浅析大型固定顶油罐的锚固设置

邓国峰（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林 132002）

浅析大型固定顶油罐的锚固设置

邓国峰（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林 132002）

通过对标准GB 50341-2014的学习和研究，具体的分析了固定顶油罐需要设置锚固的判定条件，并详细介绍了油罐的抗风稳定计算。

GB 50341；固定顶储罐；锚固设置；判定条件

GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》中关于固定顶储罐锚固设置的情况有4种，并分别给出了判定条件，本文将针对这4种情况逐一进行分析和介绍，以便设计人员更好的熟悉和掌握如何判定是否需要锚固设计。这4种情况分别在GB 50341正文中的第11节油罐抗风稳定计算及锚固设计，附录A微内压油罐，附录D油罐抗震设计等章节中。

1 油罐抗风稳定计算

1.1 符号说明［1］

D—油罐内径（m）；g—重力加速度，取9.81 m/s2；H—罐壁高度（m）；HW—设计液位高度（m）；Pi—设计内压（KPa）；K—压力系数，操作压力和设计压力之比，不小于0.4；m1—罐壁重量（Kg）；m2—罐顶板重量（Kg）；m3—罐顶支撑件（承压环）重量（Kg）；m4—抗风圈或加强圈重量（Kg）；m5—罐壁附件重量（Kg）；m6—罐顶附件重量（Kg）；Rel—罐底边缘板材料标准屈服强度下限值（MPa）；tb—罐底边缘板的有效厚度（mm）；ω0—基本风压（KPa）；ωL—单位长度相对密度为0.7的储液重量（N/m）；WS—作用在罐壁上的风载荷（KPa）；WR—作用在固定顶储罐顶部的上举载荷（KPa）；MWS—水平风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩（N·m）；MWR—垂直风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩（N·m）；Mw—水平和垂直风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩（N·m）；MPi—设计内压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩（N·m）；MDL—罐壁重量和罐顶支撑件重量（不包括罐顶板）对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩（N·m）；MDLR—罐顶板及其上附件重量对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩（N·m）；MF—储液重量对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩（N·m）。

1.2 计算公式

WS=1.23ω0WR=2.06ω0

MWS=（WSx D x H2/2）x 103［3］MWR=（WRx H x D2/2）x 103［3］Mw=MWS+MWR

MPi=（πx D2x Pi）/4 x D/2=πx D3x Pi/8

MDL=（m1+m3+m4+m5）x g x D/2

MDLR=（m2+m6）x g x D/2

MF=ωLxπx D2/2

ωL=59 tbx（Relx HW）1/2

1.3 锚固设计判定［1］

GB 50341第11.1.2节中规定，当油罐不发生倾倒时，应满足下列要求：

0.6 Mw+KMPi＜MDL/1.5+MDLRMw+KMPi＜（MDL+MF）/2+MDLR判定条件：如不能满足上述条件，应进行锚固设计。

2 GB 50341附录A.1.3中规定，当设计内压产生的举升力大于罐壁、罐顶及其所支撑构件的总重量时，应进行锚固设计［1］

具体计算公式如下：

判定条件：当（πx D2x Pi）/4［2］＞（m1+m2+m3+m4+m5+m6）x g时，应进行锚固设计。

3 罐壁底部不被抬起的最大设计压力

Pmax=0.00127DLR/D2+0.000849DLS/D2-0.00153Mw/D3［1］

式中：

Pmax—罐壁底部不被抬起的最大设计压力（KPa）；

DLR—罐顶板及其上附件重量（N），DLR=（m2+m6）x g；

DLS—罐壁重量和罐顶支撑件（不包括罐顶板）重量（N），DLS=（m1+m3+m4+m5）x g；

判定条件：当Pmax＜Pi时，需进行锚固设计［3］。

4 地震力作用时储罐的锚固判定条件

GB 50341附录D中D.4.3锚固判别应符合下列规定［1］：

4.1 当锚固系数J≤0.785时，不产生举升力，可无需锚固；

4.2 当0.785＜J≤1.54时，罐壁受拉侧已开始提离，可无需锚固；

4.3 当J＞1.54时，应进行锚固。

锚固系数J按下列公式计算：

J=μM1/［D2（Fw+FL）］

M1=0.45Q0Hw

Fw=N1/πD

FL=99tbx（RELHwρ）1/2x 10-6，应使FL＜201HwDρ

Q0=10-6CZαY1mg

m=myFr

式中：

J—锚固系数；

μ—弯矩调整系数，按GB 50341附录D中D.4.2条规定选取；

M1—总水平地震作用在油罐底部所产生的地震弯矩（MN· m）；

FL—储液提供的罐底与罐壁接触处单位长度上的提离反抗力（MN/m）；

Fw—罐壁罐顶自重通过罐壁作用在罐底单位长度上的提离反抗力（MN/m）；

N1—罐壁与罐顶的总质量（MN）；

ρ—储液的相对密度；

Q0—在水平地震作用下，罐壁底部的水平剪力（MN）；

CZ—综合影响系数，取0.4；

α—地震影响系数，按GB 50341附录D中图D.3.1选用；

Y1—罐体影响系数，取1.10；

m—产生地震作用的储液等效质量（Kg）；

my—油罐储液总质量（Kg）；

Fr—动液系数，按GB 50341附录D表D.3.7选取。

5 结语

本文总结了GB50341标准中4中需要设置锚固的情况，给出了具体的计算公式，这有助于掌握锚固设置的判定条件，以及大型固定顶储罐抗风稳定计算和地震作用下的锚固设置计算。对固定顶储罐的设计具有一定的参考作用，使储罐锚固设置更加安全合理。

［1］GB 50341-2014，立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范［S］.

［2］徐英，杨一凡，朱萍.球罐和大型储罐［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［3］马燕.API650储罐锚固设置判定依据［J］.山东化工，2014，43（7）：159-160，162.

邓国峰（1971—），男，吉林省吉林市人，工程师。主要从事化工设备设计工作。