罐壁大1.0m（即D1=22.0m），V1=π/4×22.0²×0.20=76.0m³。（3）V2：6台储罐罐壁在液面高度Hj以下所占圆柱体体积，V2=6×π/4×21.0²×Hj=2078.2Hj(m³)。（4）V3：罐组中部设钢筋混凝土隔堤一道，长53.0m、厚0.25m，V3=53.0×0.25×Hj=13.25Hj(m³)。（5）V4：堤内泵基础、管道支墩、仪表井等在液面以下所占体积，按经验估算取20.0m³。3.4设计液面高度求解将各参数代入公式（3-2），并令V=Vreq=2500m³：2500=3604·Hj-76.0-2078.2·Hj整理得：Hj=2500+76.0+20.03604-2078.2-13.25=即设计液面高度Hj=1.72m（取1.72m并向上取整保留两位小数）。4防火堤高度确定4.1堤顶超高依据GB50351—2014第3.2.6条，防火堤顶面应比计算液面高出不小于0.20m：H=Hj+0.20=1.72+0.20=1.92m 4.2规范高度限值校验依据GB50351—2014第3.2.6条及GB50074—2014第6.5.3条，对立式油罐组防火堤：（1）防火堤高于堤内设计地坪不应小于1.0m；（2）防火堤高于堤外设计地坪或消防道路路面（按较低者计）不应大于3.2m。校验项目规范限值本设计取值判定堤内最小高度≥1.00m1.92m满足堤外最大高度≤3.20m1.92m满足堤顶超高≥0.20m0.20m满足卧式罐最小高度（本工程不适用）≥0.50m—N/A表4.1防火堤高度规范校验表综合上述计算与校验，本工程防火堤设计实高取H=1.95m（从堤内设计地坪算至堤顶），满足各项规范限值。5防火堤结构强度验算5.1结构选型与计算断面本防火堤采用C30钢筋混凝土悬臂式挡土墙结构，堤顶宽0.30m，底板总宽1.80m，底板厚0.30m，墙身净高1.65m（自底板顶面至堤顶），总高1.95m。墙背（堤内侧）在事故工况下承受泄漏液体侧压力。混凝土保护层厚度40mm，主筋采用HRB400级钢筋，分布筋采用HPB300级钢筋。5.2荷载计算事故工况下，堤内泄漏液体达到设计液面高度Hj=1.72m，液体侧压力沿深度呈三角形分布。深度z处的压强为：p(z)=ρgz （5-1）式中：ρ——泄漏液体密度，取750kg/m³；g——重力加速度，取9.81m/s²。墙底处（z=Hj=1.72m）最大侧压力强度：pmax=750×9.81×1.72=12666Pa≈12.67kPa （单位长度（1m堤长）上液体侧压力合力：P=12·pmax合力作用点距墙底（底板顶面）高度为Hj/3=0.573m。5.3抗倾覆稳定性验算对墙趾（底板外侧端点）取矩，抗倾覆安全系数Kt按下式计算：Kt=Mr抗倾覆力矩（由液体侧压力产生）：M倾=P·Hj3抗倾覆力矩由墙身自重、底板自重及底板以上液体重对墙趾的力矩组成。经计算，墙身自重W1=14.2kN/m，底板自重W2=13.5kN/m，底板上方液体重W3=8.6kN/m，各自力臂分别为1.30m、0.90m、1.20m，合计：M抗=14.2×1.30+13.5×0.90+8.6×1.20=40.79kN·m/m （则：Kt=40.796.24=6.54>1.605.4抗滑移稳定性验算沿底板底面水平方向，抗滑移安全系数Ks按下式计算：Ks=μ·ΣWP式中：μ——基底摩擦系数，取混凝土对粉质黏土地基μ=0.35；ΣW——基底以上竖向总荷载，ΣW=W1+W2+W3=36.3kN/m。Ks=0.35×36.310.89=1.17<1.30初算抗滑移安全系数略小于规范限值，经优化调整：将底板前缘（墙趾外侧）加长至0.50m，并在底板底部设置0.20m高的抗齿坎，利用齿坎前被动土压力增加抗滑力。调整后ΣW=40.1kN/m，齿坎前被动土压力EP=6.5kN/m，重新计算：Ks=0.35×40.1+6.510.89=5.5地基承载力验算基底平均压力按下式计算：p=ΣWB=40.11.80式中B——底板总宽度，取1.80m。基底最大边缘压力pmax=26.8kPa<1.2fak=216kPa，均满足GB50007—2011第5.2节要求。5.6墙身配筋计算墙身为悬臂板，在液体侧压力作用下，底板顶面处最大弯矩Mmax=1/6·pmax·Hj²=1/6×12.67×1.72²=6.24kN·m/m。采用C30混凝土（fc=14.3N/mm²）、HRB400钢筋（fy=360N/mm²），板厚h=300mm，保护层c=40mm，h0=260mm。由正截面受弯承载力计算：As=Mmax0.9·按构造要求，竖向受力钢筋采用HRB400直径12mm@200mm（As=565mm²/m>74.1mm²/m，满足）；水平分布钢筋采用HRB400直径10mm@200mm，双向双面配筋，符合GB50351—2014第4.2.7条规定。6构造要求6.1堤身构造（1）钢筋混凝土防火堤堤身及基础底板厚度均不小于250mm，本设计取300mm；（2）堤身双向双面配筋，竖向钢筋直径不小于12mm，水平钢筋直径不小于10mm，间距不大于200mm；（3）混凝土强度等级不低于C30，抗渗等级不低于P6；（4）堤顶设置2%双向排水坡度，堤内侧坡脚设置排水沟。6.2隔堤设置依据GB50160—2008（2018年版）第6.2.13条，甲B类液体储罐罐组应设隔堤。本罐组6台罐，每2台隔为一个隔堤分区（共3个分区），隔堤高度为防火堤高度的2/3，即1.30m（高出设计液面0.2m以上），隔堤顶宽不小于0.25m。6.3踏步与逃生设施（1）防火堤上沿四周每隔不大于60m设置一处踏步（或坡道），本工程周长约242m，共设置5处踏步，踏步宽度不小于1.0m，踏步坡度不大于1:2；（2）防火罐组面对消防车道一侧，每个隔堤分区至少设置1处可逃生爬梯；（3）踏步与爬梯位置应避开储罐接管口及消防冷却水管束。6.4排水与截油设施（1）防火堤内设置收集沟及集水井，雨水排放管从堤内设计地面以下穿堤而出；（2）排放管出口设置气动/液动紧急切断阀及截油排水装置（排水井），火灾工况下自动关闭，防止泄漏油品外流；（3）正常生产期间排水阀处于常关状态，雨天由专人确认堤内无油品泄漏后方可开启排放。7安全核验与结果分析7.1规范符合性汇总序号核验项目规范要求本设计结果结论1防火堤有效容积（内浮顶罐）≥0.5Vmax=2500m³V=2500m³（对应Hj=1.72m）满足2防火堤高度（堤内）≥1.0m1.95m满足3防火堤高度（堤外）≤3.2m1.95m满足4堤顶超高≥0.20m0.23m满足5罐壁至堤内堤脚线距离≥Hw/2=7.9m8.0m满足6堤身厚度≥250mm300mm满足7竖向受力钢筋≥Φ12@200Φ12@200HRB400满足8水平分布钢筋≥Φ10@200Φ10@200HRB400满足9抗倾覆安全系数≥1.606.54满足10抗滑移安全系数≥1.301.89满足11地基承载力p≤fak22.3kPa≤180kPa满足12隔堤设置甲B类罐组应设隔堤每2台罐一隔堤满足13排水截油措施穿堤管设截断阀设紧急切断阀+排水井满足表7.1防火堤设计规范符合性核验汇总表7.2多工况对比分析为检验设计方案的安全裕度，对以下三种典型罐组布置工况进行对比计算，结果见表7.2。工况罐型A(m²)所需V(m³)计算Hj(m)设计堤高(m)备注工况一（本设计）内浮顶5000m³×6360425001.721.95推荐方案工况二固定顶5000m³×6360450003.373.57超3.2m限值，需扩宽占地工况三内浮顶10000m³×4420050002.682.90在限值内，占地更大表7.2不同罐型与布置工况对比表由表7.2可见：工况二采用固定顶罐时所需堤高3.57m已超过GB50351—2014第3.2.6条规定的3.2m上限，必须扩大防火堤围合面积或增设事故存液池；工况一（本设计）在满足规范的前提下占地最省、堤高适中，为最优方案。7.3工程指导意义（1）本计算书系统演示了GB50351—2014第3.2.7条有效容积公式的完整应用过程，特别提示：有效容积必须扣除罐壁、基础、隔堤及其他构筑物在设计液面以下所占体积，不能简单地以“A×Hj”直接套用，这是工程设计中最常见的错误；（2）内浮顶罐组虽可将有效容积要求减半，但仍应按最大单罐全