專利名稱：一種大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是立式儲油罐，具體涉及的是大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐。
二、 背景技術(shù)-
目前立式儲罐正在朝著大型化發(fā)展。傳統(tǒng)的立式儲罐的底板和壁板一般采 用鋼板制作。這類儲罐比較適合建造中小型儲罐，具有設(shè)計與制作簡便等優(yōu)點。 對于儲量大于15萬方或直徑大于100米以上的大型儲罐，傳統(tǒng)的立式儲罐結(jié)構(gòu) 暴露出很多缺點 一是整體結(jié)構(gòu)的剛度變差。剛度變差導(dǎo)致的直接后果就是抗 風(fēng)性能變差，很容易發(fā)生施工或空罐工況的失穩(wěn)現(xiàn)象，還會導(dǎo)致地震下大型儲 罐自振周期與液體晃動周期耦合，進一步加速大型儲罐結(jié)構(gòu)和浮頂結(jié)構(gòu)的破壞。 二是板材厚度超限，對材料和施工技術(shù)要求嚴格。對于儲量大于15萬方或直徑
大于100米以上的大型儲罐，壁板根部的鋼板厚度一般超過45毫米。國內(nèi)外對 于厚壁板的材料要求類似，都要求滿足z方向的性能測試，防止出現(xiàn)層狀撕裂
現(xiàn)象。國產(chǎn)的厚壁板一般很難滿足該技術(shù)要求，若采用進口鋼材，將導(dǎo)致大型 儲罐造價大幅度提高。此外，厚壁板的焊接要求對接焊縫，需要嚴格按照雙面、 多道分區(qū)焊接，以保證焊接質(zhì)量和減少焊接變形，導(dǎo)致建造周期加長。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，用于解決采用普通 鋼板不能建造大型儲罐的問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式 儲罐包括底板和壁板，還包括網(wǎng)殼，.網(wǎng)殼在外層，底板和壁板在內(nèi)層；網(wǎng)殼是 由桿件和節(jié)點連接而成的空間桿系結(jié)構(gòu)，可采用錐體單元或者交叉桁架體系； 網(wǎng)殼與底板和壁板均通過節(jié)點焊接在一起。
上述方案中網(wǎng)殼的桿件為鋼管或角鋼、槽鋼、工字鋼等其他型材，網(wǎng)殼的 外圍節(jié)點采用焊接空心球或鋼板節(jié)點等其他形式，與底板和壁板連接的節(jié)點為 半球形節(jié)點或全球形節(jié)點以及鋼板節(jié)點。 上述方案中網(wǎng)殼的錐體單元為三角錐或四角錐或六角錐，交叉桁架體系可 采用兩向或者三向型。
上述方案中，鋼板壁板與外層的網(wǎng)殼的高度可以相等，此時鋼板壁板的抗 風(fēng)圈為局部加厚的三層網(wǎng)殼形式，也可采用單榀立體桁架加固。鋼板壁板與外 層的網(wǎng)殼的高度也可不等，若小于鋼板壁板的高度，此時鋼板壁板的抗風(fēng)圈可 采用單榀立體桁架形式，這樣可以進一步降低成本。
更進一步的是上述方案中網(wǎng)殼的厚度與直徑之比的合理范圍在1/50-1/40之 間，以保證整體結(jié)構(gòu)的抗壓、抗彎性能。
有益效果
(1) 可避免板材厚度超限
由于設(shè)計中需要考慮底板和罐壁表皮與網(wǎng)殼結(jié)合起來共同工作，本發(fā)明可 以充分利用網(wǎng)殼的抗拉、抗彎性能好的特點，有效地減少底板和罐壁的板材厚 度，利于降低造價。若在下節(jié)點處將鋼板底板局部抬高，還將易于減少下節(jié)點 處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，達到進一步提高材料利用率、施工速度和施工質(zhì)量的目的。
(2) 整體結(jié)構(gòu)剛度具有可控性
網(wǎng)殼的抗拉、抗彎剛度與網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式、網(wǎng)殼的厚度、網(wǎng)格尺寸有關(guān)。 網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式選定后，本發(fā)明可以通過改變網(wǎng)殼的厚度和網(wǎng)格尺寸達到控制 大型儲罐整體結(jié)構(gòu)剛度的目的。
(3) 外形美觀
本發(fā)明具有外觀獨特、優(yōu)美，視覺效果好的優(yōu)點。 (4)施工簡便、建造速度快
這種應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式油罐的建造可采用模塊化施工，安裝速度快。建造時 可以先建造網(wǎng)殼，網(wǎng)殼采用模塊化施工方法。網(wǎng)殼建成后可以作為儲罐底板和 壁板建造的支架，利于后續(xù)底板和壁板的拼接與焊接。
四

圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中壁板外網(wǎng)殼展開圖3是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖3中壁板外網(wǎng)殼展開圖5是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖6是圖5中壁板外網(wǎng)殼展開圖。
圖7是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意l底板2壁板3網(wǎng)殼4桿件5節(jié)點
五具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明 實施例1:
結(jié)合圖1、圖2所示，這種實施方式的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐為圓柱形 敞口罐，鋼板底板1和鋼板壁板2在內(nèi)層，鋼板底板1和鋼板壁板2外各有一 層網(wǎng)殼3，網(wǎng)殼3與鋼板壁板2等高，為全部采用網(wǎng)殼3的鋼板壁板結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼 3從下到上為等截面的，當(dāng)然也可采用變截面的，即下厚上??；網(wǎng)殼3與底板1 和壁板2連接的節(jié)點5為半球形節(jié)點，該節(jié)點也可以設(shè)計為全球形節(jié)點，網(wǎng)殼3 與底板1和壁板2均通過半球形節(jié)點焊接在一起。網(wǎng)殼3是由桿件4和節(jié)點5 連接而成的空間桿系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼3的厚度與直徑之比1/50，網(wǎng)殼3采用錐體單 元，本實施方式中為四角錐，還可以設(shè)計為三角錐、六角錐以及交叉桁架體系 等，這些單元可工廠預(yù)制，現(xiàn)場與鋼板安裝；本實施方式中網(wǎng)殼3的桿件4為 圓鋼管，網(wǎng)殼3的外圍節(jié)點5采用焊接空心球形式。壁板2的抗風(fēng)圈為局部加 厚的三層網(wǎng)殼形式，也可采用單榀立體桁架加固。
為了便于清油，底板網(wǎng)殼3采用了正錐形式，即底板中心處位于下節(jié)點之 下。為了減少下節(jié)點處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高材料利用率，將下節(jié)點處將鋼板 底板局部抬高，參見圖l。進一步地，還可鋼板底板用膜材料或FRP材料替換。
本發(fā)明將鋼板與網(wǎng)殼巧妙組合形成了一種新型立式儲罐結(jié)構(gòu)，鋼板底板1 和鋼板壁板2與網(wǎng)殼3結(jié)合起來共同工作，利用網(wǎng)殼3的抗拉、抗彎性能好的 特點，有效地減低鋼板底板1和鋼板壁板2的板材厚度，利于降低造價，同時
使整體儲罐的抗拉、抗彎性能更好，故稱為應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式油罐，適用于制
造儲量大于15萬方或直徑大于100米以上的大型儲罐。該類儲罐設(shè)計中可充分 利用鋼板底板1和鋼板壁板2的強度，實際上是將飛機機翼的設(shè)計原理應(yīng)用立 式油罐。
實施例2:
結(jié)合圖3、圖4所示，本實施方式的結(jié)構(gòu)與實施例1不同之處在于，采用抽 空四角錐網(wǎng)殼的壁板結(jié)構(gòu)，圖中為單格抽空形式，亦可根據(jù)需要采用其他抽空 形式；網(wǎng)殼3的厚度與直徑之比1/45。此時上部鋼板壁板2的抗風(fēng)圈采用單榀 立體桁架加固。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
實施例3:
結(jié)合圖5、圖6所示，本實施方式為部分采用網(wǎng)殼的壁板結(jié)構(gòu)，鋼板壁板2 外的網(wǎng)殼3的高度小于鋼板壁板2的高度，此時，可根據(jù)設(shè)計與構(gòu)造要求，確 定網(wǎng)殼3的覆蓋高度；整個鋼板底板1外有一層網(wǎng)殼3。網(wǎng)殼3采用錐體單元為 四角錐，這些單元可工廠預(yù)制，現(xiàn)場與鋼板安裝；網(wǎng)殼3采用正放四角錐形式， 網(wǎng)殼3的厚度與直徑之比1/40。此時上部鋼板壁板2的抗風(fēng)圈可采用單榀立體 桁架形式。
實施例4:
圖7是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實施例中鋼板底板1 與鋼板壁板2之間采用直角連接，這種連接方式的要求類似傳統(tǒng)儲罐中二者的 連接方式。
本發(fā)明對于直徑特別大(200米以上)的儲罐，網(wǎng)殼3形式宜采用三向型或 者三角錐體系。此外，本發(fā)明的壁板2還可以設(shè)計為不等厚的，采取從上到下 均勻增厚或階梯狀一段一段增厚的方式。進一步地，還可將鋼板底板用膜材料 或FRP材料加以替換，達到防腐和節(jié)約的雙重目的。
權(quán)利要求
1.一種大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，這種大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐包括底板(1)和壁板(2)，其特征在于它還包括網(wǎng)殼(3)，網(wǎng)殼(3)在外層，底板(1)和壁板(2)在內(nèi)層；網(wǎng)殼(3)是由桿件(4)和節(jié)點(5)連接而成的空間桿系結(jié)構(gòu)，采用錐體單元或者交叉桁架體系；網(wǎng)殼(3)與底板(1)和壁板(2)均通過節(jié)點(5)焊接在一起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述 的網(wǎng)殼(3)與壁板(2)等高，網(wǎng)殼(3)從下到上為等截面的；網(wǎng)殼的桿件(4) 為鋼管或角鋼或槽鋼或工字鋼，網(wǎng)殼的外圍節(jié)點(5)采用螺栓球或焊接空心球 或鋼板節(jié)點，與底板(1)和壁板(2)連接的節(jié)點(5)為半球形節(jié)點或全球形 節(jié)點或鋼板節(jié)點。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述 的網(wǎng)殼(3)與壁板(2)等高，網(wǎng)殼(3)從下到上為變截面的，即下厚上??； 網(wǎng)殼的桿件(4)為鋼管或角鋼或槽鋼或工字鋼，網(wǎng)殼的外圍節(jié)點(5)采用螺 栓球或焊接空心球或鋼板節(jié)點，與底板(1)和壁板(2)連接的節(jié)點(5)為半 球形節(jié)點或全球形節(jié)點或鋼板節(jié)點。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述 的鋼板壁板(2)與外層的網(wǎng)殼(3)的高度相等，此時鋼板壁板(2).的抗風(fēng)圈 為局部加厚的三層網(wǎng)殼形式，或采用單榀立體桁架加固。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述 的鋼板壁板(2)與外層的網(wǎng)殼(3)的高度不等，外層的網(wǎng)殼(3)的高度小于 鋼板壁板(2)的高度，鋼板壁板(2)的抗風(fēng)圈可采用單榀立體桁架形式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述 的鋼板壁板(2)為等厚的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述 的鋼板壁板(2)為不等厚的，即從上到下均勻增厚或階梯狀一段一段增厚。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述下節(jié)點處的底板(1)與鋼板壁板(2)直角連接，或?qū)⑾鹿?jié)點處的底板(1)局 部抬起，然后與鋼板壁板(2)圓滑連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述底板(1)由鋼板制作或用膜材料制作或用FRP材料制作。
10、根據(jù)權(quán)利要求l或2或3或4或5或6或7或8所述的大型應(yīng)力蒙皮 網(wǎng)殼立式儲罐，其特征在于所述的網(wǎng)殼(3)的厚度與直徑之比的合理范圍在 1/50-1/40之間；網(wǎng)殼(3)的錐體單元為三角錐或四角錐或六角錐，也可采用交 叉桁架體系或抽空形式的角錐體系。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種大型應(yīng)力蒙皮網(wǎng)殼立式儲罐，屬于立式儲油罐，它包括底板和壁板，還包括網(wǎng)殼，網(wǎng)殼在外層，底板和壁板在內(nèi)層；網(wǎng)殼是由桿件和節(jié)點連接而成的空間桿系結(jié)構(gòu)，采用錐體單元或者交叉桁架體系；網(wǎng)殼與底板和壁板均通過節(jié)點焊接在一起。本發(fā)明將底板、罐壁表皮和網(wǎng)殼結(jié)合起來共同工作，利用網(wǎng)殼的抗拉、抗彎性能好的特點，有效地減少底板和罐壁的板材厚度，利于儲罐降低造價，適用于制造儲量大于15萬方或直徑大于100米以上的大型儲罐。同時，本發(fā)明外觀獨特、優(yōu)美。
文檔編號B65D90/02GK101367464SQ20081013722
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者張文福, 趙文艷 申請人:大慶石油學(xué)院