全容式LNG储罐地震作用计算模型研究.pdf

郑建华等 全容式LNG储罐的地震作用计算模型研究 全容式 LNG储罐的地震作用计算模型研究 郑建华 李金光 李艳辉 中国寰球工程公司 北京 100029 摘要 介绍国际工程界常用的三种地震作用计算模型，对各个计算模型的优缺点进行分析比较，并对 LNG储罐地震作用计算要点进行总结。 关键词 全容式 LNG储罐 地震 计算模型 LNG储罐是LNG接收站工程项 目中技术含量 及等效作用高度，见图2 ’。一般情况下，液体 最高和投资最大的单体设施，也是整个项 目的核 的晃动作用周期较长，约为 10s；冲击作用周期则 心。全容式 LNG储罐是现阶段国内LNG接收站常 较短，约为0．5s。 用的结构形式，它由一个含镍元素9％的低温钢内 h 罐 (主容器)和一个预应力钢筋混凝土外罐 (次 T 容器)构成。外罐的主要功能为保护内罐免遭外 部灾难事件的破坏，且在 内罐破裂时也能提供安 全保护防止液体泄漏。地震是典型的外部灾难事 件，LNG储罐一旦遭到地震破坏，不但威胁到天 然气的存储和影响人们的正常生产生活，而且引 矬 发的二次灾害对周围居民生活和环境的危害也十 h 分巨大。因此，全容式 LNG储罐的地震作用计算 下 ． 上 是 LNG储罐设计的一项重要内容。由于储罐是由 =：===】加速度方向 固体内外罐和盛装的液体组成的混合体 ，其动力 图1 地震作用下的液体反应示意图 特性不同于一般的结构，因此对其地震作用计算 模型应进行专门的研究，而所有规范仅对 内罐的 计算有相关规定，对储罐的整体地震作用如何计 黠 算则没有明确的计算方法。本文介绍了几种国际 工程界常用的储罐地震作用计算模型并做了分析 比较。 1 罐内液体在地震作用下的反应特性 内罐的液体质量在地震作用下可分为晃动质 图2 地震作用下的液体动压力分布示意图 量 (SloshingMass)和冲击质量 (ImpulsiveMass) 对于圆柱形容器，当受水平加速度作用时， 两个部分，其质量可根据参考文献 1，2计算。当 根据Housner(1950)公式，作用于容器侧壁上的 受水平加速度作用时，一部分液体与内罐罐壁刚 冲击动压力为： 性联系在一起运动，相当于实体接触，这部分液 体质量称为冲击质量；另一部分液体则柔性地与 p(O 一 ，㈤小一(音) (√)cos0 罐壁接触，在罐内晃动，这部分液体质量称为晃 (1) 动质量。晃动质量和冲击质量的作用区域是不同 式中，a(t)为水平加速度，m／s；P为储液罐中 的，见图l，它们对罐壁和底板形成的动压力分布 液体的密度，kg／m ；r为储液罐半径，m；h为液 郑建华 ：教授级高级工程师。1989年毕业于重庆建筑工程学院结构工程专业获硕士学位。现主要从事LNG接收站的设计工作。联系 电话：(010E—mail：zhengiianhua@hqcee．130111。 12 CHE ⅡCALENGD