储罐设计漫谈-03罐顶的设计（上）

1）罐顶板尺寸

2）锥顶计算

罐顶的活载荷一般为1.2KPa（相当于700Pa的人和500Pa的雪）， 固定载荷为最大顶板壁厚0.5in（12.7mm）时的顶板重量。两者最大外载荷为

P=1.2+12.7*7.85*0.01=2.2KPa---------------此值为公式简化的基准

有时外载荷会比2.2KPa要大，比如雪载荷过大，或者业主要求有负压值。

自支撑锥壳厚度计算t=D/（4.8sinθ）公式GB50341和老版API650是一样的

原理：是由锥壳外压失稳方程，经过简化得来的，简化的基本假设有3个：

假设1：93°（200F）碳钢弹性模量为E=29e6psi~1.99e5MPa

假设2： 许用的外压为2.2KP:

假设3：角度在9.5~37度之间:

安全系数为1~4

锥壳临界外压计算公式为：

Pcr临界压力；

Lε为等效长度=0.5L(1+D1/D2)=0.25D2tanθ;

E弹性模量；tε等效厚度=tcosa

由其推导可知：

1.对于每个角度，锥顶取的安全系数是不一样的，角度θ越大安全系数越小。

2.弹性模量随温度变化，当设计温度大于93°时，应用实际的弹性模量，故在API650附录M.5中，要求厚度应该按照实际弹性模量比来相应增加。

3.由于假设了P=2.2KPa，当实际载荷大于2.2KPa时，应该以√T/2.2比例增加罐顶板厚度

API650-2013对于计算公式略有修改，总体的原理不变

3）拱顶计算

球壳临界外压计算公式（非线性大挠度理论）为：

从假设得知：

1.外载荷取大于2.2KPa时候应按√P/2.2比例增加厚度。

2.温度大于93°时候，适当加余量。

光壳拱顶一般采用带肋的方法减薄厚度，降低造价。API650没有带肋拱顶，如果采用带肋拱顶可以参照GB/T50341-2014附录H计算。

可以使用如下计算表格作为tank的补充。

4）罐顶与罐壁连接处截面积计算

罐顶与罐壁连接处由于结构的不连续，会产生附加的力和力矩。当罐顶受正压时该处受压，当罐顶受负压时，该处受拉。标准中并没有要求进行详细的计算，但是要求设置承压环，并保证有效范围内（边缘应力作用范围）的加强面积。

1.通过推导和比较，API650-2013公式更通用。因为2013版未假设材料的许用应力，而是直接用Fa。也就是说如果不是钢制的储罐，Fa会相差比较大，使得面积相差比较远，从而得到不合适的计算结果。

2. 此面积是计算储罐罐顶承受外压时需要保证的最小面积A。

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