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随着世界石油储罐大型化的发展和我国战略石油储备基地的建设,成品油储罐上原有的板肋式固定顶结构已经表现出明显的不足,因此在石油化工储运系统中,借鉴土木工程中大型场馆的网壳顶结构,在越来越多的成品油储罐上开始使用各种形式的钢制和铝制网壳顶。虽然钢制和铝制网壳顶结构形式在近代大型体育场馆屋顶结构已经有成熟的理论和设计经验,但如何应用于大型储罐还存在很多技术问题,如网壳顶和罐壁如何连接就是一个很关键的问题。课题来源于中石油工程建设公司科学研究与技术开发项目“大型储罐拱顶网壳结构研究开发”,主要任务是研发一种可用于大型储罐网壳顶与罐壁连接的支座结构,以使网壳顶更好地应用于储罐。完成的主要工作为:(1)自主提出并设计了一种可用于大型储罐网壳顶与罐壁连接的新型支座结构,详细阐述了其具体结构、工作原理、特点及材料选用建议等。并根据用户提供的储罐尺寸和设计参数,确定了拟分析的网壳顶结构尺寸及其计算工况。(2)对网壳结构整体模型开展了有限元分析。建立网壳顶独立模型和网壳与罐体完整模型,分析三种不同支座结构对网壳性能的影响规律,结果表明新型支座结构对网壳最有利,使其综合性能达到最佳。(3)提出了一种网壳简化分析模型。通过比较网壳顶独立模型和网壳与罐体完整模型的分析结果,得知在分析储罐网壳顶力学性能时不能忽略罐体的协同作用。为了既能考虑罐体的影响,又能简化建模过程,便于工程推广,提出一种考虑罐体径向刚度的网壳简化分析模型,并通过计算初步验证了该简化分析模型的可行性。(4)采用子模型法对支座结构进行了数值模拟分析。建立新型支座结构的子模型,从网壳结构整体模型分析结果中提取出支座杆件的轴力和弯矩,并将该轴力和弯矩施加在子模型上,对支座结构开展了有限元分析;同时,在该新型支座初始尺寸的基础上,利用Design Explorer优化设计模块进行优化设计,通过调整D、d、t1、t2等四个参数,最终确定了支座结构的最优尺寸。