支撐錐頂險釀大錯誤

起因

某項目中需要設計帶內壓柱支撐錐頂，其的內壓值比較大。其中一臺儲罐材料為304，內壓值為4KPa，筒體直徑為37.6m，采用的是帶支撐的自支撐錐頂，錐頂坡度按照業(yè)主給的同尺寸參考圖為1:16。在Tank軟件中計算得到錐頂厚度為5mm。設計人員按照5mm繪制詳細的排版施工圖。

帶自支撐的計算可以參考：

儲罐傘頂設計

無(wú)意中的發(fā)現

在審查過(guò)程中，發(fā)現新的API650-2016對于錐頂的計算增加了一個(gè)公式，即將錐頂視為內壓錐頂的公式。

按照此公式校核錐頂厚度。

P=4Kpa,

Rt=18.8m,

a=90-3.576=86.424,

cosa=0.062372,Sd=133MPa,

E=0.65（采用雙面搭接焊），

Ca=0，代入公式計算得：

t=4*188/(0.62372*133*0.65)+0

=13.94mm，

而原設計為5mm.強度遠遠不夠。

內壓需要校核？

API650-2013只考慮錐形封頭的外壓計算（http://bbs.hcbbs.com/thread-960724-1-1.html 已經(jīng)討論過(guò)了，罐頂的計算只考慮了外壓的計算，并未考慮到內壓的計算。）。

儲罐設計漫談-03罐頂的設計（上）

API650-2013的公式如下：

而更新的API650-2016給出了更嚴密的規定，儲罐頂不僅僅外壓失穩要合格，而且內壓的強度破壞也是不允許的。

TANK軟件按照API650-2013編制的，并未考慮新版本的問(wèn)題。所以很難發(fā)現計算軟件的錯誤。

修改方法

為了能夠保證罐頂厚度為5mm，且內壓的計算強度合格，將斜度1:16改為1:6，將搭接焊接改為對接焊接。如果采用斜度1:16，那么錐頂可以采用矩形整板拼接而成，改成1:6的斜度后，錐頂必須采用扇形板預壓弧度后再焊接拼接。

原來(lái)的設計節點(diǎn)如下：

修改后的節點(diǎn)如下：

原罐頂排版圖如下：

修改后的罐頂排版圖如下：

此改動(dòng)將原來(lái)非常方便施工的搭接焊接，改為制造安裝焊接都很難的對接接頭，其對接接頭如果有誤差，對接難度會(huì )非常大，施工成本會(huì )很高。另外采用扇形板比采用整板的板材利用率底，且需要預壓成型，造成費用進(jìn)一步的增加。

案例思考

1.在計算柱支撐的錐頂時(shí)，按照API650，內壓的錐頂計算不能免除，當內壓較大時(shí)，需要特別注意錐頂在內壓下的強度問(wèn)題。如果強度不足需要考慮增加斜度或者采用對接焊接。

2.對于有內壓的GB50341的儲罐，拱頂結構的內壓計算按照附錄A的A.6.3公式計算，錐頂內壓雖未提及，但是按照類(lèi)似的原則，錐頂也是需要計算的。

3.由于拱頂在內壓計算時(shí)，拱頂是球殼，應力為：PR/2SE，所需的厚度非常小，所以?xún)葔狠^大時(shí)，可優(yōu)先選用拱頂結構。在GB50341-2014中附錄A規定，有微內壓的情況下，不允許采用錐頂，只能采用拱頂。

4.在設計中一定要考慮新標準，新規范的更新內容。另外軟件計算不能代替人工的判斷，特別是規范出版在軟件后面。