固定顶设计要求

固定顶设计要求一般规定本章规定适用于自支撑式锥顶、柱支撑式锥顶和自支撑式拱顶。罐顶板及其支撑构件应能承受本规范附录F规定的荷载及荷载组合。固定顶的计算内压应取设计内压（正压）与罐顶单位面积的重力之差，设计正压力不应低于1.2倍呼吸阀的呼气开启压力。固定顶的计算外压按本规范附录B的规定。罐顶板及其支撑构件的名义厚度不应小于5mm。顶板间的连接可采用对接或搭接。采用搭接时，搭接宽度不应小于5倍板厚，且实际搭接宽度不应小于25mm；顶板外表面的搭接缝应采用连续满角焊，内表面的搭接缝可根据使用要求及结构受力情况确定焊接形式。顶板自身的拼接焊缝应为全焊透对接结构。罐顶与罐壁的连接宜采用图7.1.5所示结构，结构件和壳板自身的拼接焊缝应为全焊透对接结构。（a）（b）（c）（a）（b）（c）((d)(e)(f)(g)(g)(h)(i)图7.1.5罐顶与罐壁连接处的有效面积示意图符号：ta——角钢水平肢厚度；tb——加强扁钢厚度；tc——顶部壁板厚度；tf=ta+tcth——罐顶板的厚度；ts——罐壁上端加厚壁板厚度；Rc——顶部罐壁内半径；R2——罐顶与罐壁连接处罐顶板的曲率半径，R2=Rc/sinθ；θ——罐顶与罐壁连接处罐顶与水平面之间的夹角；Wc——罐壁剖面线部分的最大宽度，Wc=0.6(Rct)0.5；t=ta，tc，ts或tf；Wh——罐顶板剖面线部分的最大宽度，取Wh=0.3(R2th)0.5与300的较小值；Wh1——宜取0.6(R2tb)0.5，但不应大于0.9(R2tb)0.5。Le——有效计算长度，取值不应大于250t/(ReLt)0.5，t=ta或tb；ReLt——设计温度下，罐顶与罐壁连接处材料的最小标准屈服强度下限值。注：1图中长度单位为mm，角度单位为°；2承受内压时为抗压环，承受外压时为抗拉环。罐顶与罐壁采用弱连接结构时，连接处应符合下列规定：1直径不小于15m的储罐应满足下列要求：1)连接处的罐顶坡度不应大于1/6；2)底圈罐壁的厚度不应小于6mm；3)罐顶支撑构件不得与罐顶板连接；4)顶板与包边角钢仅在外侧连续角焊，且焊脚尺寸不应大于5mm，内侧不得焊接；5)连接结构仅限于图7.1.5中详图(a)、(b)、(c)、(d)四种情况，且应满足下式要求：≤(7.1.6)式中:——罐顶与罐壁连接处有效截面面积(mm2)；——罐壁和由罐壁、罐顶所支撑构件（不包括罐顶板）的总质量(kg)；——设计温度下，罐顶与罐壁连接处材料最小标准屈服强度下限值，MPa；——罐顶与罐壁连接处罐顶与水平面之间的夹角(°)；——重力加速度，取g=9.81m/s2。2对于直径小于15m的储罐，除应满足本条第1款的全部要求外，同时还应满足下列要求：1)应进行弹性分析确认，在空罐条件下罐壁与罐底连接处强度不应小于罐壁与罐顶连接处强度的1.5倍，满罐条件下罐壁与罐底连接处强度不应小于罐壁与罐顶连接处强度的2.5倍；2)与罐壁连接的附件(包括接管、人孔等)应能够满足罐壁竖向位移100mm时不发生破坏；3)罐底板应采用对接结构，且在储罐提离过程中罐底板不发生强度破坏。3或者，对于直径≥9m但小于15m的储罐，也可按下列要求：1)满足本条第1款中2)~5)项的要求；2)罐壁高度应大于或等于9m；3)连接处的罐顶坡度不应大于1/16；4)与罐体连接的附件(包括接管、人孔等)应能够满足罐体竖向位移100mm时不发生破坏；5)罐底板应采用对接结构，且在储罐提离过程中罐底板不发生强度破坏。4锚固储罐应满足下列要求：1)满足本条第1款全部要求的锚固储罐，锚固和配重应按照3倍罐顶破坏压力进行设计；2)其他锚固储罐，应进行弹性分析确认，在空罐条件下罐壁与罐底连接接头处强度不应小于罐壁与罐顶连接接头处强度的1.5倍，满罐条件下罐壁与罐底连接接头处强度不应小于罐壁与罐顶连接接头处强度的2.5倍，锚固和配重应按照3倍罐顶破坏压力进行设计；3)罐顶破坏压力应符合本标准第A.4.5条的规定，或采用弹性分析方法确定。密闭固定顶储罐通气装置的设置应符合本标准第A.2节的规定。构件的许用应力许用拉应力不应大于140MPa。许用压应力应符合下列规定：1不考虑压杆侧向稳定时，受压构件的许用压应力不应大于140MPa；2考虑压杆侧向稳定时，受压构件的许用压应力计算应符合下列规定：当小于等于120时，受压构件的许用压应力应按下式计算：（7.2.2-1）当大于120，且小于等于130时，受压构件的许用压应力应按下式计算：（7.2.2-2）当大于130时，受压构件的许用压应力应按下式计算：（7.2.2-3）（7.2.2-4）（7.2.2-5）式中：——受压构件的许用压应力(MPa)；——受压构件的无支撑长度(mm)；——受压构件截面的最小回转半径(mm)；——安全系数；——受压构件类型系数：型钢及型钢组合件，Y=1.0；钢管，当tn/Ro≥0.015时，Y=1.0；当tn/Ro<0.015时，按式（7.2.2-4）计算；——钢管有效厚度(mm)，不应小于4.5mm，当用作无侧向支撑的重要受压构件时，不应小于6mm；——钢管外半径(mm)。主要受压构件，L/r不应大于150；斜撑等次要受压构件，L/r值不应大于200。许用弯曲应力应符合下列规定：1荷载作用面内有对称轴的型钢或组合构件（图7.2.3），许用弯曲应力不应大于154MPa，侧向无支撑长度不应大于翼缘宽度的13倍；并应满足下列公式的要求：≤17（7.2.3-1）≤70（7.2.3-2）式中：——翼缘宽度(mm)；——翼缘有效厚度(mm)；——翼缘内侧腹板高度(mm)；——翼缘内侧腹板有效厚度(mm)。（a）H型钢（b）薄腹梁（c）工字型钢（d）槽型钢图7.2.3常用抗弯曲构件尺寸示意图（a）H型钢（b）薄腹梁（c）工字型钢（d）槽型钢2非对称构件（角钢、槽钢）的许用弯曲应力为140MPa，且侧向无支撑长度不应大于受压翼缘宽度的13倍。许用剪应力应满足下列要求：1当小于等于60或腹板上有加强肋时，许用剪应力不应大于91MPa；2当大于60或腹板上无加强肋时，许用剪应力应满足下式要求：≤(7.2.4)式中：——总剪切力(N）；——腹板的总截面积(mm2）；——翼缘内侧腹板高度(mm)；——翼缘内侧腹板有效厚度(mm)。自支撑式锥顶罐顶坡度不应小于1/6，不应大于3/4。罐顶板的计算厚度应按下式计算，且罐顶板的名义厚度不应大于12mm。（7.3.2）式中：——罐顶板的计算厚度(mm)；——荷载组合(kPa)，按本标准附录F表F.0.2的e项确定；——储罐内径(m);——罐顶与罐壁连接处罐顶与水平面之间的夹角(°)。罐顶与罐壁板连接处承压环有效截面积应满足下式要求：≥（7.3.3）式中：——按图7.1.5确定的有效面积(mm2)；——材料许用应力(MPa)，应取设计温度下0.6倍的材料标准屈服强度下限值；——荷载组合(kPa)，按本标准附录F表F.0.2的e项确定；——储罐内径(m);——罐顶与罐壁连接处罐顶与水平面之间的夹角(°)。柱支撑式锥顶罐顶的坡度不应小于1/16。罐顶主要支撑构件包括檩条，可为型钢、钢管、焊接组合件或桁架，强度及稳定性计算的许用应力应符合本标准第7.2节的规定。罐顶板直接接触的檩条，属于下列情况时，应设置侧向支撑：1桁架或薄腹梁组合件檩条；2高度大于375mm的檩条；3罐顶坡度大于1/6时的檩条。罐顶支柱的柱脚应采用导向支座限位，不得与支座相焊。当采用钢管制作罐顶支柱时，支柱上应设置排气孔、排液孔或制成密闭式支柱。导向支座结构型式（图7.4.5），应符合下列规定：1图7.4.5（a）所示结构，当承载板厚度不小于12mm时，可兼做垫板，不另设垫板；2图7.4.5（b）、（c）所示结构应设置厚度不小于6mm的垫板；3支柱应能沿导向套垂直方向自由移动；4导向套与罐底板不得直接相焊。当支柱与罐底板相对位移达到75mm时，导向套应能有效阻止支柱沿横向滑移。(a)(b)(c)图7.4.5导向支座结构示意图1-支柱；2-导向套；3-承载板；4-垫板；5-罐底板注1：此处不焊。罐顶板及其加强构件不得与罐顶板的支撑构件固定连接。相邻檩条中心的间距按外圆弧计算时，最外圈不得大于2000mm，其余各圈不得大于1700mm。地震设防地区，檩条之间设置联结拉杆应符合下列规定：1最外圈相邻檩条（工字钢除外）之间均应设置联结拉杆；2联结拉杆应采用直径不小于20mm的圆钢或同等强度的构件制成。自支撑式拱顶自支撑式拱顶包括光面球壳、带肋球壳和单层球面网壳，拱顶球面的曲率半径宜为0.8倍～1.2倍罐直径。光面球壳顶板的计算厚度应按下式计算，且罐顶板的名义厚度不应大于12mm。(7.5.2)式中：——罐顶板的计算厚度(mm)；——罐顶球面的曲率半径(m)；——荷载组合(kPa)，按本标准附录F表F.0.2的e项确定。罐顶与罐壁连接处的有效抗拉或抗压截面积应满足下式要求：≥（7.5.3）式中：——本规范图7.1.5所示结构的有效面积(mm2)；——材料许用应力(MPa)，取设计温度下0.6倍的材料标准屈服强度下限值；——荷载组合(kPa)，按本规范表F.0.2的e项确定；——储罐内径(m)；——罐顶与罐壁连接处罐顶与水平面之间的夹角(°)。带肋球壳的曲率半径不宜大于40m，且储罐直径不宜大于40m，计算方法应符合本标准附录H的规定。钢制单层球面网壳的设计应符合国家现行标准《空间网格结构技术规程》JGJ7的相关规定。采用单层球面网壳的储罐直径不宜大于80m，同时应符合下列规定：1钢制单层球面网壳应采用刚接节点，相邻节点之间的网杆长细比不应大于150；2钢制单层球面网壳储罐的承压环应满足强度与刚度要求，并应与网壳结构一起进行整体计算；3钢制单层球面网壳应采用空间梁系有限元法进行计算，空间网格结构的内力与位移可按弹性理论进行计算；4网壳结构的整体稳定性计算应考虑结构非线性的影响，可采用考虑材料弹塑性分析的荷载—位移全过程分析方法；5钢制单层球面网壳罐顶在外压设计