球形儲罐的抗震性能分析研究

郭龍瑋，張大勇，2，楊智榮，王國棟，于哲敏，楊白冰

(1.大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧大連 116023;2.大連理工大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧盤錦 124221;3.中國特種設(shè)備檢測研究院，北京 100013)

0 引言

我國是個地震區(qū)分布較廣的國家，遼寧海城地區(qū)(1975年)、唐山地區(qū)(1976年)、汶川地區(qū)(2008年)、玉樹地區(qū)(2010年)等數(shù)起強烈地震，使人們生命財產(chǎn)遭受到嚴重損失。球形儲罐廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等部門，它可以用來作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲存容器，也可作為壓縮氣體(空氣、氧氣、氮氣、城市煤氣)的儲罐。由于它多用于儲存易燃、易爆的物料，儲量又大，如何防止它在地震中不發(fā)生嚴重損壞及引起危及人身和生產(chǎn)的災(zāi)害，成為目前社會研究的熱點課題［1－3］。

球罐作為涉及生命安全、危險性較大的一種特種設(shè)備，在設(shè)計及評價標準中對地震的考慮仍然采用擬靜力的處理方式，只給出球罐各部分強度的簡化計算及校核方法［4－5］。現(xiàn)有的球罐設(shè)計規(guī)范可以保證結(jié)構(gòu)在自重、內(nèi)壓及風(fēng)載作用下的安全運行;而地震荷載作為球罐結(jié)構(gòu)的主要控制荷載，對現(xiàn)役球罐造成了巨大的安全隱患，發(fā)生了很多事故［6－9］。國內(nèi)外學(xué)者對球罐結(jié)構(gòu)的抗震分析做了大量研究［2，10－13］，將荷載集中在球體中心，且支撐體系考慮為彈性結(jié)構(gòu)，有關(guān)抗震設(shè)計規(guī)范［4］中將球罐簡化為單自由度體系。利用附加質(zhì)量法，忽略球罐內(nèi)部液體晃動對支撐結(jié)構(gòu)剛度的影響。

文中基于 ANSYS有限元軟……