支撑锥顶险酿大错误

   起因某项目中需要设计带内压柱支撑锥顶，其的内压值比较大。其中一台储罐材料为304，内压值为4KPa，筒体直径为37.6m，采用的是带支撑的自支撑锥顶，锥顶坡度按照业主给的同尺寸参考图为1:16。

在Tank软件中计算得到锥顶厚度为5mm。设计人员按照5mm绘制详细的排版施工图。


带自支撑的计算可以参考：储罐伞顶设计


无意中的发现在审查过程中，发现新的API650-2016对于锥顶的计算增加了一个公式，即将锥顶视为内压锥顶的公式。


按照此公式校核锥顶厚度。P=4Kpa,Rt=18.8m,a=90-3.576=86.424, cosa=0.062372,Sd=133MPa, E=0.65（采用双面搭接焊），Ca=0，代入公式计算得：t=4*188/(0.62372*133*0.65)+0=13.94mm，而原设计为5mm.强度远远不够。
内压需要校核？
API650-2013只考虑锥形封头的外压计算（http://bbs.hcbbs.com/thread-960724-1-1.html 已经讨论过了，罐顶的计算只考虑了外压的计算，并未考虑到内压的计算。）

。储罐设计漫谈-03罐顶的设计（上）
API650-2013的公式如下：


而更新的API650-2016给出了更严密的规定，储罐顶不仅仅外压失稳要合格，而且内压的强度破坏也是不允许的。

TANK软件按照API650-2013编制的，并未考虑新版本的问题。

所以很难发现计算软件的错误。
修改方法
为了能够保证罐顶厚度为5mm，且内压的计算强度合格，将斜度1:16改为1:6，将搭接焊接改为对接焊接。

如果采用斜度1:16，那么锥顶可以采用矩形整板拼接而成，改成1:6的斜度后，锥顶必须采用扇形板预压弧度后再焊接拼接。原来的设计节点如下：

修改后的节点如下：

原罐顶排版图如下：

修改后的罐顶排版图如下：


此改动将原来非常方便施工的搭接焊接，改为制造安装焊接都很难的对接接头，其对接接头如果有误差，对接难度会非常大，施工成本会很高。另外采用扇形板比采用整板的板材利用率底，且需要预压成型，造成费用进一步的增加。

案例思考

1.在计算柱支撑的锥顶时，按照API650，内压的锥顶计算不能免除，当内压较大时，需要特别注意锥顶在内压下的强度问题。如果强度不足需要考虑增加斜度或者采用对接焊接。2.对于有内压的GB50341的储罐，拱顶结构的内压计算按照附录A的A.6.3公式计算，锥顶内压虽未提及，但是按照类似的原则，锥顶也是需要计算的。3.由于拱顶在内压计算时，拱顶是球壳，应力为：PR/2SE，所需的厚度非常小，所以内压较大时，可优先选用拱顶结构。在GB50341-2014中附录A规定，有微内压的情况下，不允许采用锥顶，只能采用拱顶。4.在设计中一定要考虑新标准，新规范的更新内容。另外软件计算不能代替人工的判断，特别是规范出版在软件后面。
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