湿式气柜钟罩拱顶及立柱屈曲分析

        湿式气柜广泛应用于石油、化工、城市燃气等行业，用来存储气体并维持系统压力恒定，是一种重要的缓冲稳压装置。钟罩是气柜的主要部件之一，它主要由顶板、拱架、立柱、壁板、底圈、上下配重等组成，钟罩含配重的总重量与系统要维持的压力相匹配。钟罩随气柜进气量的多少上下起伏，而内部气体的压力不变，工作原理示意图如图1所示。钟罩的承受的载荷有自重、配重、内压、雪载荷、风载荷、地震载荷、施工载荷等。钟罩在自重、配重、雪载荷、施工载荷作用下存在稳定性问题，设计时需进行稳定性分析。虽然气柜标准f}l给出了设计方法，但仅适用于设计压力小于4kPa，公称容积小于10万立方米的场合。超出这一范围一般需要进行详细的分析计算[fzl。气柜标准对于拱架的稳定性分析是利用解析法计算每一段梁的内力，并判断其是否满足稳定性要求，计算过程复杂，不能得到拱架整体屈曲模态，并无法考虑屈曲模态下原始缺陷对结构稳定性的影响。气柜标准给出了钟罩顶球形拱架总体稳定验算方法，该方法将径向梁与环向梁按厚度及刚度等效为球壳壁厚，根据球壳的许用外压力近似确定拱架的许用载荷。无疑对于小型气柜，拱顶可看做带加强筋的球壳，将径向梁与环向梁向球壳等效是一种可行的方案。而对于大型气柜更为稳妥的计算方法是参照文献将拱架作为网壳进行屈曲分析，而且非线性屈曲分析应在线性屈曲分析所得低阶屈曲模态的基础上以最大跨距的三百分之一为最大原始缺陷进行计算，确定屈曲载荷。气柜标准对内立柱的计算是将钟罩全重、全部雪载荷及上部配重均分到每个立柱上，而后按轴心受压利用折减系数法进行稳定性计算的。然而由于拱顶的存在，拱顶载荷在立柱上不仅产生轴力，还会产生较大的弯矩，使得立柱不再是轴心受压，而是偏心受压。为此，有必要对钟罩立柱、上下带板等进行屈曲分析，进而确定立柱的稳定性。本文对一台公称容积为1200m3，设计压力8kPa的乙炔气柜(图1)的钟罩拱顶及立柱进行了屈曲分析，非线性屈曲分析中考虑的基于一阶线性屈曲模态的原始缺陷，以确保结构的安全。

2钟罩拱顶及立柱屈曲分析有限元模型

2.3屈曲分析有限元计算结果

2.3.2‘立柱屈曲分析有限元计算结果

2.4结构承载能力与稳定性评定