水平地震作用下储液罐的简化分析及基底隔震研究

摘要

大型固定顶储液罐在地震激励下的动力性能及基底隔震研究仍是结构分析中的重要课题。目前，在工程设计及理论分析中仍需解决的问题有：一方面是在结构分析设计中，往往忽略上部网壳顶盖与下部罐体的协同工作性能，导致结果难以反映出结构的实际情况；另一方面是Haroun-Housner模型过于简化，只能从地震总响应角度来评价隔震储液罐的减震效果，不足以反映结构的真实响应。
　　 针对以上问题，本文首先基于附加质量法，考虑液体对流分量和脉冲分量，建立了储液罐三维简化的附加质量模型。通过分析比较相同水平地震激励下、不同高径比储液罐的Haroun-Housner模型、附加质量模型和流固耦合模型，来验证附加质量模型的合理性。然后针对某大型固定顶储液罐，初步分析了网壳顶盖在不同径向连接刚度下的稳定性能，进一步研究了网壳顶盖的水平地震响应，探讨了下部罐体、上下部径向连接刚度等因素对网壳顶盖动力性能的影响。最后在附加质量模型的基础上，基底引入FPS隔震支座，从罐壁变形及受力性能角度，系统地研究了基底隔震储液罐在不同场地条件下的非线性地震响应。
　　 通过以上分析，可以得到以下结论：1、储液罐Haroun-Housner模型与流固耦合模型的结果有较大的偏差，而附加质量模型较好地吻合了流固耦合模型的结果。2、上下部协同工作性能对网壳顶盖的整体稳定性及动力性能影响较大。3、FPS隔震支座对大型固定顶储液罐的地震响应起到了很好的控制作用，有效地控制了液体的脉冲运动，避免罐壁发生屈曲破坏，但可能会放大液体的对流运动。4、隔震前，可以忽略液体对流分量对储液罐地震总响应的贡献，而隔震后不能忽略。5、不同的场地条件下，基底隔震储液罐的减震效果不同。