立式圆筒形储液罐壁厚与稳定性设计计算书

×××工程技术有限公司立式圆筒形储液罐壁厚与稳定性设计计算书——5000m³立式圆筒形钢制焊接固定顶储液罐（原油）文件编号：JS-CG-2026-001项目名称：×××原油储运工程5000m³储罐区设备位号：TK-1001设计阶段：施工图设计文件类型：强度与稳定性设计计算书版本/日期：A版2026年11月编制：＿＿＿＿＿＿审核：＿＿＿＿＿＿批准：＿＿＿＿＿＿2026年11月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1总则与设计依据 11.1编制目的与适用范围 11.2设计依据 11.3计算方法与技术路线 11.4主要设计条件与参数 22材料与设计参数 32.1材料选用 32.2钢板许用应力 32.3厚度附加量 33罐壁厚度计算 43.1计算方法 43.2罐壁板计算厚度 43.3罐壁环向应力校核 53.4构造要求与最小厚度校核 63.5充水试验工况校核 64罐底与罐顶结构计算 84.1罐底结构与厚度 84.2罐底边缘板宽度 84.3拱顶几何与顶板厚度 84.4拱顶稳定性校核 95罐壁抗风稳定性计算 115.1计算方法与核算区间 115.2风荷载标准值 115.3罐壁筒体当量高度 115.4罐壁筒体许用临界压力 125.5罐壁筒体设计外压 125.6中间抗风圈设置与校核 135.7抗风圈截面设计 146抗震稳定性验算 156.1抗震设防参数与设计准则 156.2地震作用计算 156.3底圈罐壁轴向稳定验算 166.4液面晃动波高校核 176.5抗倾覆与锚固判断 177安全核验汇总 197.1强度核验汇总 197.2稳定性核验汇总 197.3综合结论 198结果分析与工程指导意义 208.1计算结果分析 208.2敏感性分析与参数影响 208.3工程指导意义与设计建议 218.4施工与检验要点 229结论 22附录A主要符号说明 23免责声明 23PAGE11总则与设计依据本计算书针对×××原油储运工程5000m³立式圆筒形钢制焊接固定顶储液罐（设备位号TK-1001），依据现行国家标准《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341—2014及相关标准，对储罐罐壁厚度、罐底与罐顶结构、罐壁抗风稳定性、抗震稳定性及整体抗倾覆能力进行系统的计算与校核，为施工图设计和施工验收提供技术依据。1.1编制目的与适用范围本计算书适用于储存原油等类似液体、设计温度不高于60℃的常压立式圆筒形钢制焊接固定顶储液罐。计算内容包括：①罐壁板各圈计算厚度与名义厚度的确定；②罐壁环向强度校核；③罐底板与拱顶板厚度及结构尺寸确定；④拱顶带肋球壳稳定性校核；⑤罐壁筒体抗风稳定性校核与抗风圈设置；⑥抗震稳定性验算与抗倾覆（锚固）判断。本计算书不涉及储罐基础设计、防腐设计及工艺系统设计。1.2设计依据本计算书引用的主要标准、规范及技术资料见表1-1。表1-1主要设计依据序号标准/资料名称编号主要引用内容1立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范GB50341—2014罐壁厚度、罐底与罐顶、抗风稳定、抗震设计2建筑结构荷载规范GB50009—2012风荷载、雪荷载标准值3建筑抗震设计规范GB50011—2010（2016年版）抗震设防参数、地震影响系数4压力容器第3部分：设计GB/T150.3—2011外压圆筒、球壳弹性稳定性计算方法5碳素结构钢GB/T700—2006Q235B化学成分与力学性能6碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带GB/T3274—2017钢板尺寸、外形与允许偏差7立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范GB50128—2014组装、焊接、检验及充水试验1.3计算方法与技术路线本储罐内径D=20.0m≤60m，按GB50341—2014第6.3.1条，罐壁厚度采用定设计点法计算；罐壁抗风稳定性按第6.4.3条的当量高度法与许用临界压力准则校核，并按薄壁圆柱壳弹性稳定理论计算许用外压；抗震验算按附录D采用等效静力法，对底圈罐壁轴向稳定和液面晃动波高进行校核；拱顶按球壳弹性稳定理论校核其外压承载能力。全部验算均给出计算式、参数取值来源与校核结果。1.4主要设计条件与参数表1-2储罐主要设计条件与参数项目符号数值单位说明/来源油罐内径D20.0m工艺条件罐壁高度Hs16.0m工艺条件公称容积V5026.5m³按内径与罐壁高度计算设计液位高度H15.0m工艺条件储存介质—原油—相对密度0.88设计温度T60℃工艺条件设计正压/负压Pi/Po2.0/−0.5kPaGB50341—2014第3章呼吸阀负压设定值—−0.20kPa工艺专业提资基本风压（50年一遇）ω00.45kPaGB50009—2012地面粗糙度类别—B类—GB50009—2012风压高度变化系数μz1.14—罐顶高度处，GB50009—2012基本雪压S00.35kPaGB50009—2012罐顶活荷载Lr1.0kPaGB50341—2014第7.1.3条抗震设防烈度—8度（0.20g）—GB50011—2010设计地震分组/场地类别—第二组/Ⅱ类—GB50011—2010钢材弹性模量E2.01×10⁵MPa常温，GB50341—2014表4.2.2

2材料与设计参数2.1材料选用储罐罐壁、罐底及罐顶均采用Q235B碳素结构钢板，符合《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》GB/T3274—2017的规定。Q235B钢板焊接性能良好、韧塑性储备充足，常温屈服强度下限值ReL=235MPa，抗拉强度下限值Rm=370MPa，适用于本罐设计温度60℃、常压储存原油的工况。按GB50341—2014第4.2.1条，Q235B在介质温度高于0℃时允许使用厚度不大于20mm，本罐罐壁最大名义厚度12mm，满足要求。2.2钢板许用应力钢板许用应力按GB50341—2014表4.2.2取值。本罐罐壁板厚度均不大于16mm，Q235B钢板在20℃、100℃时的许用应力分别为150MPa和136MPa；设计温度60℃时按线性插值取[σ]d=143.0MPa；充水试验（试水）条件下的许用应力取20℃时的[σ]t=150.0MPa。许用应力取值见表2-1。表2-1Q235B钢板许用应力取值钢板牌号板厚t/mmRm/MPaReL/MPa许用应力/MPa（20℃）许用应力/MPa（60℃）Q235B3≤t≤16370225150143.0Q235B16<t≤20370215143136.02.3厚度附加量按GB50341—2014第3.0.7条，钢板厚度附加量按下式计算： C=C1+式中：C——厚度附加量（mm）；C1——钢材厚度负偏差（mm），按钢材标准或订货要求确定；C2——腐蚀裕量（mm）。本罐罐壁板名义厚度为6～12mm，取钢板厚度负偏差C₁=0.3mm；依据原油腐蚀性评估及20年设计寿命，罐壁腐蚀裕量C₂=1.0mm，则罐壁厚度附加量C=1.3mm。罐底（接触沉积水与腐蚀介质）腐蚀裕量取2.0mm，罐顶腐蚀裕量取1.0mm。

3罐壁厚度计算3.1计算方法本罐内径D=20.0m，不大于60m，按GB50341—2014第6.3.1条采用定设计点法计算罐壁厚度。罐壁板的最小厚度取设计条件和充水试验（试水）条件下计算厚度的较大值。各圈罐壁板的计算液位H取自该圈壁板底端至最高设计液位的高度；按本规范规定，包边角钢顶部以上0.3m范围内的液柱压力不予计入，故计算液位取(H−0.3)。3.2罐壁板计算厚度设计条件下罐壁板计算厚度： td=4.9D试水条件下罐壁板计算厚度： tt=4.9D式中：td——设计条件下罐壁板的计算厚度（mm）；tt——试水条件下罐壁板的计算厚度（mm）；D——油罐内径（m）；H——计算液位高度（m），自所计算圈罐壁板底端至设计液位；ρr——储液相对密度；[σ]d——设计温度下钢板的许用应力（MPa）；[σ]t——试水条件下钢板的许用应力（MPa）；φ——焊接接头系数，底圈罐壁板取0.85，其余各圈取0.90；C——厚度附加量（mm）。各圈罐壁板所需最小厚度取td与tt的较大值，并按钢板规格向上圆整为名义厚度tn，同时计及制造与安装要求。计算结果见表3-1。表3-1罐壁各圈板厚度计算结果圈次

（自下而上）计算液位

H/m焊接接头

系数φ设计条件

td/mm试水条件

tt/mm所需最小

厚度/mm名义厚度

tn/mm有效厚度

te/mm115.00.8511.7311.3011.731210.7213.40.9010.089.5110.081210.7311.80.909.018.359.01108.7410.20.907.937.197.9386.758.60.906.866.036.8686.767.00.905.794.865.7986.775.40.904.723.704.7286.783.80.903.652.543.6586.792.20.902.571.382.5786.7100.60.901.500.221.5086.7由表3-1可见，底圈壁板所需最小厚度为11.73mm，其余各圈由下至上递减。考虑罐壁抗风稳定性要求（见第5章），上部第6～10圈壁板名义厚度统一取8mm，以避免壁厚过薄导致罐壁筒体许用临界压力不足。罐壁各圈名义厚度取值见图3-1。图3-1罐壁各圈板计算厚度与名义厚度对比3.3罐壁环向应力校核按GB50341—2014第6.3.2条，罐壁板的环向拉应力应满足： σθ=ρr式中：σθ——罐壁板环向拉应力（MPa）；ρw——水的密度，取1000kg/m³；g——重力加速度，取9.81m/s²；te——罐壁板有效厚度（mm），取名义厚度扣除厚度附加量；其余符号——同式（3-1）的说明。各圈罐壁板环向应力校核结果见表3-2。表3-2罐壁各圈板环向应力校核圈次计算液位H/m有效厚度te/mm[σ]d/MPa环向应力σθ/MPa应力比σθ/[σ]d结论115.010.7143.0139.50.976满足213.410.7143.0117.40.821满足311.88.7143.0126.80.887满足410.26.7143.0141.70.991满足58.66.7143.0118.80.831满足67.06.7143.095.90.671满足75.46.7143.073.00.511满足83.86.7143.050.10.350满足92.26.7143.027.20.190满足100.66.7143.04.30.030满足由表3-2可见，各圈罐壁板环向应力均小于设计温度下的许用应力，最大应力比出现在第4圈（0.991），即罐壁强度由设计条件下静液柱压力控制。罐壁强度满足GB50341—2014第6.3.2条要求。3.4构造要求与最小厚度校核按GB50341—2014第6.3.3条，油罐内径小于36m时，罐壁板的最小名义厚度不应小于6mm；按第4.2.4条，罐壁钢板的名义厚度不得大于45mm。本罐罐壁各圈名义厚度为6～12mm，均满足上述要求。同时，罐壁板宽度（圈高）1.6m与罐壁周长匹配良好，罐壁纵焊缝错开布置，满足排板与连接要求。表3-3罐壁构造要求校核校核项目规范要求设计取值结论罐壁板最小名义厚度≥6mm（D<36m）6～12mm满足罐壁板最大名义厚度≤45mm12mm满足底圈罐壁板宽度（圈高）≥1.0m1.6m满足罐壁板厚度负偏差按钢板标准取值0.3mm满足3.5充水试验工况校核充水试验时罐壁承受满水静液柱压力，试水条件下各圈壁板计算厚度已列入表3-1。试水条件下最大计算厚度为底圈的11.30mm（水相对密度取1.0），小于该圈名义厚度12mm，满足充水试验时的强度要求。充水试验应按GB50128—2014的规定进行，试验水位为设计液位，并应同步进行基础沉降观测，沉降速率与不均匀沉降量应满足规范限值。

4罐底与罐顶结构计算4.1罐底结构与厚度罐底采用对接式（中幅板）+环形边缘板结构。中幅板名义厚度取8mm，扣除罐底腐蚀裕量2.0mm后净厚6mm；环形边缘板名义厚度取10mm，扣除腐蚀裕量后净厚8mm。环形边缘板的有效厚度（8mm）不大于底圈罐壁板的有效厚度（10.7mm），满足GB50341—2014第11.1.5条的要求。罐底板尺寸见表4-1。表4-1罐底结构尺寸罐底部件名义厚度/mm腐蚀裕量/mm净厚度/mm说明中幅板82.06对接连接环形边缘板102.08材质与底圈壁板相同4.2罐底边缘板宽度按GB50341—2014第11.1.5条，伸入罐壁内侧的罐底边缘板宽度应取计算值与0.45m的较大值，且不应超过0.035D： Lb≥maxLb式中：Lb——伸入罐壁内侧的罐底边缘板最小宽度（m）；Lb,calc——按GB50341—2014式（11.1.5）计算的边缘板宽度（m）；D——油罐内径（m）。本罐取Lb=0.60m，介于下限0.45m与上限0.035D=0.70m之间，满足要求。罐底边缘板伸出罐外壁的径向宽度取0.07m，边缘板对接焊缝至底圈罐壁纵焊缝的距离不应小于300mm，现场排板时应予保证。4.3拱顶几何与顶板厚度罐顶采用自支撑式带肋球面拱顶。拱顶球面曲率半径Rs=1.2D=24.0m，拱顶矢高f=2.18m。按GB50341—2014第7.1.3条，罐顶板及其支撑构件的名义厚度不应小于5mm，本设计顶板名义厚度取6mm（扣除罐顶腐蚀裕量1.0mm后净厚5mm）。加劲肋条间距不应大于1.5m，肋条高厚比不宜大于12，按此布置加劲肋。表4-2拱顶主要几何与构造参数项目符号数值单位规范要求/说明拱顶形式—自支撑式带肋球壳—GB50341—2014第7.5节球面曲率半径Rs24.0m不宜大于40m拱顶矢高f2.18m按Rs与D计算顶板名义厚度tn6.0mm不应小于5mm肋条间距L≤1.5m第7.1.3条肋条高厚比h/b≤12—第7.1.3条4.4拱顶稳定性校核拱顶在自重、保温层重、活荷载及雪荷载作用下承受外压，按薄壁球壳弹性稳定理论，其临界外压为： pcr=1.21Et许用外压与荷载组合分别按式（4-3）、式（4-4）确定： p=pcrm P=DL+式中：pcr——球壳临界外压（kPa）；E——设计温度下钢材弹性模量（MPa）；te——顶板有效厚度（mm）；Rs——球面曲率半径（m）；m——稳定安全系数，取3.0；[p]——球壳许用外压（kPa）；DL——顶板、加劲肋及保温层等固定荷载（kPa）；Lr——罐顶活荷载，取1.0kPa；S0——基本雪压，取0.35kPa。经计算：固定荷载DL=0.84kPa，荷载组合控制值P=1.84kPa；球壳临界外压pcr=10.56kPa，许用外压[p]=3.52kPa。校核结果见表4-3。表4-3拱顶稳定性校核结果项目符号数值单位顶板有效厚度te5.0mm球壳临界外压pcr10.56kPa稳定安全系数m3.0—球壳许用外压[p]3.52kPa荷载组合控制值P1.84kPa校核结果P≤[p]1.84≤3.52满足拱顶稳定性满足要求，安全系数介于2.0～3.0之间，储备合理。罐顶与罐壁连接处应按GB50341—2014第7.5节设置包边角钢，并保证连接处的有效截面面积满足承受罐顶荷载与内压的要求。

5罐壁抗风稳定性计算5.1计算方法与核算区间固定顶油罐应将罐壁全高作为风力稳定核算区间（GB50341—2014第6.4.3条第1款）。核算采用当量高度法：将各圈不同厚度的罐壁板折算为最薄圈厚度的当量高度，据此计算罐壁筒体的许用临界压力，并与风荷载引起的设计外压比较，确定是否需设置中间抗风圈及其数量。5.2风荷载标准值罐壁单位面积风荷载标准值按GB50009—2012计算： wk=μz式中：wk——风荷载标准值（kPa）；μz——风压高度变化系数，按B类地面粗糙度罐顶高度处取1.14；μs——风荷载体型系数，圆柱形罐壁取0.5；ω0——基本风压（kPa），50年一遇取0.45kPa。计算得wk=0.2565kPa。该风荷载用于罐壁抗风稳定与整体抗倾覆计算。5.3罐壁筒体当量高度各圈罐壁板的当量高度按式（5-2）计算，核算区间的当量高度按式（5-3）计算： Hei=hi HE=∑i式中：Hei——第i圈罐壁板的当量高度（m）；hi——第i圈罐壁板的实际高度（m）；tmin——核算区间最薄圈罐壁板的有效厚度（mm）；ti——第i圈罐壁板的有效厚度（mm）；HE——核算区间罐壁筒体的当量高度（m）。表5-1罐壁各圈板当量高度计算圈次实际高度hi/m有效厚度ti/mm厚度比tmin/ti当量高度Hei/m11.6010.70.62620.49621.6010.70.62620.49631.608.70.77010.83341.606.71.00001.60051.606.71.00001.60061.606.71.00001.60071.606.71.00001.60081.606.71.00001.60091.606.71.00001.600101.606.71.00001.600合计16.00——13.026核算区间最薄圈有效厚度tmin=6.7mm，当量高度HE=13.026m。与罐壁实际总高16.0m相比，当量高度有所减小，反映上部薄壁段对抗风稳定的不利影响相对突出。5.4罐壁筒体许用临界压力罐壁筒体为两端受约束的薄壁圆柱壳，在侧向外压作用下的临界压力按短圆筒弹性稳定公式计算，许用临界压力取临界压力除以稳定安全系数： pcr=2.59E pcr=pcr式中：pcr——罐壁筒体临界外压（kPa）；E——设计温度下钢材弹性模量（MPa）；tmin——核算区间最薄圈罐壁板有效厚度（mm）；D——油罐内径（m）；HE——核算区间罐壁筒体的当量高度（m）；[p]cr——核算区间罐壁筒体的许用临界压力（kPa）；m——稳定安全系数，按GB/T150.3—2011取3.0。代入数据得pcr=1.6419kPa，许用临界压力[p]cr=0.5473kPa。5.5罐壁筒体设计外压按GB50341—2014第6.4.3条第3款，存在内压的固定顶油罐，罐壁筒体的设计外压按下式计算： P0=2.25μz式中：P0——罐壁筒体的设计外压（kPa）；μz——风压高度变化系数，取1.14；ω0——基本风压（kPa），取0.45kPa；q——设计真空负压（kPa），取呼吸阀负压设定值的1.2倍，即0.25kPa，且不应大于0.25kPa。代入数据得P0=2.25×1.14×0.45+0.25=1.4042kPa。5.6中间抗风圈设置与校核由于[p]cr=0.5473kPa小于设计外压P0=1.4042kPa，罐壁筒体不能满足抗风稳定要求，应设置中间抗风圈。按GB50341—2014第6.4.3条第4款，中间抗风圈的数量按压比P0/[p]cr确定：本罐P0/[p]cr=2.57，按上述判据应设置2道中间抗风圈，位置分别设在当量筒体HE的1/3、2/3处。按此折算，中间抗风圈分别位于距罐底7.32m、11.66m处。设置中间抗风圈后，核算区间被划分为3段，各段当量高度均为4.342m，对应的许用临界压力为： pcrj=1式中：HE,j——第j段罐壁筒体的当量高度（m）；[p]cr,j——第j段罐壁筒体的许用临界压力（kPa）。各段许用临界压力均为1.64kPa，大于设计外压1.4042kPa，罐壁抗风稳定满足要求。抗风稳定校核汇总见表5-2，对比关系见图5-1。表5-2罐壁抗风稳定校核结果核算范围当量高度HE/m许用临界压力[p]cr/kPa设计外压P0/kPa校核结果整罐壁区间（未设抗风圈）13.0260.54731.4042不满足第1段（抗风圈间）4.3421.641.4042满足第2段（抗风圈间）4.3421.641.4042满足第3段（抗风圈间）4.3421.641.4042满足图5-1罐壁筒体许用临界压力与设计外压对比5.7抗风圈截面设计顶部抗风圈的最小截面模数按GB50341—2014第6.4.2条计算： Wz=0.083D2式中：Wz——顶部抗风圈的最小截面模数（cm³）；D——油罐内径（m）；H1——油罐罐壁高度（m）；ω0——基本风压（kPa）。计算得Wz=0.083×20²×16.0×0.45=239.0cm³。顶部抗风圈采用水平钢板（径向宽度500mm、厚度6mm）与外缘角钢∠63×6组合焊接，其中水平钢板所提供的截面模数按矩形截面W=tb²/6=0.6×50²/6=250cm³计算，大于所需最小截面模数239.0cm³，满足要求；实际截面模数计算时可计入抗风圈上、下两侧各16倍罐壁厚度范围内的罐壁截面积，将进一步增大。表5-3抗风圈设置一览抗风圈类型数量设置标高截面形式校核结果顶部抗风圈1道距罐壁上端1.0m500×6水平钢板+∠63×6W=250cm³>239.0cm³，满足中间抗风圈2道距罐底7.32m、11.66m∠100×63×8角钢[p]cr=1.64kPa>P0，满足抗风圈与罐壁的连接、抗风圈腹板开洞加强、排液孔设置及栏杆设置等应符合GB50341—2014第6.4.1条的要求。

6抗震稳定性验算6.1抗震设防参数与设计准则本罐位于抗震设防烈度8度（设计基本地震加速度0.20g）地区，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类，水平地震影响系数最大值αmax=0.16。按GB50341—2014附录D，储罐抗震设计应满足下列准则：①底圈罐壁在地震作用下产生的最大轴向压应力不应超过罐壁许用临界应力，即不出现罐壁轴向失稳；②按规范方法计算的液面晃动波高不应超过罐壁高度与设计液位之差，即储液不溢出；③罐体在风载及地震作用下不发生整体倾覆。6.2地震作用计算设计液位下储液总质量按下式计算： m1=π4式中：m1——设计液位下储液总质量（t）；D——油罐内径（m）；H——设计液位高度（m）；ρw——水的密度，1000kg/m³；ρr——储液相对密度。计算得m₁=4146.9t。按等效液动质量法，产生地震作用力的等效储液质量按下式计算： m=m1F式中：m——等效储液质量（t）；Fr——动液系数；D/H——罐径与设计液位之比，本罐为1.333。由D/H=1.333得Fr=0.7096，等效储液质量m=2942.4t。底圈罐壁底部总水平地震作用及倾覆力矩按下式计算： F=αmaxmg Me=F·式中：F——底部总水平地震作用（kN）；αmax——水平地震影响系数最大值，取0.16；g——重力加速度，取9.81m/s²；Me——地震作用对罐壁罐底接合点的倾覆力矩（kN·m）；Xi——等效液动质量作用点距罐底的高度（m）。计算得F=4618.4kN，Xi=5.62m，Me=25979kN·m。6.3底圈罐壁轴向稳定验算底圈罐壁许用临界应力按GB50341—2014式（D.5.1）计算： σcr=0.22EtD式中：[σ]cr——底圈罐壁许用临界应力（MPa）；E——设计温度下底圈罐壁材料的弹性模量（MPa）；t——底圈罐壁有效厚度（m）；D——油罐内径（m）。地震作用下底圈罐壁产生的最大轴向压应力按等效静力法计算，由地震倾覆力矩产生的弯曲压应力与罐体自重产生的压应力叠加： σmax=Cl Z1=0.785D2式中：σmax——底圈罐壁最大轴向压应力（MPa）；Cl——翘离影响系数，取1.4；Cv——竖向地震影响系数，8度区取1.0；Me——地震倾覆力矩（kN·m）；Z1——按底圈罐壁有效厚度计算的断面系数（m³）；A1——按底圈罐壁有效厚度计算的罐壁截面面积（m²）；G——罐壁、罐顶及附件自重（kN）；t——底圈罐壁有效厚度（m）。经计算Z₁=3.3598m³，A₁=0.6723m²，罐壁及罐顶自重G=963.4kN，弯曲压应力为10.83MPa，自重压应力为1.43MPa，最大轴向压应力σmax=12.26MPa。校核结果见表6-1。表6-1底圈罐壁轴向稳定校核项目符号数值单位底圈罐壁有效厚度t0.011m罐壁许用临界应力[σ]cr23.66MPa地震弯曲压应力Cl·Cv·Me/Z110.83MPa自重压应力G/A11.43MPa最大轴向压应力σmax12.26MPa校核结果σmax≤[σ]cr12.26≤23.66满足底圈罐壁最大轴向压应力小于许用临界应力，抗失稳安全系数为1.93，罐壁不会发生轴向失稳，满足GB50341—2014第D.5.3条要求。6.4液面晃动波高校核储液晃动基本周期按式（6-8）计算，晃动波高按式（6-9）估算： Tw=2π hw=0.5Rα式中：Tw——储液晃动基本周期（s）；R——油罐内半径（m）；H——设计液位高度（m）；hw——液面晃动波高（m）；αw——对应晃动基本周期的地震影响系数，计入长周期段与阻尼比修正后取0.0262。计算得Tw=4.695s，αw=0.0262，液面晃动波高hw=0.131m。罐壁高度与设计液位之差为1.00m，hw小于该差值，储液不会溢出罐壁，满足GB50341—2014第D.2.2条的要求。6.5抗倾覆与锚固判断按GB50341—2014第11.1.2条，未锚固罐应进行倾倒校核，水平风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩应不大于反倾倒力矩之和： Mw≤MDL Mw=Fw式中：Mw——水平风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩（kN·m）；MDL——罐壁重量与罐顶支撑件重量产生的反倾倒力矩（kN·m）；MDLR——罐顶板及其上附件重量产生的反倾倒力矩（kN·m）；MF——储液重量产生的反倾倒力矩（kN·m）；Fw——罐壁风压合力（kN）；wk——风荷载标准值（kPa）。经计算Fw=82.1kN，Mw=656.6kN·m；反倾倒力矩MDL=6968kN·m、MDLR=2666kN·m、MF=26540kN·m（按第11.1.4条，单位长度储液重量限值为140.8Hw·D），反倾倒力矩之和为36174kN·m，远大于风压倾倒力矩656.6kN·m。因此，罐体在风载作用下不发生倾覆，且第6.3节的抗震验算已满足要求，本罐不需设置地脚螺栓锚固。表6-2抗风倾倒校核结果项目符号数值单位风压倾倒力矩Mw656.6kN·m罐壁及支撑件反倾倒力矩MDL6968kN·m罐顶板及附件反倾倒力矩MDLR2666kN·m储液反倾倒力矩MF26540kN·m反倾倒力矩合计ΣM36174kN·m校核结果Mw≤ΣM656.6≤36174满足

7安全核验汇总7.1强度核验汇总表7-1强度核验汇总序号核验项目作用效应抗力指标安全余量结论1罐壁环向应力（最大，第4圈）141.7MPa[σ]d=143.0MPa0.9%满足2底圈罐壁轴向压应力（地震）12.26MPa[σ]cr=23.66MPa48.2%满足3充水试验工况罐壁应力11.30mm（计算厚度）tn=12mm—满足4拱顶球壳稳定性P=1.84kPa[p]=3.52kPa47.8%满足7.2稳定性核验汇总表7-2稳定性核验汇总序号核验项目校核条件校核结果结论1罐壁筒体抗风稳定（分段）[p]cr≥P01.64≥1.4042kPa满足2顶部抗风圈截面模数W≥Wz250≥239.0cm³满足3液面晃动波高hw≤Hs−H0.131≤1.00m满足4整体抗风倾倒Mw≤ΣM656.6≤36174kN·m满足5锚固要求—不需锚固满足7.3综合结论经上述计算与校核，本储罐罐壁厚度、罐底与罐顶结构、罐壁抗风稳定性及抗震稳定性均满足GB50341—2014及相关标准的要求，设计方案可行。设计采用的罐壁厚度序列、抗风圈设置方案及罐底罐顶结构参数可直接用于施工图设计。

8结果分析与工程指导意义8.1计算结果分析（1）罐壁厚度分布特征。罐壁计算厚度自下而上由11.73mm递减至1.50mm，呈近似线性分布，符合静液柱压力随深度线性增长、环向应力与液柱高度成正比的基本规律。底圈壁板计算厚度最大，由设计条件下的静液柱压力控制；试水条件下计算厚度（11.30mm）略小于设计条件，说明本罐以储存介质工况为厚度控制工况，这与原油相对密度（0.88）低于水（1.0）的实际情况一致。（2）厚度控制因素的双重性。若仅按强度条件确定壁厚，上部第6～10圈的名义厚度只需6mm，其环向应力（最大136.7MPa）虽仍小于许用应力，但核算表明此时核算区间最薄圈有效厚度仅4.7mm，罐壁筒体许用临界压力降至0.292kPa，抗风稳定成为控制因素，需要设置更多道中间抗风圈。综合考虑抗风稳定性、施工方便与经济性，本设计将上部第6～10圈名义厚度统一提高至8mm，使最薄圈有效厚度增至6.7mm、许用临界压力提高至0.547kPa（约为原值的1.9倍），抗风圈数量由4道减至2道。这一处理体现了储罐壁厚设计中“强度—稳定”双重控制的工程特点。（3）抗风稳定裕度分析。罐壁筒体未设抗风圈时的许用临界压力仅0.547kPa，远低于设计外压1.404kPa，不满足要求；设置2道中间抗风圈后，各段许用临界压力提高至1.64kPa，抗风稳定裕度为16.9%。可见，对于本罐这类直径较大、壁厚较薄的储罐，抗风稳定对结构方案的确定具有决定性影响。（4）抗震性能评价。底圈罐壁最大轴向压应力为12.26MPa，仅为许用临界应力23.66MPa的52%，罐壁轴向稳定储备充足；液面晃动波高为0.131m，约为允许值的13%，储液不会外溢。整体抗倾覆力矩储备十分充裕（反倾倒力矩为风压倾倒力矩的55倍），本罐在8度设防条件下安全可靠。8.2敏感性分析与参数影响为便于设计取值调整，对主要参数的影响作敏感性分析，结果见表8-1。表8-1主要参数敏感性分析参数基准取值变化方向对结果的影响储液相对密度ρr0.88增大至1.00底圈计算厚度由11.73mm增至13.10mm，建议名义厚度提高一级至14mm基本风压ω00.45kPa增大至0.60kPa设计外压P0增至1.79kPa，中间抗风圈道数需增加腐蚀裕量C₂1.0mm增大至2.0mm各圈所需厚度增加1.0mm，体现全寿命周期安全储备上部壁板厚度8mm减薄至6mm最薄圈有效厚度由6.7mm降至4.7mm，罐壁筒体许用临界压力由0.547kPa降至0.292kPa，中间抗风圈数量增加抗震设防烈度8度（0.20g）提高至9度（0.40g）αmax增至0.32，最大轴向压应力加倍，需复核锚固分析表明：罐壁下段厚度对储液相对密度与腐蚀裕量较为敏感，上段厚度则对抗风稳定性影响显著；抗震设防烈度提高时，底圈罐壁轴向压应力近似线性增长，但本罐尚有约2倍的安全储备。8.3工程指导意义与设计建议（1）壁厚分档应与稳定要求统筹考虑。储罐壁厚设计不应仅以环向强度为唯一准则，宜在强度计算基础上补充抗风稳定校核；当上部壁板强度计算厚度接近最小构造厚度时，可适度提高该段壁厚，以减少抗风圈数量、简化施工并改善罐壁的变形协调性。（2）抗风圈宜与罐壁排板协调布置。中间抗风圈位置应结合罐壁圈高与环焊缝位置确定，宜设在环焊缝上方并避开罐壁开孔，抗风圈与罐壁连接的上侧应采用连续焊，下侧可采用间断焊。（3）充水试验是检验设计的关键环节。充水试验可同时检验罐壁强度、