D.3【  地震《作，用 》 D》.3.1、D—.3.？4  盛装》储液的？。油罐在地震力—作用下？会发生两种震—动， 《 ：   ？。 1  储液和【油，罐耦联？振动基本周期—在0.1s》～0.5s》的范围内《；， ， ：。 ？。    2  储液！晃动：基本周？期在3s～14s的！范围内 《 ：     弹】性反应谱《。理论是现阶段—抗震设计的最基本理！论本规？范所采用的设—计反应？。谱（即地震影响系】数，曲线）是根据—油罐的特点在现行】国，家标准构《筑，物，抗震设？计，规范GB 501】91的基础》。上对原规《范地震影响》系，数α曲线进》。行了修改 ！     在—地，震影响？系，数α曲线图中反应谱！的高频段（T＝0到！T＝Tg）》主要决定于地—震最大加速度—其形状为《由T＝？0的α？＝0.45αmax！按直：线变化到《T＝：。0.1s处》达η：2，αmax然后—保持此值到Tg【；，在中频段（由Tg到！T＝5Tg）主要】决定于地震动—最大速度此段—按衰减直到T＝【。5Tg；在》低频段（《由T＝5《Tg：到15s）决—定于地震最大—位移此段反应谱按】[η20.》2r-η1（T一5！Tg）]αm—ax规律衰减 】   —  本条所采用【的反应谱《是按阻尼比ξ—。＝0.05来确定】的其周期小于5T】g的曲？线与现行国家—标，准构筑物《抗震设计规》范G：B 50191-】20：12中采用的相应阻！尼比的反应谱曲线相！一致至？于大于？5Tg？的长：周期分量的反应【谱曲线在原规—范，基础上进行了   ！ 当≤3.044】。时 ？ 》 》    当≥3【.，044时 ！ ？  》   式（15）】中为空？罐的振动《周期；为充液影响系！。数 【   ？ ，对于储罐当时上述】。根号中第二项远大于！1，因而可？忽略第？一项的1并将水【的密度ρw、G和K！＇，值代入则可》将式：（15）简》化为 】 ， ？     —为，简化计算用Kc【代替式（2》1）中的0.3【。74×1《0-3？K＇c即 》 ！  ？   ？并偏于安全地—取消了项后》得出 ？ ？ 》     根据！式（19）、—式（20）及式【。。（22）用有限【元计算Tc结—果见表25 ！ 】    注H—处恰是上下》两圈壁板交》界处故取该两—圈壁厚的平均值【 —    用式（【23）计算的结果和！其他方法计算的结】果对照见表26 】 ： ， 》。  《   坂井公式【如下 ？ ：。 ！ ，   ？式中λλ＝0.【06：7＋0.46—其中D为油罐—直，径Hw？为设计？最高液位； — 《 ，      —    W液体总重！； 《      】     δ1/】31/3罐高处壁厚！；， —      —    E弹—性模量 — D.》3，.6  《式（D？.3.6）》Tw＝？是由：Housne—r根据油《罐底部固定的—条件导出的近似解式！中Ks值由下式【求得： 】 ：     将g＝！9，.81m/》s2代？入则 — ， 《 ，    》 根据式（2—5）可得出表—27 》 ！    《注，300？0m3？及500《00m3模型—罐，试，验表：明有：浮顶覆盖较无—。。浮顶覆盖时的自由液！晃动周期下降3％～！5％ 《   — ， ，。Ks值与用》速度势理论得出的精！确解相同 ！ ，   ？。 水利水《电，。科学研究院抗震所】在5m×5m大【型三向振动台上的3！000m3及50】000？m3：油罐模？型振动？试验和天津大—学海：船系小型塑》料模型油罐振—动，试验结果表明—虽然油罐在振动时发！生翘离、弹性变形和！多波变？形但试验得》出的：晃动周期《仍与按式（D—.3.6）计算的】结果非常《近似详见表》27 》 ？D.3.《7，  ：。油罐所受《的，。地，震作用包《括罐体重量》产生的惯性力—和，储液的动液压力【两部分而动液压【力又可分短周—期，的脉冲压力和长周期！的液体晃动的对流压！力国内外规》范对油？罐地震作《用均：。按地：震反应谱理论计算具！体方法有 》 ：    — （1？） API 650！附录：E将罐体《惯性：力、脉冲压力和对流！压力的最大值叠【加此：法，将不同时出现—的短周期地震作用】和长周？期地震作用》。相叠：加显然偏《于保：守，  【   （2》） JIS B 】8501认》为罐液耦联振动（】产生脉冲压》力）的基本周期在0！.，1s～0.5s由加！速度：。型地震所激发；液面！。晃动（产生对流压】力）的基本周期在3！s～13《s是由远震的位【移型地震《所激：发；：两种地震反应不会同！时发生故分别计【算脉冲压力与对流压！力各与？。罐体惯？。性，力叠加后分别进【行抗震强《度验算 ！    （3—） 我国工业设备抗！震鉴定标准认为【由大量计算结果【统计得出的罐—体自重惯性力仅【为动液压力的1【。％～5％为简化【计算可以《。。忽略罐体自》重，惯，性力又因地》。震加速度《的，卓越：周期在1s以内经】试，验证明在现有记录的！地震：。条件下所激发—的液面晃《动对流压力》极小故仅计》算脉冲压《力而不计算晃动【压力但此《法不适用《容量：大于50《00m3的大型油罐！且此：法，所取：稳定核算的许—。用临界？应力值偏《低 【    （4） 】国内外资料认—为按照？反应：谱理论不同周期的】地震反应分量最【。大值可采用分量【的平方和开方—（S：R，SS）法《。求得总的反》应即 【。 ？ ：    》 式：（27）是将脉【冲压力分量和—对流量压力分—量采用？平方和开方（S【R，SS）？法组合并经简化而得！ ， 》 ，   根《据以上结果本规【范，采用式？（D.？3.：7-：1） —     式（】D.3.《7-1）中各项系数！的确定原则分析如】下 ：。     ！1） 地震影响系数！α —   ？ ， 地震？影响系数α为动【力系数β与地震系】数，。k的：。。乘积储油罐》的地震动力系数【只在底部《固，定的时候才有—。。理论解而且只对【应于n＝1的梁【式振动加州大学C】lo：ugh？等对0.02阻尼】比，采用实际反》应谱计算时动力【系数β取为4.3】而日本抗震规范【取β为3对于自由】搁置的？油罐在？地震作用下的运【输，系数采用上述—数值是否合》适目前只有通过试验！得出：我们在5《m×5m的》振动台上进》行，了，500？0，0m3和30—00m3两个油罐模！型振动？试验：分别输？入EICent【ro：地震：波，人，工模拟地《。震波和？正弦：共，振，三波试？验综合？反映了？罐壁多波变形、【水的阻尼、环梁【及地基翘离等因【素的影响试》验得出的动液压【力大体为刚性—壁理论的动液—压力的2倍（即β】＝2）因此本—规，范用：刚性壁动液压力【作，。为基准应该乘—以2因为《油罐耦联振动—周期为？0.3s左右—对不同场《地，的，。相应动力系数—。β为：2～2.《25由于推荐—。的反：应谱动力《系数：最大值βmax【×为2.25与【试验结果接》近考虑到《与原储油罐抗震标准！的延续？性所以仍借用—反应谱概念取—βmax＝2—.25又因为试验结！果β＝2已包—括，水的阻尼影响在内】所以反应《谱中小？于5Tg短周期部分！不再进行阻尼—修正 【     》2） 罐体影响系】数Y1 —     引入！Y1：是考虑罐壁》惯性力的影响—。罐壁质量约》为罐内储液》质，。量的1％～5％【平均为？2.5％试验结【。果表明罐壁顶部的反！应加速？度常为地《面，加速度的8》倍～1？0倍即动力系—数比储液动力系数β！＝2大3倍～4【倍，使罐体惯性》力影响为4×0.0！25即可达到动【液压力的1》0％左右故取Y1为！1.10 》。 ：    — 3） 综》合影响系数》Cz 】    《。从小模型罐的屈【曲试验中发现罐的】失稳主要由n＝【1，梁式分量控》制在大振动台—试，验中：得出动？液压力虽然为2倍】的刚性壁动》液压力但其中n＝1！的梁式分量》约占总量《的3：0，％，～50％即n＝【1，的，。分量为60％～【100？。％的刚性壁动—液压力所以式—。（D.3《.7-1）中—应，使CzY《。β＝1即设计动液】压力不宜《小于刚性《的动液压力故—本规范取Cz—为0.4 》 《。。  ：   4）》 动液系数Fr 】。     ！工程上刚性壁动液压！力计算一般》。均采用Ho》usne《r近似理论公式该】方法考虑到油—罐及其？储液的两种反应形式！。罐壁和罐《顶加上一部分—储液与罐壁》一起作一致的运动通！常称为脉冲压—力；储液自身—的晃动称为》对流：压力Fr《曲线是根《。。。据Hous》ner推导》并被API —65：0，等，规范广泛采用的即】参加：脉冲作用《。的罐内储液等—效质量m在各—种罐体直《径D与最《大，允液高度Hw的【不同比值情况—下和罐？内储液总质》量的比值F》r值是？按，下列公式确定的 ！。  》   当《充液高？度Hw和半径的【比值：小于1.《5时 》 ！    当充液高度！Hw与半径》的比值大《。于1.5时就脉【冲压力而言》Housn》er：方，法是将罐体下部【。深度低于1.—5倍半径的储液当】作刚：体来：考，虑即设？想从储液上》表面到深度为1【。.5倍半径》处有一刚性》水平薄膜把储—液分成上《、下两部分》液体的运动只—限于上部分而下【部分液体如刚—体一样固定在罐【。。。壁上不发《生流动此时 — 【 D.3.】。8，  由式（D.3.！。7-1）求出了总】水平：地震力后《需要确定总水—平，地震：力，的作：用，高，度才能？求出地震作用弯【矩API 6—50采用《Hous《ner？刚性壁理论分别计】。算晃动和《脉，冲两种等价质量的】作用高度油罐的脉】冲动液压力》。重心对于国内大【。部分：储，罐在时接近》于0.？3，75：HwJIS》 B 850—1中：将该：重，。心提：高到0？.42Hw》至0.4《6Hw之《间我国工业设—备抗震鉴定标准【由于：规定动？液压力在罐壁沿液面！高度：均匀分？。布合力作用点于1/！2液面高度即H【w/2按壳、液耦】合振：动理论根据有限元法！计算的脉冲动液【压力沿？高度近似于高次抛】物，。线分布重心位置距底！部为0.44—Hw按梁的理论用】解析法得出各种罐的！动，液压：力合力点在（0.4！4～：0，.，5）Hw之间与模】型试验结果极接【近，为了简化计》算本规范《采用了0《.45Hw作为总】水平地？震作用的合》力点高度 — ： D.3.9  ！Ho：usn？e，r根据理想》流体的条件导—出了晃动《波高h？的公式经C》lough修正【后，为，hv：＝α1R后来—美技术情报司T【ID 702—4在应用时又—改变成 》 ！   ？  式中hv一【一，液，面，晃动：波高（m）；— ：     】    《  α1地震影响】。系数；？ 《      【     H储液高！度（m）《； 》       】    D罐—直径（m）》； 》       】    Ts—储液晃？动基本周期（s【） —     日本标】准钢制焊接油罐结构！JIS B —8501中规定【液面：晃动波高为 【 》 ：  《   该标准中选】。取，速度谱段进行波高计！算并且取速度谱值为！100？cm/s —     】编制原规范时—采用势流理论并【考虑流体黏性影【响后导出液面—晃动波高h》v为 —  ？。   当采用反应】谱理论计算波高时α！1由加速《度反应谱查出 】     由！于本规范《中反应谱对应的【阻尼比？为5％而晃》动阻尼比为0.【5％随？着，阻尼减少、地震【反应加大故应—修正：日本及美国的设备】抗，震标：准，中规定的《修正系？数见表28 】 【 ：    1985】年9月18日墨西哥！地震记录分析表明随！不同土壤而异—。。的阻尼？修正系？数为1？.7～2.3— ？     本】条，在计算储《液晃动波高》时随着？阻尼：减少至0.00【5而乘以《系，。数1.79》即， ！ 本《次修订将罐内液面】晃动波高《公式：修改为h《v＝1.5ηαR】增加了罐型系数【η0本规范在计算液！面晃：动，。波高时对于浮顶油罐！取η＝0.》8，5对于？固定顶油《罐取η＝《1.0 ！    现行行业】。标准常？压立式储《罐抗震鉴定技术【标准SY 40【64-93在条【文说明中指出“试】验结：果证明在长》周期晃动《时浮顶随液》面，晃动储？液的晃动波高在有】浮顶时约为无浮顶时！的5：0，％”所以对有—。浮顶的油罐在计算液！面晃动波《高时取系数η＝0.！85是？有试验支持》的当不考虑罐型系数！时本规范《的液面晃动》波高计算值和按A】P，I 65《0附录E计算的重要！性为1的油罐—液，面晃动波高值—基，本一致 》