CN111101599A - 一种用于储液罐的双功能减震支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，包括多根由型钢制成的立柱，各立柱的底端焊接于储液罐的底端，支撑结构还包括台座和耗能构件，台座和耗能构件的数目与立柱的数目一致，各耗能构件的一端分别与对应的立柱的外侧面连接，另一端分别连接对应的台座连接，各台座均固定在安装基础上，各相邻立柱之间连接有水平约束钢板，各水平约束钢板水平安装在安装基础上，且嵌入至所连接的立柱的凹槽中。与现有技术相比，本发明能够减小支撑式储液罐结构的地震响应，提高其抗震性能，灾后可方便拆卸并进行更换，快速恢复储液罐的正常使用，具有小震不坏，大震可换的双功能。

Description

一种用于储液罐的双功能减震支撑结构
技术领域
本发明涉及物料储运技术领域，尤其是涉及一种用于储液罐的双功能减震支撑结构。
背景技术
为了满足日益增长的能源储备和需求，储液罐被广泛应用到实际工程当中。由于LNG易燃、易爆的特殊性质，储液罐的建造和设计有着严格的要求，大型储液罐的建设随着科技的不断进步已成为一种发展趋势。我国位于环太平洋火山地震带上，石油化工产业大多数位于地震区域，地震作为一种具有突发性和高危害性的自然灾害，一旦发生，可能会导致LNG储罐结构的破坏，引起火灾、环境污染和爆炸等次生灾害，造成人员伤亡和巨大的经济损失。历年来，由于储液罐破坏而引发灾害的事故曾多次发生。1952年，美国加利福利亚中部克恩县发生里氏7.7级地震，PALONA合成工厂有10余台10m直径的球罐发生破坏，罐内液化丁烷逸入大气引起了爆炸与火灾，工厂受到严重破坏；1999年，土耳其伊兹米特地区发生7.4级地震，伊兹米特附近的蒂普拉什炼油厂中7个大型油罐先后起火，估计惨重。因此，储液罐在地震过程中体现出的抗震性能至关重要，此外，如果能够在震后快速恢复使用甚至保持无损，这会对储液罐的抗震设计和城市的灾后重建具有重要意义。
支撑式储液罐的结构简图见图1和图2，储液罐由上部圆柱形罐体5和下部支撑体系组成，支撑体系为直立的型钢构件，与罐体焊接在一起，支柱底面固定在混凝土基础上，对罐体提供水平和垂直方向的约束。该结构体系没有耗能构件，在地震荷载作用下容易发生破坏，主要为两种形式，其一是支柱与罐体焊接部位的罐壁会出现屈服破坏，其二是支柱会出现弯曲破坏，灾后都会进入到塑性阶段无法修复，储液罐无法继续使用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，能够减小支撑式储液罐结构的地震响应，提高其抗震性能，灾后可方便拆卸并进行更换，快速恢复储液罐的正常使用，具有小震不坏，大震可换的双功能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，包括多根由型钢制成的立柱，各立柱的顶端焊接于储液罐的底端，底部放置在安装基础上，所述支撑结构还包括台座和耗能构件，所述台座和耗能构件的数目与立柱的数目一致，各耗能构件的一端分别与对应的立柱的外侧面连接，另一端分别连接对应的台座连接，各台座均固定在安装基础上，各相邻立柱之间连接有水平约束钢板，各水平约束钢板水平安装在安装基础上，且嵌入至所连接的立柱的凹槽中。
所述耗能构件包括耗能板，以及分别焊接于耗能板两端的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板相互平行，并与耗能板相互垂直，所述第一连接板与立柱连接，所述第二连接板与台座连接，所述耗能板上开有通孔，且靠近立柱的一端的高度低于靠近台座的一端。
所述耗能板上的通孔设有一个，且通孔的上下两侧设有加劲肋。
两根加劲肋沿连接第一连接板和第二连接板的方向设置，且与第一连接板和第二连接板之间均留有间隙。
所述耗能板的倾斜角度为3度。
所述通孔为椭圆形。
所述加劲肋为焊接于耗能板上的钢条。
所述型钢为工字形型钢，所述水平约束钢板的数目与立柱的数目一致。
所述台座包括底板，立板和两块三角连接板，所述底板固定在安装基础上，立板与耗能构件连接，并由两块三角连接板固定在底板上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)通过耗能构件并配合水平约束钢板，在地震中，通过塑性变形和开裂以消耗地震能量，保护储液罐主体结构，并限制发生水平侧移或转动。
2)加劲肋对耗能构件有性能优化作用，并且耗能构件靠近立柱的一端的高度低于靠近台座的一端，特殊的倾斜方式可以优化单向耗能的性能，并降低成本。
3)单向单孔的耗能板设计，可以有效降低成本。
4)可拆卸和快速更换，均为钢制结构，各个构件均通过螺栓连接，震后可拆卸，对损坏构件进行快速更换。
5)储液罐主体结构完整，不会影响结构性能，仅在支柱上有开孔。
6)双功能减震系统的耗能构件能为储液罐提供竖向刚度，水平约束钢板能为储液罐提供水平约束，从而防止结构的整体倒塌。
附图说明
图1为现有支撑式储液罐的结构示意图；
图2为现有支撑式储液罐的仰视图；
图3为本发明的立体示意图；
图4为本发明的俯视图；
其中：1、立柱，2、耗能构件，3、台座，4、水平约束钢板，5、储液罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，安装于储液罐底部外侧，如图3和图4所示，包括多根由型钢制成的立柱1，各立柱1的顶端焊接于储液罐5的底端，底部放置在安装基础(该安装基础一般为混凝土基础)上，支撑结构还包括台座3和耗能构件2，台座3和耗能构件2的数目与立柱1的数目一致，各耗能构件的一端分别与对应的立柱1的外侧面连接，另一端分别连接对应的台座3连接，各台座3均固定在安装基础上，各相邻立柱1之间连接有水平约束钢板4，各水平约束钢板4水平安装在安装基础上，且嵌入至所连接的立柱1的凹槽中。型钢为工字形型钢，水平约束钢板4的数目与立柱1的数目一致。水平约束钢板4插入型钢截面凹槽内为整个支撑结构提供必要的水平约束，并通过螺栓固定在混凝土基础上。
耗能构件2包括耗能板，以及分别焊接于耗能板两端的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板相互平行，并与耗能板相互垂直，第一连接板与立柱1通过螺栓连接，第二连接板与台座3通过螺栓连接，耗能板上开有通孔，且靠近立柱1的一端的高度低于靠近台座3的一端。耗能板上的通孔设有一个，且通孔的上下两侧设有加劲肋。两根加劲肋的一端延伸至第一连接板处，另一端延伸至第二连接板处，两根加劲肋沿连接第一连接板和第二连接板的方向设置，且与第一连接板和第二连接板之间均留有间隙。耗能板的倾斜角度为3度，通孔为椭圆形。具体的，加劲肋为焊接于耗能板上的钢条，焊接在孔洞附近的加劲肋改善其耗能性能，约束板件的平面外变形。
台座3包括底板，立板和两块三角连接板，底板固定在安装基础上，立板与耗能构件2连接，并由两块三角连接板固定在底板上。
本申请在地震中为储液罐整体结构最薄弱的部位，耗能构件通过塑性变形和开裂消耗地震能量，大幅减小主体结构的地震响应，地震后可对损坏构件进行更换，快速恢复储液罐的正常使用，即小震不坏，大震可换的双功能。

Claims (9)

1.一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，包括多根由型钢制成的立柱(1)，各立柱(1)的顶端焊接于储液罐(5)的底端，其特征在于，所述支撑结构还包括台座(3)和耗能构件(2)，所述台座(3)和耗能构件(2)的数目与立柱(1)的数目一致，各耗能构件的一端分别与对应的立柱(1)的外侧面连接，另一端分别连接对应的台座(3)连接，各台座(3)均固定在安装基础上，各相邻立柱(1)之间连接有水平约束钢板(4)，各水平约束钢板(4)水平安装在安装基础上，且嵌入至所连接的立柱(1)的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述耗能构件(2)包括耗能板，以及分别焊接于耗能板两端的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板相互平行，并与耗能板相互垂直，所述第一连接板与立柱(1)连接，所述第二连接板与台座(3)连接，所述耗能板上开有通孔，且靠近立柱(1)的一端的高度低于靠近台座(3)的一端。
3.根据权利要求2所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述耗能板上的通孔设有一个，且通孔的上下两侧设有加劲肋。
4.根据权利要求3所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，两根加劲肋沿连接第一连接板和第二连接板的方向设置，且与第一连接板和第二连接板之间均留有间隙。
5.根据权利要求2所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述耗能板的倾斜角度为3度。
6.根据权利要求3所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述通孔为椭圆形。
7.根据权利要求3所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述加劲肋为焊接于耗能板上的钢条。
8.根据权利要求1所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述型钢为工字形型钢，所述水平约束钢板(4)的数目与立柱(1)的数目一致。
9.根据权利要求1所述的一种用于储液罐的双功能减震支撑结构，其特征在于，所述台座(3)包括底板，立板和两块三角连接板，所述底板固定在安装基础上，立板与耗能构件(2)连接，并由两块三角连接板固定在底板上。
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