拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中自支承式鋼儲罐拱頂頂蓋采用單層穹頂網(wǎng)殼時，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、在罐內(nèi)正、負壓力兩種工況下殼體構(gòu)件的能力發(fā)揮不一致的問題。本發(fā)明通過采用一種拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼整體為球面，由至少四個以上單榀桁架(5)在空間按球面組合而成，單榀桁架(5)沿球面的中心分散布置，每個單榀桁架(5)的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連，另一端與儲罐罐壁頂端連接，所述單榀桁架(5)由上弦桿(9)、下弦桿(7)、腹桿(8)組成，單榀桁架(5)的平面結(jié)構(gòu)為梭形的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于拱頂鋼儲罐中。
【專利說明】拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼儲罐是一種在化工、石油化工和其它各個工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的特種儲運設(shè)備，按幾何形狀和結(jié)構(gòu)形式可分為固定頂儲罐、浮頂儲罐、套頂儲罐和無力矩儲罐等四種，其中浮頂儲罐和套頂儲罐為無固定頂蓋，無力矩儲罐為中間設(shè)立柱的無力矩懸鏈式頂蓋，雖帶有頂蓋但在分類上不屬于固定頂儲罐。
[0003]固定頂儲罐又稱拱頂儲罐，其頂蓋一般分為錐頂式、拱頂式和自支承傘形三種。其中，錐頂式罐頂是一種形狀接近于正圓錐體表面的錐頂，錐頂中央下面如果設(shè)置立柱為有支承式，否則為自支承式，有支承錐頂載荷除周邊支承于罐壁上外，部分荷載通過錐頂中間的立柱傳到基礎(chǔ)，主要用于直徑(或罐容)較大的儲罐，但不適用于地基土條件較差和高地震烈度區(qū)；自支承錐頂載荷主要靠錐頂板周邊支承于罐壁上，主要用于直徑(或罐容)較小以及內(nèi)壓不高的儲罐。拱頂式罐頂和錐頂式罐頂相似，只不過將錐頂形狀改為球形表面的形狀，即通常所稱的穹頂網(wǎng)殼。自支承傘形罐頂是一種修正的拱形罐頂，其任何水平截面都具有規(guī)則的多角形，它和罐頂板數(shù)有同樣多的棱邊，是自支承拱頂?shù)淖兎N。隨著我國儲運事業(yè)的發(fā)展，鋼儲罐越來越趨向于大型化，由于拱頂罐與相同容積的錐頂罐相比，用鋼量小，能承受較高的剩余壓力，有利于減少儲液蒸發(fā)損耗，特別是罐外為球形弧面，其承受罐內(nèi)正、負壓力的能力要優(yōu)于錐頂罐，因此，拱頂式儲罐的應(yīng)用更為廣泛。
[0004]對于自支承式和有支承式形式的選擇，重要因素之一是取決于罐容或罐的直徑。隨著罐直徑的加大，罐頂?shù)妮d荷也將增加，如采用自支承式罐頂，則載荷直接作用到周邊罐壁上，罐壁的強度和穩(wěn)定性將受到較大影響，同時，頂蓋自身需要更大的空間結(jié)構(gòu)剛度，用鋼量也將上升，造價大幅上升，因此，在這種情況下，一般采用罐中央設(shè)置單根立柱(有時可在罐內(nèi)設(shè)置多根立柱)的方法，通過按受彎構(gòu)件模式考慮的拱頂桁架或梁承擔(dān)荷載以后，分別傳給立柱和罐壁。然而，通過罐頂下設(shè)置立柱的方法固然可減小罐頂荷載對罐壁的影響和頂蓋結(jié)構(gòu)的不經(jīng)濟性，但是，從結(jié)構(gòu)性能來看，立柱必須支承在良好的地基土上面，立柱不能發(fā)生較大的豎向變形，否則立柱與基礎(chǔ)脫空將對罐頂結(jié)構(gòu)造成嚴重的不利影響，因此這是一種容易受地基不均勻沉降因素干擾的結(jié)構(gòu)形式，另外，帶立柱的罐頂結(jié)構(gòu)抗地震性能也相對比較弱，一般不適用于高地震烈度區(qū)；而從設(shè)備工藝使用性能來看，罐內(nèi)設(shè)置立柱，不利于罐內(nèi)儲液表面浮艙的頻繁升降，稍有變形容易導(dǎo)致浮艙卡住，從而影響生產(chǎn)甚至出現(xiàn)事故。因此，目前國內(nèi)石化行業(yè)內(nèi)拱頂儲罐大多仍采用了自支承式穹頂網(wǎng)殼形式。
[0005]CN103057877A涉及一種網(wǎng)殼拱頂儲罐。網(wǎng)殼拱頂儲罐包括罐壁、拱頂、墊板、環(huán)板、肋板、防護欄；環(huán)板與罐壁頂端平齊、環(huán)繞罐壁一周并與罐壁焊接；在環(huán)板底部沿罐壁圓周方向均勻設(shè)有肋板，肋板與環(huán)板、罐壁焊接；在環(huán)板頂面對應(yīng)肋板所在位置處設(shè)有墊板；拱頂由罐頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和鋪設(shè)在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)上方的蒙皮組成，拱頂通過罐頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支座支撐在墊板上，蒙皮與罐壁的頂端焊接；在環(huán)板上部外邊緣處設(shè)置防護欄。[0006]自支承式穹頂網(wǎng)殼具有空間外形美觀、結(jié)構(gòu)剛度大、易于制作安裝施工等特點，由于罐頂載荷一般較小，通常采用的是單層網(wǎng)殼，而不采用空間剛度更大、制作施工復(fù)雜的雙層網(wǎng)殼。單層網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式很多，如Kwitt型，Schwedeller型,葵花型,短程線型,肋環(huán)型和子午線型等等諸多形式，也可以將這些不同網(wǎng)格形式組合成更多的不同網(wǎng)格形式，但無論怎么組合，這些網(wǎng)格形式均可以統(tǒng)一按三角形、四邊形乃至多邊形等網(wǎng)格邊型數(shù)來進行分類。在同樣矢跨比和同等載荷條件作用下，不同邊型數(shù)的網(wǎng)殼具有不等的空間剛度和安全穩(wěn)定系數(shù)。要想達到滿足規(guī)范要求的變形條件和安全穩(wěn)定系數(shù)，一般需要采用合理的網(wǎng)格形式和劃分頻數(shù)或選用較大截面構(gòu)件的方式，來獲得必要的空間剛度，而這一方法的直接結(jié)果就是導(dǎo)致頂蓋用鋼量的增加，也勢必造成罐頂網(wǎng)殼重量的增加和罐壁的負擔(dān)，特別是施工制作和安裝更加麻煩，進而會加大網(wǎng)殼的初始缺陷，并可能由此導(dǎo)致網(wǎng)殼失穩(wěn)性的降低。
[0007]本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中自支承式鋼儲罐拱頂頂蓋采用單層穹頂網(wǎng)殼時，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、在罐內(nèi)正、負壓力兩種工況下殼體構(gòu)件的能力發(fā)揮不一致的問題，提供一種新的拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼。該網(wǎng)殼用于拱頂鋼儲罐中，具有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、在罐內(nèi)正、負壓力兩種工況下殼體構(gòu)件的能力發(fā)揮一致的優(yōu)點。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼整體為球面，由至少四個以上單榀桁架(5)在空間按球面組合而成，單榀桁架(5)沿球面的中心均等分散布置，每個單榀桁架(5)的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連，另一端與儲罐罐壁頂端連接，所述單榀桁架(5)由上弦桿(9)、下弦桿(7)、腹桿(8)組成，單榀桁架(5)的平面結(jié)構(gòu)為梭形。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述單榀桁架(5)沿儲罐穹頂?shù)那蛎嬷行牡冉嵌葘ΨQ布置，單榀桁架(5)的數(shù)量為偶數(shù)。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，由普通型鋼構(gòu)件制成的桁架連接桿件(3)在球面上沿水平截面組成至少一層同心圓布置，將各單榀桁架(5)相連接。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述單榀桁架(5)的計算模式為壓彎構(gòu)件，單榀桁架
(5)的上弦桿(9)符合拱頂球面弧形曲率設(shè)計的要求。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述腹桿(8)的布置為豎向、斜向中的至少一種，腹桿
(8)的材質(zhì)為普通型鋼。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述單榀桁架(5)與儲罐罐壁頂端連接時，罐壁內(nèi)側(cè)上端設(shè)置節(jié)點板進行連接，節(jié)點板根據(jù)桁架計算和桿件構(gòu)造以及罐壁構(gòu)造確定，單榀桁架(5)與儲罐罐壁頂端連接的計算模式為鉸接。
[0015]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述單榀桁架(5)的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連時，球面中心采用設(shè)置中心圓筒加節(jié)點板進行連接，中心圓筒、節(jié)點板形式根據(jù)桁架計算和桿件構(gòu)造確定。
[0016]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述儲罐罐壁上端設(shè)置加強圈(2)，加強圈(2)的設(shè)計根據(jù)祐1架計算和桿件構(gòu)造以及罐壁構(gòu)造確定。[0017]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼外圍設(shè)置全覆蓋式儲罐蒙皮(I)。
[0018] 本發(fā)明根據(jù)拱頂鋼儲罐的工藝要求，利用球面頂蓋的特點，將桁架的上下弦設(shè)計成為變厚度的梭形桁架，組合成自支承式鋼儲罐穹頂網(wǎng)殼，以組合式壓彎桁架替代單一的純受彎桁架或梁，組成的空間結(jié)構(gòu)體系是一種理想的空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)模式。采用本發(fā)明的方法，可以有效克服現(xiàn)有拱頂式鋼儲罐頂蓋設(shè)計形式中的各種缺陷，提高網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定系數(shù)，同時使材料特性的使用發(fā)揮達到最佳性價比，取得較好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中A-B方向的剖面圖。
[0021]圖1、圖2中，I為罐頂蒙皮(全覆蓋)；2為罐壁加強圈；3為桁架連接桿件；4為罐頂中心連接圓筒；5為單棍!祐1架；6為罐壁；7為單棍!祐1架5的下弦桿；8為單棍!祐1架5的腹桿；9為單榀桁架5的上弦桿。
[0022]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0023]【實施例1】
[0024]某拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。儲罐直徑為42米，拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼整體為球面，由8個單榀桁架5在空間按球面組合而成，單榀桁架5沿球面的中心分散布置，相鄰兩個單榀桁架5的夾角為45°，每個單榀桁架5的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連，另一端與儲罐罐壁頂端連接。設(shè)置兩圈桁架連接桿件3用于連接各單榀桁架5。
[0025]單榀桁架5由上弦桿9、下弦桿7、腹桿8組成，單榀桁架5的平面結(jié)構(gòu)為梭形，單榀桁架5的計算模式為壓彎構(gòu)件，單榀桁架5的上弦桿9符合拱頂球面弧形曲率設(shè)計的要求，腹桿8的布置為豎向、斜向組合，腹桿8的材質(zhì)為等邊角鋼(L125*8，Q235)。上弦桿9、下弦桿7之間的最長距離2.0米。
[0026]單榀桁架5與儲罐罐壁頂端連接時，罐壁內(nèi)側(cè)上端設(shè)置節(jié)點板進行連接，節(jié)點板根據(jù)祐1架計算和桿件構(gòu)造以及罐壁構(gòu)造確定，單棍!祐1架5與儲罐罐壁頂端連接的計算模式為鉸接。
[0027]單榀桁架5的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連時，球面中心采用設(shè)置中心圓筒加節(jié)點板進行連接，中心圓筒、節(jié)點板形式根據(jù)桁架計算和桿件構(gòu)造確定。
[0028]儲罐罐壁上端設(shè)置加強圈2，加強圈為一道，加強圈2的設(shè)計根據(jù)桁架計算和桿件構(gòu)造以及罐壁構(gòu)造確定，加強圈2采用的材質(zhì)為Q235普通板材。
[0029]拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼外圍設(shè)置全覆蓋式儲罐蒙皮1，蒙皮I材質(zhì)為Q235，厚度為4mm。
[0030]【實施例2】
[0031]按照實施例1所述的條件，只是單榀桁架5的數(shù)量為12個，相鄰兩個單榀桁架5的夾角為30°，上弦桿9、下弦桿7之間的最長距離為1.6米。腹桿8的布置為豎向。[0032]【對比例】
[0033]按照實施例1所述的條件，只是不設(shè)置梭形單榀桁架5，采用單層網(wǎng)殼，網(wǎng)格形式為子午線形，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在罐內(nèi)正、負壓力兩種工況下殼體構(gòu)件的能力發(fā)揮不一致。
【權(quán)利要求】
1.一種拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼整體為球面，由至少四個以上單榀桁架(5)在空間按球面組合而成，單榀桁架(5)沿球面的中心均等分散布置，每個單榀桁架(5)的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連，另一端與儲罐罐壁頂端連接，所述單榀桁架(5)由上弦桿(9)、下弦桿(7)、腹桿(8)組成，單榀桁架(5)的平面結(jié)構(gòu)為梭形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述單榀桁架(5)沿儲罐穹頂?shù)那蛎嬷行牡冉嵌葘ΨQ布置，單榀桁架(5)的數(shù)量為偶數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于由普通型鋼構(gòu)件制成的桁架連接桿件(3)在球面上沿水平截面組成至少一層同心圓布置，將各單榀桁架(5)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述單榀桁架(5)的計算模式為壓彎構(gòu)件，單榀桁架(5)的上弦桿(9)符合拱頂球面弧形曲率設(shè)計的要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述腹桿(8)的布置為豎向、斜向中的至少一種，腹桿(8)的材質(zhì)為普通型鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述單榀桁架(5)與儲罐罐壁頂端連接時，罐壁內(nèi)側(cè)上端設(shè)置節(jié)點板進行連接，節(jié)點板根據(jù)桁架計算和桿件構(gòu)造以及罐壁構(gòu)造確定，單榀桁架(5)與儲罐罐壁頂端連接的計算模式為鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述單榀桁架(5)的一端與在網(wǎng)殼的球面中心相連時，球面中心采用設(shè)置中心圓筒加節(jié)點板進行連接，中心圓筒、節(jié)點板形式根據(jù)祐1架計算和桿件構(gòu)造確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述儲罐罐壁上端設(shè)置加強圈(2)，加強圈(2)的設(shè)計根據(jù)桁架計算和桿件構(gòu)造以及罐壁構(gòu)造確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼，其特征在于所述拱頂鋼儲罐組合式穹頂網(wǎng)殼外圍設(shè)置全覆蓋式儲罐蒙皮(I)。
【文檔編號】E04B7/10GK103993692SQ201410255770
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】何國富 申請人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司