淺談鋼儲罐環(huán)墻式基礎設計

1、<p>　　淺談鋼儲罐環(huán)墻式基礎設計</p><p>　　摘 要：鋼儲罐基礎設計是儲罐穩(wěn)定的關鍵技術問題，本文針對鋼儲罐鋼筋混凝土環(huán)墻基礎的特點、作用、設置環(huán)墻的地基條件、采用的設計方法及環(huán)墻的構造要求進行了介紹，提出環(huán)墻基礎在平時設計及施工中應考慮的因素及步驟。 </p><p>　　關鍵詞：鋼儲罐，環(huán)墻基礎，設計，構造 </p><p>　　中圖分類號

2、： S611文獻標識碼： A </p><p><b>　　1、概述 </b></p><p>　　目前，隨著工藝設計條件及建設方對建設條件的控制，儲罐正日益朝著大型化趨近，由原先的幾十上百立方米，漸變?yōu)榻裉斓膸浊先f立方米。因此，儲罐基礎的設計也顯的尤為重要。在儲罐基礎的多種選型中，環(huán)墻基礎應用的越來越多。因此，本文將結合自身的設計經(jīng)驗，對鋼筋混凝土環(huán)墻基礎進行探討

3、。 </p><p>　　鋼筋混凝土環(huán)墻基礎不同于一般建筑的條形基礎，鋼儲罐環(huán)墻式基礎本身承載的荷載很小，對于浮頂罐只承受儲罐壁重量；對于固定頂罐，只承受罐壁及罐頂和小部分介質的重量，而絕大部分的介質重量是由環(huán)墻內各個墊層直接承受并傳到地基。環(huán)墻基礎一般應用于中軟、軟或較不均勻的場地，適用于大型儲罐、高位儲罐和浮頂罐等。 </p><p>　　2、環(huán)墻的適用條件 </p>&

4、lt;p>　　根據(jù)SH/T3068-2007《石油化工企業(yè)鋼儲罐地基與基礎設計規(guī)范》規(guī)定，下列地質條件宜采用鋼筋混凝土環(huán)墻式基礎。 </p><p>　?。?）當?shù)鼗敛荒軡M足承載力設計值要求，但計算沉降差不超過規(guī)范規(guī)定的允許值時。 </p><p>　　（2）當?shù)鼗翞檐浫跬?，地基土不能滿足承載力設計值要求，且計算沉降差不能滿足規(guī)范規(guī)定的允許值時或地震作用地基土有液化時。 <

5、/p><p>　?。?）當建筑場地受限制時。 </p><p>　　3、環(huán)墻基礎的作用及優(yōu)點 </p><p>　?。?）可以減少罐周邊土不均勻沉降。鋼筋混凝土環(huán)墻平面抗彎剛度大，能很好地調整在地基下沉過程中出現(xiàn)的不均勻沉降，減少罐壁的變形，避免浮頂或內浮頂罐發(fā)生浮頂不能上浮的現(xiàn)象。 </p><p>　?。?）可以將上部罐體傳來的荷載均價傳遞到

6、地基上。 </p><p>　　（3）可以增強基礎的穩(wěn)定性，抗震性能好。環(huán)墻基礎像一道擋土墻可以保護內部墊層不被沖刷、侵蝕，保持罐底下墊層基礎的穩(wěn)定性。 </p><p>　?。?）利于罐壁安裝。環(huán)墻為罐壁底端提供了一個平整而堅實的表面，為較平儲罐基礎面和保持外形輪廓提供有利條件。 </p><p>　　（5）有利于事故的處理。當罐體出現(xiàn)較大傾斜時，可以通過環(huán)墻的調

7、整來平衡不均勻沉降。 </p><p>　?。?）起防潮作用。鋼筋混凝土環(huán)墻頂面不積水，減少罐底的潮氣和對罐底板的腐蝕； </p><p>　　（7）相比其他罐基礎，可以減少占地面積。 </p><p><b>　　4、地震作用 </b></p><p>　　一般抗震設防烈度為6度、7度或8度（容積較小的儲罐），可不進行

8、抗震強度驗算，僅作構造處理。但在抗震設防烈度8度區(qū)，容積大于5000m3及9度區(qū)的環(huán)墻基礎，需進行抗震驗算。 </p><p>　　為防止儲罐在地震作用下傾覆或滑移，一般對儲罐采用錨固螺栓進行加固。另外，在地震區(qū)對環(huán)墻采用的抗震措施一般有： </p><p>　?。?）環(huán)墻基礎盡可能深埋，不應小于1.2m。在嚴寒地區(qū)，還不應小于凍深。 </p><p>　　（2）當

9、儲罐基礎下有多個土層時，應盡可能將基底放在同一土層上，并放在非液化的穩(wěn)定土層上。 </p><p>　?。?）適當加大基底面積。 </p><p>　?。?）適當加大環(huán)墻剛度。 </p><p>　　5、環(huán)墻寬度的確定 </p><p>　　環(huán)墻寬度是按環(huán)墻底壓強與環(huán)墻內同一水平面地基上壓強相等（標準值）的原則確定的。主要是為了防止環(huán)墻內基礎

10、產生不均勻沉降。 </p><p>　　b= gk/[(1-β)γL hL－(γC-γm)h] </p><p>　　式中，b為環(huán)墻的寬度m；gk罐壁底端傳給環(huán)墻頂部的線分布荷載標準值（當有保溫層式，應包括保溫層荷載的標準值）KN/m；β罐壁伸入環(huán)墻頂面寬度系數(shù)，一般可取0.4~0.6，宜取0.5；γL使用階段罐內儲存介質的重度KN/m3；hL環(huán)墻頂面至罐內最高液面（介質）高度m；γc環(huán)墻

11、的重度KN/m3；γm環(huán)墻內各層土的平均重度KN/m3；h為環(huán)墻的高度m。 </p><p>　　關于罐壁底端傳給環(huán)墻的線分布荷載標準值，當為浮頂罐時，僅為罐壁的重量，當為固定頂時，應包括罐壁和罐頂?shù)闹亓俊?</p><p>　　環(huán)墻寬度的計算可先假定β值求出b，再根據(jù)選用的b值適當調整β值， </p><p>　　規(guī)范在構造中規(guī)定鋼筋混凝土環(huán)墻寬度不宜小于250m

12、m。 </p><p>　　環(huán)墻調節(jié)地基局部變形的能力與環(huán)墻截面剛度的大小和地基土的好壞有關，選擇截面尺寸是設計環(huán)墻的關鍵，一般當土質均勻性很差時，環(huán)墻的剛度適當加大，當土質很均勻沉降量很小時，環(huán)墻剛度可取的很小，有的基礎可以不做環(huán)墻，環(huán)墻的剛度是有限的，調整差異沉降的能力也是有限的，利用它來調整差異沉降很大的局部地基變形是不經(jīng)濟的，設計環(huán)墻式基礎不應盲目加大環(huán)墻截面尺寸和配筋。 </p><

13、p>　　6、環(huán)墻環(huán)向力計算方法 </p><p>　　目前在設計環(huán)墻時，當罐壁位于環(huán)墻頂面時，按下式計算： </p><p>　　Ft=(γQWγW hW ＋γQMγm h)KR </p><p>　　式中，F(xiàn)t環(huán)墻單位高環(huán)向應力設計值KN/m；γQW、γQM分別為水、環(huán)墻內各層自重的分項系數(shù)，γQW取1.1，γQM取1.0；γW、γm分別為水的重力密度，環(huán)墻

14、內各層的平均重度，γW可取9.8 KN/m3，γm可取18.0 KN/m3；hW為環(huán)墻頂至罐內最高貯水面高度m；h為環(huán)墻截面的高度m；K為環(huán)墻側壓力系數(shù)，一般地基可取0.33，軟土地基可取0.50；R為環(huán)墻中心線半徑m。 </p><p>　　此環(huán)向力的計算式是按照國標《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）及《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）以概率論為基礎的結構極限狀態(tài)設計的，

15、是考慮了分項系數(shù)后的環(huán)向力設計值。由于環(huán)墻邊界約束條件的假設和地基條件的復雜性，計算結果與實際情況肯定會有出入。但根據(jù)國內幾十年的建罐經(jīng)驗，突出了側壓力系數(shù)按一般地基土和軟土地基取值。 </p><p>　　7、環(huán)墻豎向力計算 </p><p>　　規(guī)范中規(guī)定，環(huán)墻可僅進行環(huán)向力計算。即對環(huán)墻不做豎向力計算，主要是因環(huán)墻的徑向位移沿豎向的分布趨于直線，所以環(huán)墻的豎向彎矩很小。 </p

16、><p>　　8、環(huán)墻截面配筋計算 </p><p>　　環(huán)墻單位高環(huán)向鋼筋的截面面積，按下式計算： </p><p>　　As＝γ0Ft/ fy </p><p>　　式中，As為環(huán)墻單位高度環(huán)向鋼筋的截面面積mm2； γ0為結構的重要系數(shù)；fy為普通鋼筋的抗拉強度設計值N/ mm2。 </p><p>　　環(huán)向受力鋼筋

17、的最小配筋率不應小于0.4%，環(huán)向受力鋼筋的接頭應采用焊接或機械連接，接頭應相互錯開。在軟土、軟硬不一地基上的儲罐，環(huán)墻頂端、底端宜各增加兩圈附加環(huán)向鋼筋，直徑與環(huán)墻環(huán)筋相同。豎向鋼筋構造配置，豎向鋼筋的截面最小配筋率不應小于0.15%（每側）。鋼筋直徑宜為12mm~18mm，間距宜為150~200mm，其上下兩端宜為封閉式。 </p><p>　　當混凝土環(huán)墻圓周長度大于40m時，應留寬度為900~1000mm

18、后澆帶，在保證鋼筋連續(xù)的原則下分段澆灌，后澆帶應采用提高一個強度等級的微膨脹混凝土澆灌并搗實或采取其他有效措施。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] GB 50473-2008 《鋼制儲罐地基基礎設計規(guī)范》 </p><p>　　[2] SH/T 3068-2007 《石油化工鋼儲罐地基與基礎設計規(guī)范