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7.5 自支撐式拱頂

7.5.1 自支撐式拱頂包括光面球殼、帶肋球殼和單層球面網(wǎng)殼,拱頂球面的曲率半徑宜為0.8倍~1.2倍罐直徑。

參照API650的規(guī)定編制。在外荷載作用下,自支撐式拱頂頂板的最小厚度由外荷載作用下薄板的穩(wěn)定性控制,罐頂與罐壁連接處有效截面的大小往往由拉應(yīng)力控制。外荷載的最小值取2.2kPa,多數(shù)情況下偏于安全。

7.5.2 光面球殼頂板的計(jì)算厚度應(yīng)按下式計(jì)算,且罐頂板的名義厚度不應(yīng)大于12mm。

式中:trs——罐頂板的計(jì)算厚度(mm);

Rs——罐頂球面的曲率半徑(m);

T——荷載組合(kPa),應(yīng)按本規(guī)范表F.0.1的e項(xiàng)確定。

參照API650的規(guī)定編制。在外荷載作用下,自支撐式拱頂頂板的最小厚度由外荷載作用下薄板的穩(wěn)定性控制,罐頂與罐壁連接處有效截面的大小往往由拉應(yīng)力控制。外荷載的最小值取2.2kPa,多數(shù)情況下偏于安全。

7.5.3 罐頂與罐壁連接處的有效抗拉或抗壓截面積應(yīng)滿足下式要求:

式中:A——本規(guī)范圖7.1.5所示結(jié)構(gòu)的有效面積(mm2);

[σ]——材料許用應(yīng)力(MPa),取設(shè)計(jì)溫度下1/1.6材料標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度下限值;

T——荷載組合(kPa),應(yīng)按本規(guī)范表F.0.1的e項(xiàng)確定;

D——油罐內(nèi)徑(m);

θ——罐頂與罐壁連接處罐頂與水平面之間的夾角(°)。

參照API650的規(guī)定編制。在外荷載作用下,自支撐式拱頂頂板的最小厚度由外荷載作用下薄板的穩(wěn)定性控制,罐頂與罐壁連接處有效截面的大小往往由拉應(yīng)力控制。外荷載的最小值取2.2kPa,多數(shù)情況下偏于安全。

7.5.4 帶肋球殼的曲率半徑不宜大于40m,且油罐直徑不宜大于40m,計(jì)算方法應(yīng)符合本規(guī)范附錄H的規(guī)定。

自支撐式拱頂有光球殼和帶肋球殼之分。帶肋球殼適用于較大直徑的拱頂,在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)、應(yīng)用范圍較廣,從設(shè)計(jì)到施工均有較成熟的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)計(jì)算方法見本規(guī)范附錄H??紤]到球殼的穩(wěn)定性,帶肋球殼的曲率半徑不宜大于40m,且油罐直徑不宜大于40m。

7.5.5 鋼制單層球面網(wǎng)殼的油罐直徑不宜大于80m,設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:

1 鋼制單層球面網(wǎng)殼應(yīng)采用剛接節(jié)點(diǎn),相鄰節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)桿長(zhǎng)細(xì)比不應(yīng)大于150;

2 鋼制單層球面網(wǎng)殼的邊環(huán)梁應(yīng)滿足強(qiáng)度與剛度要求,并應(yīng)與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行整體計(jì)算;

3 鋼制單層球面網(wǎng)殼應(yīng)采用空間梁系有限元進(jìn)行計(jì)算,結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移可按彈性理論進(jìn)行計(jì)算;網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計(jì)算應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)非線性的影響,進(jìn)行荷載-位移全過程分析;

4 鋼制單層球面網(wǎng)殼罐頂在外壓設(shè)計(jì)荷載作用下,應(yīng)符合下列規(guī)定:

1)網(wǎng)殼許用撓度不應(yīng)大于油罐內(nèi)徑的0.0025倍;

2)網(wǎng)殼任意部位的應(yīng)力不應(yīng)超過相應(yīng)材料的許用應(yīng)力,許用應(yīng)力值取1/1.6網(wǎng)殼所用材料標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度下限值;

3)網(wǎng)殼各元件不應(yīng)發(fā)生局部失穩(wěn);

4)網(wǎng)殼整體穩(wěn)定的安全系數(shù)不應(yīng)低于1.65。

5 對(duì)于抗震設(shè)防烈度在7度及以上地區(qū),直徑大于50m的單層球面網(wǎng)殼應(yīng)進(jìn)行豎向及水平向抗震計(jì)算;

6 對(duì)于常壓油罐,單層網(wǎng)殼上表面的蒙皮與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)之間不應(yīng)有任何焊接;蒙皮周邊與邊環(huán)梁之間,外表面應(yīng)連續(xù)角焊,焊腳高度不應(yīng)超過5mm,內(nèi)表面不得進(jìn)行焊接。

近二十年來,我國(guó)已有近千臺(tái)油罐的固定頂采用了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),積累了許多經(jīng)驗(yàn)?,F(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 7總結(jié)了建筑行業(yè)在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)方面的成功經(jīng)驗(yàn),有利于我們借鑒,但用于油罐的單層網(wǎng)殼頂蓋結(jié)構(gòu)與建筑物上的結(jié)構(gòu)有顯著區(qū)別。罐壁屬于薄壁圓筒,抗外壓能力較弱,如果罐頂抗外壓能力超過罐壁,一旦罐內(nèi)真空致使外壓超過限度,罐壁端部可能被拉裂。從邊環(huán)梁網(wǎng)架相應(yīng)失效的斷面計(jì)算公式可知其安全系數(shù)在1.65左右,當(dāng)外壓超出邊環(huán)梁的承載能力時(shí),就可能發(fā)生斷裂,使網(wǎng)殼本體失效。

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