一、技術(shù)來源

　　大型桁架式自支撐錐頂儲罐設(shè)計(jì)技術(shù)來源于伊拉克納西里耶油庫工程，由中國石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司自主開發(fā)。

　　二、基本原理

　　大型桁架式自支撐錐頂儲罐設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新性地應(yīng)用了桁架式錐頂支撐結(jié)構(gòu)、基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元方法的大型儲罐桁架式自支撐錐頂分析計(jì)算方法和“弱頂”設(shè)計(jì)。

　　儲罐罐頂通過桁架主梁、徑向梁和環(huán)向梁提供支撐，桁架結(jié)構(gòu)各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對上下弦桿和腹桿的合理布置，以適應(yīng)桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。結(jié)構(gòu)抗彎強(qiáng)度更大，剪力通過腹桿的合理布置逐步傳遞給儲罐罐壁，桁架結(jié)構(gòu)能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的錐頂儲罐。利用基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元方法的大型儲罐桁架式自支撐錐頂分析計(jì)算方法優(yōu)化錐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，減少鋼材用量。由于桁架結(jié)構(gòu)良好的受力性能，可進(jìn)一步降低錐頂角度，實(shí)現(xiàn)儲罐的“弱頂”設(shè)計(jì)。

　　三、工藝過程

　　1、儲罐罐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　(1)桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　(2)建立桁架力學(xué)計(jì)算模型。

　　(3)建立邊界函數(shù)，求解最優(yōu)解。

　　2、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

　　(1)建立拓?fù)鋬?yōu)化分析模型。

　　(2)確定目標(biāo)函數(shù)及模型優(yōu)化約束。

　　(3)模型優(yōu)化分析。

　　3、桁架結(jié)構(gòu)可靠性及穩(wěn)定性驗(yàn)證分析

　　(1)均布載荷對罐頂結(jié)構(gòu)受力影響分析。

　　(2)局部載荷對罐頂結(jié)構(gòu)受力影響分析。

　　(3)罐頂計(jì)算模型修正。

　　(4)儲罐弱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　四、技術(shù)特點(diǎn)

　　1、研發(fā)了大型儲罐桁架式自支撐錐頂設(shè)計(jì)技術(shù)。桁架式自支撐結(jié)構(gòu)采用單層網(wǎng)架和雙層網(wǎng)架相結(jié)合的形式，由主梁、徑向梁和環(huán)梁組成，主梁為桁架結(jié)構(gòu)，副梁為單層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在保證支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，最大程度的提高結(jié)構(gòu)材料的利用率，降低罐頂重量，節(jié)約項(xiàng)目投資。

　　2、建立了基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元方法的大型儲罐桁架式自支撐錐頂分析計(jì)算方法。利用ANSYS建立桁架式自支撐錐頂結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)和有限元方法對錐頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，優(yōu)化錐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，降低鋼材的用量，在保證儲罐安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)錐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

　　3、創(chuàng)新了大型自支撐固定頂儲罐的“弱頂”設(shè)計(jì)。弱頂結(jié)構(gòu)可以有效的控制儲罐在火災(zāi)、超壓等情況下產(chǎn)生的危害。自支撐固定頂儲罐分為自支撐拱頂儲罐和自支撐錐頂儲罐，根據(jù)規(guī)范的要求，自支撐拱頂儲罐無法實(shí)現(xiàn)“弱頂”設(shè)計(jì)。根據(jù)API650及GB50341對固定頂儲罐的“弱頂”要求，應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大型自支撐固定頂儲罐的“弱頂”設(shè)計(jì)，解決了大型自支撐固定頂儲罐無法滿足“弱頂”要求的技術(shù)難題。

　　五、技術(shù)水平

　　國內(nèi)首次將桁架式自支撐錐頂應(yīng)用于大型儲罐，首次應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化和有限元方法對大型儲罐自支撐錐頂進(jìn)行分析計(jì)算，解決了大型自支撐固定頂儲罐無法滿足“弱頂”安全要求的技術(shù)難題，降低了儲罐的投資，填補(bǔ)了國內(nèi)行業(yè)技術(shù)空白，技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　六、能源消耗

　　無

　　七、節(jié)能減排狀況

　　無

　　八、技術(shù)應(yīng)用條件

　　該技術(shù)可應(yīng)用于各種直徑錐頂儲罐的設(shè)計(jì)。

　　九、應(yīng)用實(shí)例

　　1、2015年04月，中國石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司承攬伊拉克納西里耶油庫工程的設(shè)計(jì)，該技術(shù)應(yīng)用于2座1×104m3桁架式自支撐錐頂消防水罐，儲罐直徑34米，罐壁高度12.4米。

　　2、2017年02月，中國石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司承攬孟加拉單點(diǎn)系泊及雙線管道工程EPCC項(xiàng)目陸上管道勘察設(shè)計(jì)，該技術(shù)應(yīng)用于1座3000m3桁架式自支撐錐頂消防水罐，儲罐直徑18米，罐壁高度12.48米。

　　十、經(jīng)濟(jì)效益

　　該技術(shù)已在我公司設(shè)計(jì)的伊拉克納西里耶油庫工程和孟加拉單點(diǎn)系泊及雙線管道工程EPCC項(xiàng)目陸上管道勘察設(shè)計(jì)工程中得到應(yīng)用推廣，并取得良好的效果，應(yīng)用基于拓?fù)鋬?yōu)化和有限元方法的大型儲罐桁架式自支撐錐頂分析計(jì)算方法對錐頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，不僅大大提高了儲罐運(yùn)行的安全可靠性，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)性。該技術(shù)創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益約1150萬元。

　　(來源：中國石油和化工勘察設(shè)計(jì)協(xié)會)