石油化工装置中储罐的结构设计

摘要：

石油化工设计中，钢储罐是必备的设备。作为设计人员我们要做的是设计储罐的基础。大型储罐的特点是直径大、荷载重，与一般工业基础相比，对地基和基础设计及施工有其特殊的要求。储罐绝大多数为圆柱形，按其使用功能，可分为储气罐和储油罐两大类。

关键词：石油化；结构；设计

Abstract:

Petroleum chemical engineering design, steel tank is the necessary equipment. As designers, what we want to do is the basis of design storage tanks. The characteristics of large tanks is large in diameter, the load heavy, compared with general industrial foundation, the foundation and basic design and construction has its special requirements. Most of the storage tanks for cylindrical, according to the use function, can be divided into two kinds of storage tank and tanks.

Key words: the oil; Structure; design

中图分类号：TU276.7文献标识码：A 文章编号：

1 罐基础的设计，应具有下列工艺、安装、设备及总图等资料：

1、罐区平面布置及设计竖向标高，罐中心坐标。

2、储罐的型式、容积、几何尺寸、罐底坡高、及中心标高、环墙顶标高、设计地面标高。

3、罐区金属总重，保温及附件总重，罐壁、罐顶、罐底总重。

4、罐区内介质及最高储液面的高度、最高温度、介质重度。

5、罐区的罐前平台、排放口、沟、井、梯基础等辅助设施的位置及型式。

6、与储罐罐体有关的管道布置、预埋件、锚栓布置及罐周的排水设施。

7、储罐施工安装、试压等方法对罐基础的要求。

8、对罐基础的使用要求。

2 罐基础选型

罐基础的选型，应根据储罐的型式、容积、地质条件、材料供应情况、业主要求及施工技术条件、地基处理方法和经济合理性等条件综合考虑。当储罐基础座落在静流水源地及储存不可降解介质时，且储罐泄露物有可能污染地下水或附近环境时，储罐基础部分应采取防渗漏措施。

罐基础型式主要有护坡式、环墙式、外环墙式。本次所设计的储罐均位于山坡上，地质条件较好，而且不考虑地震，考虑到施工的方便，又节约用地，故决定采用钢筋混凝土环墙式基础。

3 环墙的计算

环墙可仅进行环向力计算，环墙式罐基础的环墙单位高环向力设计值按下式计算：

Ft=(rQwrwhw+rQmrmh)KR

3.1 环墙宽度

环墙宽度一般根据储罐容积大小(容积大则宽)和地基土的好坏(地基好可适当减小)及环墙设计总高度来决定，还应考虑环墙刚度能否适应可能出现的基础不均匀沉降情况(不均匀沉降大则要求环墙刚度大)，储罐的类型(浮顶还是固定顶，浮顶罐要求环墙刚度大)和重要性程度。

为减少环墙不均匀沉降，假定环墙底面地基压力与环墙内侧同一深度处储罐底面地基压力相等，可推出环墙宽度计算公式，即《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》6.1.1式，根据此式求得初步宽度后，根据储罐容积、地基土承载力、环墙高度、基础不均匀沉降可能性等因素，确定需要的环墙刚度，可适当调整截面宽度。

罐壁底端传给环墙顶端的线分布荷载当为浮顶罐时，应为罐壁的重量，当为固定顶罐时，应包括罐壁和罐顶的重量。有保温层时，也要计入。

3.2环墙高度

除考虑工艺安装标高和储罐基础周边高出设计地面至少30cm的要求，还要考虑最终沉降量而预抬高高度，环墙埋置深度还要满足《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》8.1.9条，不宜小于600mm，在地震区，当地基土有液化可能时，埋深不宜小于1.0m。在寒冷地区罐基础埋深宜满足冻土深度要求。综合以上因素最终确定环墙的高度。

3.3环墙截面配筋

根据规范式5.2.3和式5.3.1计算即可。分充水预压和正常工作两种情况。按其中大者配筋。

关于留排污槽的环墙，缺口处环向力可根据环墙计算时得到的单位高度环向力计算出来，假定此部分力由加强筋承受，As=Ft/fy，我在外伸部分同样配置加强筋。因为此处应力集中，外伸部分也要按梁、板计算，经过计算发现，截面按构造配筋完全能满足要求，比我按加强筋配置法配筋要小。但为保险起见，对30000m3以上储罐环墙基础，还是要校核一下。

3.4后浇带

根据实际调查和计算分析，发现影响环墙内力的主要原因是环墙现浇混凝土的温差和收缩变形，这种因素是不容忽视的，特别是储罐直径较大，环墙的周长已超过规定的混凝土伸缩缝间距，再加上外露地面较高，以及配筋不恰当、施工时混凝土的水灰比较大等原因，引起环墙的裂缝。所以每隔30~40m留一处后浇带，宽度500mm左右，其间环向钢筋不得截断，待其他部分环墙基础施工完毕28天后，采用高一级微膨胀混凝土浇灌并振捣密实。

4 抗震设防的规定：

对储罐容积大于5x104m3的基础抗震设防分类应按乙类考虑；小于或等于5x104m3的油罐基础应按丙类考虑。

5 罐基础的构造

5.1 罐基础顶面，应自中心向周边做成15‰～35‰的坡度。当自己承载力及变形能满足要求或储罐容积较大时取较小坡度；不能满足要求或储罐容积较小时，取较大坡度。

5.2 罐基础顶面周边高出设计地面高度（不包括考虑最终沉降量而预抬高的高度）不宜小于300mm。

5.3 罐基础顶面，应设置沥青砂绝缘层，其厚度宜为80mm～150mm。中砂与石油沥青重量的配比宜为93：7.

5.4沥青砂绝缘层下面，应设置中粗砂垫层，其厚度不宜小于300mm。

5.5钢筋混凝土环墙宽度不宜小于250mm。环墙顶面应在罐壁向内20mm处做成1：2的坡度。罐壁至环墙外缘尺寸不宜小于100mm。环墙底部不应放角扩宽。

5.6钢筋混凝土环墙，应设置泄漏孔。泄露孔应沿罐周均匀设置，其间距宜为10m～15m。泄露孔的孔径为50mm,其进口处孔底宜与砂垫层底标高相同，并以不小于5‰的坡度坡向环墙外侧。泄露孔进口处应设置由砾石和粒径为20mm～40mm的卵石组成反滤层和钢筋滤网，出口应高于设计地面。

5.7钢筋混凝土环墙顶面，应设置厚度为20mm～30mm的1：2水泥砂浆或50mm厚C30细石混凝土找平层。

5.8钢筋混凝土环墙不宜开缺口，施工时当必须留活口时，其尺寸应尽量减小，环向钢筋应错开截断。罐体安装结束后，应采用比环墙高一强度等级的微膨胀混凝土立即将缺口封堵密实，钢筋接头应采用焊接。

5.9钢筋混凝土环墙的环向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（从钢筋外边缘算起），不应小于40mm。

5.10 钢筋混凝土环墙的配筋，应符合下列要求：

5.10.1向受力钢筋的截面最小总配筋率，不应小于0.4％。对于公称容积不小于10000m3或建在软土、软硬不一地基上的储罐，环墙顶端和底端宜各增加两圈附和环向钢筋，其直径应与环墙环筋相同。

5.10.2竖向构造钢筋的最小配筋率，不应小于0.15％～0.2％（每侧），钢筋直径宜为12mm～18mm，间距宜为150mm～200mm，竖向钢筋其上下两端宜为封闭式。

5.11环向受力钢筋接头，应采用机械连接或焊接连接。

5.12 钢筋混凝土环墙当圆周(中心圆)长度大于40m时，宜留宽度为900mm～1000mm后浇带，在保证钢筋连续的原则下分段浇灌，后浇带应采用提高一个强度等级的微膨胀混凝土浇灌并捣实或采取其它有效措施。

5.13 罐前操作平台的基础，应与钢筋混凝土环墙基础分开。

5.14 当储罐内储存介质最高温度高于90℃时，与罐底接触的罐基础表面应采取隔热措施。

5.15 储罐底板外周边应封口，封口应采用能适应罐底板变形的构造措施或材料，并应在储罐充水试压完毕罐体未保温前进行。

5.16钢筋混凝土环墙的混凝土强度等级，不应低于C25。环向钢筋宜用HRB335或HRB400级钢筋；竖向钢筋宜用HPB235或HRB335级钢筋。

6 地基处理

地基处理的目的，主要是改善地基土的水理性质和提高地基土的抗剪强度，改善土的变形性质，使其在上部结构荷载作用下，不致发生破坏或出现过大变形(绝对沉降和差异沉降), 以保证储罐的正常使用。为达此目的，须采取适当的对策来改善地基条件，这些对策主要包括下述四类:

1. 改善土的抗剪特性

2. 改善土的压缩性能

3. 改善饱和土的渗透性

4. 改善砂土的动力特性

常见的储罐地基处理有: 充水预压法、砂井预压法、强夯法、爆扩挤密灰土

桩法、振冲碎石桩法、土工织物加固法、预堆土反压法、水泥深层搅拌法、CFG桩复合地基法、换填垫层法等等。

如果地基状况良好，能满足地基承载力和不均匀沉降的要求当然好，但如果处在不良地基区，地基处理的费用及就非常可观了。所以选择经济合理的地基处理方法就更显出其重要性来。