爆炸冲击对储罐强度/屈曲/滑移/锚固基础的影响之结果评定

根据GB/T50341-2014中，钢制单层球面网壳的油罐直径不宜大于80m，设计应符合下列规定：

（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）钢制单层球面网壳的边环梁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进行计算，结构内力与位移可按弹性理论进行计算；网壳结构的整体稳定性计算应考虑结构非线性的影响，进行载荷—位移全过程分析；

（4）钢制单层球面网壳罐顶在外压设计载荷作用下，应符合下列规定：

网格许用挠度不应大于油罐内直径的0.0025倍；网壳任意部位的应力不应超过相应材料的许用应力，许用应力取1/1.6网壳所用材料标准屈服强度下限值；网壳各元件不应发生局部失稳；网壳整体稳定的安全系数不应低于1.65。

在JGJ7-2010 《空间网格结构技术规程》中也给出了罐顶稳定性分析的安全系数，确定安全系数K时考虑到下列因素：

（1）载荷等外部作用和结构抗力的不缺性可能带来的不利影响；

（2）复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工作条件中的其它不利因素。对于一般条件下的钢结构，第一个因素可用系数1.64来考虑；第二个因素暂设用系数1.2来考虑，则对于按弹塑性分析过程求得的稳定极限承载能力，安全系数K应取为1.64×1.2≈2.0。对于按弹性全过程分析求得的稳定极限承载力，安全系数K中尚应考虑由于计算中未考虑材料弹塑性而带来的误差，对单层球面网壳、柱面网壳和双曲扁网壳的系统分析表明，塑性折减系数Cp（即弹塑性极限载荷与弹性极限载荷之比）从统计意义上可取为0.47，则系数K应取为1.64×1.2/0.47≈4.2。对其他形状更为复杂的网壳无法作系统分析，对这类网壳和一些大型或特大型网壳，宜进行弹塑性全过程分析。

一般对于压力容器来说，结构的最大表面应力强度按照3倍许用应力来进行控制，在这里按照2倍的屈服强度来控制储罐的最大表面应力强度。

载荷与边界条件

储罐表面应力强度分布

储罐在爆炸冲击压力作用下，不能产生整体滑移，对于储罐与基础混凝土之间的最大摩察系数为0.577 (tan30°)，只要爆炸冲击压力对储罐产生的水平推力与储罐罐体自重、压力产生的力、以及介质自重之和的比值小于0.577，则储罐不会产生滑移。储罐在正压作用下会产生向上的提升力，这部力较大，对储罐的滑移计算影响也较大。注意爆炸冲击压力对储罐产生的水平推力可以从ANSYS软件计算结果中提取出来。

储罐在爆炸冲击压力作用下，迎风面的罐体会被向上抬起，有一个侧翻的趋势，锚带会承受较大的拉力，可以通过软件计算，提取出锚带的拉力，进而对锚带拉应力进行校核；同时锚带也会将拉力传递到基础，会对基础产生较大的拉力，所以在对基础进行设计时，需要对基础进行加固，避免锚带传递来的载荷对基础产生破坏。

在对该储罐进行计算时，存在以下问题：

（1）罐顶安全系数的选择，不同标准给出来的值不一样，尤其是对于直径较大的储罐来说，提高安全系数意味着需要对结构进行加固，或者壁厚进行加厚，成本会增加。

（2）在进行非线性分析时，需要考虑结构非线性，需要施加一定的初始缺陷，缺陷的大小也是很难控制的，施加的过大会造成计算出来的结果偏小；施加太小，对计算结果没有影响。在JGJ7-2010标准中给出：进行网壳全过程分析时应考虑初始几何缺陷（即初始曲线形状的安装偏差）的影响，初始几何缺陷分布可采用结构的最低阶屈曲模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的1/300取值。

（3）在对罐顶进行屈曲或极限载荷分析时，有可能会出现球壳局部区域出现屈曲或者出现位移过大而不收敛，但整体结构的稳定性不受影响。若以此计算结果作为最终的计算结果，则是非常保守的。球壳与梁是一个整体，相互加强，共同承担载荷，所以不能将其分离开来进行计算，否则结构的承载能力会大大降低。