全容式LNG储罐基底隔震计算模型及动力时程分析.docx

外罐内罐底板 隔震橡胶支座图 1 LNG 储罐隔震示意!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!李金光，宋延杰，郑建华，程艳芬（ 中国寰球工程公司，北京 100029）摘要： 以现有的钢质储液罐的隔震计算模型为 外罐 内罐 底板 隔震橡胶支座 图 1 LNG 储罐隔震示意 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 李金光，宋延杰，郑建华，程艳芬 （ 中国寰球工程公司，北京 100029） 摘 要： 以现有的钢质储液罐的隔震计算模型为基础， 建立了全容式 LNG 储罐的考虑基础整体转 并以唐山 LNG 接收站项目的 16 万 m3 LNG 储罐为对 动刚度影响的基底隔震集中质量法计算模型， 象进行了动力时程分析。 计算结果表明， 若不考虑基础整体转动刚度的影响会引起支座剪力和位移 计算值过小， 这对工程设计是不利的； 在隔震情况下， 桩报告的试验值， 满足了桩的承载力要求。 单桩所受的地震水平力和竖向压力均小于试 关键词： LNG 储罐； 全容式； 基底； 隔震； 计算模型； 动力时程分析 doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2013.03.003 引言 当全容式 LNG 储罐的建设场地处于地震烈度 较高的区域时， 传统基础型式的 LNG 储罐遭受的 并以唐山 LNG 接收站项目的 16 万 m3 LNG 储罐为 对象进行动力时程分析。 1 LNG 储罐隔震计算模型 全容式 LNG 储罐隔震是在桩顶与储罐底板之 间设置隔震支座， 每个桩头设置一个， 见图 1。 0 地震作用效应往往很大， 甚至于地基或桩基承载力 不能满足设计要求。 因此， 如何有效降低 LNG 储 罐在地震作用下的效应是 LNG 储罐设计中的一项 重要内容。 目前， 基底隔震技术被证明是降低储罐地震作 用的有效途径， 其原理是通过在储罐底部加入隔震 装置 （如橡胶支座、 摩擦摆支座） 来延长储罐自振 周期， 避开了场地的特征周期， 减小了地震力向上 部储罐的传递， 从而达到降低储罐地震效应的目 的。 在 实 际 工 程 中 ， 已 有 韩 国 仁 川 LNG 接 收 站 、 希腊雷维松萨 LNG 接收站和广东大鹏 LNG 接收站 等工程采用在基底设置隔震支座的方式来降低储罐 的地震作用效应， 提高了储罐的抗震安全性能。 但 对于罐内的液体， 根据参考文献[1]的研究结果， 可采用晃动质量质点和冲击质量质点的集中质量计 由于 LNG 储罐的应用在中国起步较晚， 界对 LNG 储罐隔震方面的研究还不多。 国内工程 参考文献 算模型进行计算； 由于当混凝土外罐自身的水平刚 [1] 已对全容式 LNG 储罐在非隔震情况下的地震作 度比隔震支座的水平刚度大很多时 ， 在地震作用 用计算模型进行了研究， 参考文献 及国 下， 外罐基本属于平动状态， 考虑外罐自身的振动特性 ， 故在计算模型中可不 其参数可按静力等效 [2]、 [3] 内许多学者和工程技术人员也已对钢质储液罐的隔 震计算模型进行了研究。 本文以这些现有的研究成 果为基础， 建立了全容式 LNG 储罐的考虑基础整 体转动刚度影响的基底隔震集中质量法计算模型， （剪力相等和弯矩相等） 的原则来确定。 综上假定， 全容式 LNG 储罐隔震结构体系可简化为图 2 所示 的力学计算模型。 !!!!! !!!!! 全容式 LNG 储罐基底隔震计算模型及动力时程分析 mimt mci kikt c kc ht h cihF ct ccbmb hbkbv krotcbvx咬 g（t）82013 年 6 月生的相对位移/m；θb——底板的转动角度。把和式写成矩阵的形（2）、 （3）、 （4） （5）式， 可得 LNG 储罐基底隔震后在地震波激励下的水平向动力运动方程：[M]{x咬 } + [C]{ 觶 } + [K]{x} + {Fb} = - [M]{r}x咬 g（6）方程中各矩阵的表达式如下： mi mt mc i ki kt c kc h t h ci h F ct cc b mb h b kbv krot cbv x咬 g（t） 8 2013 年 6 月 生的相对位移/m； θb——底板的转动角度。 把 和 式写成矩阵的形 （2）、 （3）、 （4） （5） 式， 可得 LNG 储罐基底隔震后在地震波激励下的 水平向动力运动方程： [M]{x咬 } + [C]{ 觶 } + [K]{x} + {Fb} = - [M]{r}x咬 g （6） 方程 中各矩阵的表达式如下： （6） 体系质量矩阵 [M]： 0 0 注： Fb 为隔