覆土立式油罐罐室结构设计探讨

发表时间：2016-07-13T11:08:24.3Z 来源：《工程建设标准化》2016年5月总第210期作者：李神云

[导读] 覆土立式油罐是一种地下油罐存储方式，主要用于及国家物资储备系统的成品油中长期储备，并具有较好的隐蔽效果，近几年应用较多。

李神云

（广东寰球广业工程有限公司，广州，510655）

【摘要】根据覆土立式油罐特点，说明罐室的结构形式和布置，重点介绍罐室钢筋混凝土薄壳的设计内容和对应的EXCEL表格编制，并归纳罐室其他部位的设计要点。另外，本文提出罐室各构件的简化计算模型供探讨参考。在满足罐室安全、经济的前提下可适当调整构件厚度、矢高等参数，达到项目最优效果。

【关键词】覆土立式油罐；罐室；薄壳；计算表格；

1、工程概况

覆土立式油罐是一种地下油罐存储方式，主要用于及国家物资储备系统的成品油中长期储备，并具有较好的隐蔽效果，近几年应用较多。覆土立式油罐指安装在钢筋混凝土密闭圆柱壳罐室内的立式金属拱顶油罐，罐室对油罐起保护和隔离作用。罐室屋顶采用钢筋混凝土现浇薄壳，罐室环形墙体用混凝土浇筑或砌体材料砌筑，基础采用条形墙基方案，罐室和钢罐外壁间设有环形走道，薄壳顶部设有采光孔和操作孔，壳体上覆土植被厚度不小于0.5m，参考示意图见图1。

图1 覆土立式油罐示意

常见立式油罐容积从1000m3,3000m3, 5000m3至10000m3等，对应罐室薄壳屋顶跨度范围大致为18m~32m，壳顶矢高2.3m~4.2m，薄壳外表面有覆土自重及操作活载，同时需考虑若干直径600mm的采光孔和中间直径1600mm的操作孔影响。在满足操作使用的前提下结构设计时需从薄壳安全性、经济性、施工便利性做出综合评估，确定结构最优方案和具体指标。整个圆柱壳罐室宜采用手算为主，有限单元法核算为辅的方法。本文针对覆土立式油罐介绍结构设计的基本流程和注意要点，同时提出编制EXCEL计算表格来提高薄壳计算效率的思路。

2、钢筋混凝土薄壳计算

罐室薄壳可按圆形底旋转壳模型计算，用解析法和半解析法求解，主要内容如下：

2.1薄壳内力计算

薄壳在轴对称荷载作用下按薄膜理论计算的内力和位移可按下列公式计算，壳板计算截面以上部分的总竖向外荷载：

2.4薄壳构造要求

薄壳的厚度建议不小于100mm，壳板的厚度除应符合承载力要求外，还应根据壳板的钢筋布置、保护层厚度、施工质量、结构稳定性、壳板和辅助构件的变形控制等因素确定，同时应符合结构的防火要求。在壳板接近边缘和支承构件的部位，宜增厚至中部厚度的2~3倍，并应配置抗弯钢筋。薄壳壳板的最大矢量高宜为圆形底面直径的1/7~1/8。

薄壳计算时可编制类似图2表格，提高计算效率。

图2 薄壳计算表格截图

3、罐室其他部位设计要点

3.1罐室环形墙体

罐室墙体是闭合圆柱环形墙体，上端支承环梁及薄壳，竖向方向承受薄壳传递的恒载和活载，水平方向承受罐室外主动土压力。墙体可按三角形荷载作用下的上端固定、下端简支的受弯构件计算，查询水池圆柱壳设计手册中的内力系数，求得竖向弯矩、环向弯矩、剪力、环向力并进行环墙强度和稳定计算。另外，环形墙体在遇到孔洞时应布置边框梁、边框柱，并核算梁柱补强钢筋。

3.2罐室条形基础

由于罐室环形墙体下端按铰接考虑，条基主要承受竖向荷载，主要荷载为罐室顶部覆土重量加上薄壳、环墙自重，同时适当考虑室外土压力作用在基础顶部引起的弯矩来核算条形基础的尺寸和配筋。注意地质存在软土地基或薄弱层时需要计算沉降量并采取预防沉降的措施。

3.3储罐环墙基础

储罐基础根据工艺设备选型设计为环墙式基础或外环墙式基础，基础应根据储罐的型式、容积、场地地质条件、地基处理方法、施工技术条件和经济合理性等综合确定。基础环墙可按规范GB50473-2008第4.1章有关规定进行内力计算，也可根据实际地基情况进行整体结构分析。另外，地基承载力及稳定性计算和变形计算也需按相关规范执行。

3.4操作间、楼梯间计算

操作间、楼梯间按地下长方形混凝土盒子计算，分为底板、侧墙、顶板三部分计算，根据具体尺寸按单向或双向弹性板计算，此部分和常见地下室结构计算类似，可参考设计。

4、总结

覆土立式油罐罐室结构设计须注意以下要点：4.1编制薄壳计算表格可提高效率。

4.2 调整薄壳顶矢高和壳板厚度，优化薄壳曲率半径，满足使用的前提下达到结构受力最优。

4.3 薄壳不仅要满足强度、稳定计算要求，还须满足构造要求。

4.4 重视罐室环墙开洞处边缘构件的钢筋补强计算。

4.5 加强罐室环墙和操作间相接处的连接计算和构造。

参考文献：

[1]GB50074-2014石油库设计规范

[2]GB50010-2010混凝土结构设计规范

[3]GB50007-2011建筑地基基础设计规范

[4]JGJ22-2012钢筋混凝土薄壳结构设计规范

[5]GB50473-2008钢制储罐地基基础设计规范