预应力钢筋混凝土lng储罐隔震设计

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1、爰带戎P石油化工设计etrochemicalDesign预应力钢筋混凝土LNG储罐隔震设计李斌，王文焘，陈瑞金(中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要：基于LNG储罐的抗震设防水准高，底部水平地震剪力大，位于较高设防烈度区的预应力钢筋混凝土LNG储罐，可采用隔震方案。介绍LNG储罐隔震原理，提出适合隔震层方案设计采用的简化计算模型，建立适用于隔震预应力钢筋混凝土LNG储罐外罐抗震动力分析有限元模型，讨论了隔震体系抗震动力分析方法和分析内容，指出隔震支座剪切性能参数确定应当满足的条件，论述了不同场地类别上的LNG储罐采用隔震支座所能取得的隔震效果。关键词

2、：液化天然气隔震支座低温储罐有限元动态分析1LNG储罐抗震设防水准建构筑物的地震作用的三倍。因此，在较高设防近十年来我国积极引进液化天然气以实现能烈度区，LNG储罐的底部水平地震剪力会很大，当源供应渠道的多元化，全国规划及在建的LNG接桩基水平承载力不能满足要求，或出于经济考虑，收站40余座。但到目前为止我国还没有与GB有必要把外罐底板下面的架空层设计成隔震层，50011010《建筑抗震设计规范》、GB50010—以减小储罐的水平地震作用。2OlO(~凝土结构设计规范》、GB50017-2003(钢结构设计规范》和GB50009-2012《建筑结构荷2LNG储罐

3、隔震原理载规范》等母规范相配套的预应力钢筋混凝土低如图1所示，可以通过地震影响系数曲线(加温储罐结构设计规范，国内设计主要参照欧标或速度反应谱)说明设置隔震层可以减小LNG储罐美标进行。水平地震作用。根据文献[1]为代表的欧标规范要求，低温储罐设计时应分别考虑操作基准地震和安全停运地震两个水准的地震影响。其中，操作基准地震的加速度取值是50年超越概率10％的地震加速度，线等于我国设防地震；而安全停运地震，取50年超越概率1％的地震加速度，与我国罕遇地震(50年超越概率2％～3％的地震加速度)接近。文献[1]要求，当遭遇操作基准地震时，低温储罐必须图1隔震原理示意

4、保证其能正常运行，不需要停产，也就是说，在一地震影响系数；T一自振周期；or．一隔震前地震LNG等低温储罐设计中，把操作基准地震影响当影响系数；Or一隔震后地震影响系数成一般的可变荷载；当遭遇安全停运地震时，低温从图1可以看出：当结构阻尼比相同时，结构储罐能安全停止运行，储罐功能完好。我国一般自振周期越长，地震影响系数越小。结构的阻尼建构筑物的抗震基本组合采用的地震影响是多遇收稿日期：2014—03—17。地震，加速度取值是50年超越概率63％的地震加作者简介：李斌，男，2012年毕业于同济大学土木工程速度，其值约为上述操作基准地震的1／3。换句话专业，工学硕士

5、，助理工程师，现从事结构设计和科研说，LNG等低温储罐按照欧标进行抗震计算所采工作。联系电话：010—84878380；E—mail：libin01@用的地震作用是结构相同、但非低温储罐的一般sei．eom．en2014年第4期(第31卷)李斌等．预应力钢筋混凝土LNG储罐隔震设计·23·比越大，则曲线的地震影响系数最大值越小。条，建议在隔震层方案设计阶段，可以采用如图3采用铅芯橡胶隔震支座组成隔震层，一方面所示的简化计算简图。该模型包括隔震层以下短铅芯橡胶隔震支座水平刚度较小，使整个结构体柱(用质点mi表示)、外罐底板(用质点m。表示)、系在隔震层水平方向变柔

6、，延长了结构的自振周外罐壁及以上外罐(用质点m表示)、LNG脉动等期，另一方面隔震支座的铅芯屈服耗能增加结构效质量mi及LNG对流等效质量m，而隔震层则简体系水平运动的阻尼比。化为水平等效刚度和等效黏滞阻尼比。。以目前国内常见的16万m。预应力钢筋混凝土LNG储罐为例，无隔震储罐基底水平地震剪力主要由LNG储罐外罐体、LNG液体脉动和LNG液体对流等三部分水平地震作用组成。其中LNG液体对流部分对基底水平地震剪力贡献比较小，暂略去不讨论，而根据笔者对该罐型储罐结构抗震分析表明，外罐体自振周期约0．21s，LNG液体脉动周期约为0．51s。隔震后整个结构的基本自振

7、图3LNG储罐隔震体系简化计算模型周期可达到2S以上，等效黏滞阻尼比可达No．15该简化计算模型的优点是可以采用振型分解以上。参照GB50011010《建筑抗震设计规反应谱法或其他简化的线性分析方法，计算较简范》第5．1．4、5．1．5条或已有工程地震安全性评单。存在的主要问题有：价报告中有关的地震影响系数曲线，不f难得出，除一‰1)计算精度差。由两方面简化造成，一方面部分类地外，LNG储罐隔震设计一般可以实现水是用水平等效刚度和等效黏滞阻尼比。替代平减震50％的目标。隔震支座滞回曲线，另一方面是几百个隔震支座被简化成一个总的“隔震支座”。3隔震LNG储罐抗震动

8、力分析模型2)无法得到包