一种球罐装置及其支撑结构，该支撑结构包括：多个第一拉杆；以及多个支撑组件，包括支柱基础、从所述支柱基础向上延伸的两个支柱以及两头分别连接所述两个支柱的第二拉杆；其中，多个支柱基础呈圆环均匀布置，每个支柱基础上的两根支柱的顶端分别向与该支柱基础相邻的两个支柱基础的相靠近的方向张开，所述支柱向背离所述圆环的中心的方向倾斜，第一拉杆和第二拉杆均水平设置，多个第一拉杆分别设置在每相邻的两个支撑组件之间，第二拉杆的两端分别连接相邻两个支撑组件中相互靠近的两个支柱。支撑结构能够更好的起到在风载荷和地震载荷下稳固支
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 112648533 A (43)申请公布日 2021.04.13 (21)申请号 0.6 (51)Int.Cl. F17C 13/08 (2006.01) (22)申请日 2020.12.28 (71)申请人 中国石油工程建设有限公司 地址 100120 北京市西城区六铺炕6号 申请人 中国石油天然气集团有限公司 北京迪威尔石油天然气技术开发有 限公司 中国石油集团工程设计有限责任公 司 (72)发明人 崔振宁冯义浩吴家祥李肖蔚 秦黎郭树平苏灵君董磊 占双林邓海军 (74)专利代理机构 北京安信方达知识产权代理 有限公司 11262 代理人 龙威壮龙洪 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (54)发明名称 球罐装置及其支撑结构 (57)摘要 一种球罐装置及其支撑结构，该支撑结构包 括：多个第一拉杆；以及多个支撑组件，包括支柱 基础、从所述支柱基础向上延伸的两个支柱以及 两头分别连接所述两个支柱的第二拉杆；其中， 多个支柱基础呈圆环均匀布置，每个支柱基础上 的两根支柱的顶端分别向与该支柱基础相邻的 两个支柱基础的相靠近的方向张开，所述支柱向 背离所述圆环的中心的方向倾斜，第一拉杆和第 二拉杆均水平设置，多个第一拉杆分别设置在每 相邻的两个支撑组件之间，第二拉杆的两端分别 连接相邻两个支撑组件中相互靠近的两个支柱。 支撑结构能够更好的起到在风载荷和地震载荷下稳固 A 支撑球罐，减少变形量的作用。 3 3 5 8 4 6 2 1 1 N C CN 112648533 A 权利要求书 1/1页 1.一种采用倾斜的V形支撑组件支撑球罐的支撑结构，其特征是，包括 多个第一拉杆；以及 多个支撑组件，包括支柱基础、设置在所述支柱基础顶部的支柱底板、从所述支柱底板 向上延伸的两个支柱以及两头分别连接所述两个支柱的第二拉杆； 其中，多个支柱基础在球罐本体的下方呈圆环均匀布置，每个支柱基础上的两根支柱 的顶端分别向与该支柱基础相邻的两个支柱基础的相靠近的方向张开，所述支柱向沿球罐 本体的径向向外的方向倾斜，第一拉杆和第二拉杆均水平设置，多个第一拉杆分别设置在 每相邻的两个支撑组件之间，第二拉杆的两端分别连接相邻两个支撑组件中相互靠近的两 个支柱。 2.依据权利要求1所述的支撑结构，其特征是，同一支撑组件上的两个支柱的顶端之 间的距离大于这两个支柱的底端之间的距离。 3.依据权利要求1所述的支撑结构，其特征是，所述支柱与支柱基础所形成的圆环的 切线方向之间具有一个锐角，支柱与多个支柱基础所形成的圆环的径向向外的方向之间具 有一个锐角。 4.依据权利要求1所述的支撑结构，其特征是，第一拉杆连接于支柱的下半段，第一 拉杆连接于支柱的上半段。 5.依据权利要求4所述的支撑结构，其特征是，每个支柱上均设置有第一支耳和第二 支耳，所述第一拉杆的两头分别连接在两根支柱的第一支耳上，所述第二拉杆的两头分别 连接在两根支柱的第二支耳上。 6.依据权利要求1至5中任一项所述的支撑结构，其特征是，同一支撑组件中的两根 支柱的底端相互靠近设置； 支撑组件还包括连接筋板，连接筋板的相对两侧分别连接于同一支撑组件中的两个支 柱的底端。 7.依据权利要求6所述的支撑结构，其特征是，所述连接筋板为V字型的钢板。 8.依据权利要求1所述的支撑结构，其特征是，所述支柱基础由混凝土浇筑而成。 9.依据权利要求1所述的支撑结构，其特征是，所述支柱基础与所述支柱底板之间采 用地脚螺栓连接，所述支柱底板与所述支柱之间采用焊接连接。 10.一种球罐装置，其特征是，包括如权利要求1至9中任一项所述的支撑结构和被 所述支撑结构支撑起来的球罐本体。 2 2 CN 112648533 A 说明书 1/4页 球罐装置及其支撑结构 技术领域 [0001] 本文涉及一种气体或液体介质存储技术，尤指一种球罐装置及其支撑结构。 背景技术 [0002] 工业生产里，储存较高饱和蒸气压的液烃、压缩气体、液化气体时通常使用球罐。 球罐具有承载力均匀，受力条件好，承载容积大等优点。 [0003] 国内外通常使用立式拉撑支柱对球罐进行支撑，支柱一般会用赤道焊接式垂直支 柱，拉杆一般会用可调式与固定式两种。然而该型支柱一直以来存在一些缺点，使得实际支 柱和拉杆几何尺寸的设计都较大。 [0004] 图1为一种现有的球罐支撑结构10，这种球罐支撑结构10用于支撑起球罐14。这种 球罐支撑结构10包括竖支柱12，可调式拉杆13、连接耳板15和桩式基础11。柱支柱12竖直设 置。每根竖支柱12固定在一个桩式基础11上。多根竖支柱12环形布置，竖支柱12的顶端连接 于球罐14。球罐14的赤道16是球罐14外表面上的一个水平圆环。该赤道16位于从球罐14的 顶部到底部方向上的最大直径处。竖支柱12连接在球罐14的赤道16位置，且与球罐14相切 于赤道16。每相邻的两个竖支柱12之间设置有两条可调式拉杆13，可调式拉杆13的两端分 别连接这两根竖支柱12，两根可调式拉杆13交叉设置。可调式拉杆13可以是通过设置在竖 支柱12上的连接耳板15与竖支柱12连接在一起。 [0005] 这种球罐支撑结构10具有如下缺点： [0006] (1)竖支柱的下端连接处的曲率半径变化较大，此处应力高度集中； [0007] (2)竖支柱受到内压膨胀和自重下压双重作用，变形为不规则的S形，极大的降低 了支柱的承载能力； [0008] (3)拉杆长细比过长，经过抗弯计算后直径长度较高； [0009] (4)每根竖支柱都要对应设置一个桩式基础，土建成本高。 [0010] 另一种现有的球罐支撑结构与上述球罐支撑结构10的结构类似，区别在于竖支柱 抵接于球罐赤道的下部的区域，且采用不可调的固定拉杆代替可调式拉杆将竖支柱连接在 一起。交叉的两条固定拉杆通过固定板固定在一起。 [0011] 这种球罐支撑结构具有如下缺点： [0012] (1)竖支柱的下端连接处曲率变化大，同时整体刚性大，加重了最下端应力集中程 度； [0013] (2)竖支柱受到内压膨胀和自重下压双重作用，变形为不规则S形，极大的降低了 支柱的承载能力； [0014] (3)固定拉杆需要极大的抗弯截面，因此粗大笨重，制造成本高； [0015] (4)每根竖支柱都要对应设置一个桩式基础，土建成本高。 发明内容 [0016] 本申请提供了一种采用倾斜的V形支撑组件支撑球罐的支撑结构，可以起到在风 3 3 CN 112648533 A 说明书 2/4页 载荷和地震载荷下稳固支撑，减少变形量的作用。该支撑结构包括： [0017] 多个第一拉杆；以及 [0018] 多个支撑组件，包括支柱基础、设置在所述支柱基础顶部的支柱底板、从所述支柱 底板向上延伸的两个支柱以及两头分别连接所述两个支柱的第二拉杆； [0019] 其中，多个支柱基础呈环向均匀布置，每个支柱基础上的两根支柱的顶端分别向 与该支柱基础相邻的两个支柱基础的相靠近的方向张开，所述支柱向沿球罐本体的径向向 外的方向倾斜，第一拉杆和第二拉杆均水平设置，多个第一拉杆分别设置在每相邻的两个 支撑组件之间，第二拉杆的两头分别连接相邻两个支撑组件中相互靠近的两个支柱。 [0020] 该支撑结构的支柱在支撑球罐本体时，支柱承载的轴向受压荷载转化为侧向抗弯 荷载和轴向受压荷载之和，抗弯荷载上升，受压荷载下降。支柱的失效模式由单纯的轴向高 荷载下的整体失稳转化为较低荷载下的整体失稳加弯曲失效，使支柱受载更为均匀。降低 了支柱底端的应力峰值。因此，该支撑结构能在风载荷和地震载荷下稳固支撑球罐本体。 [0021] 同时，由于每两个支柱设置在一个支柱基础上，这样支柱基础的数量可设为得 较少，土建成本降低，同时也便于控制沉降。支柱轴向压缩荷载小，可充分的发挥支柱抗弯效 果，降低支柱几何尺寸。因内压膨胀产生的侧向荷载由纯弯曲转化为弯曲加拉伸，降低了弯 曲应力的峰值。第一拉杆和第二拉杆只轴向拉应力，能够更好的降低第一拉杆和第二拉杆的直径。 [0022] 在一个示意性实施例中，同一支撑组件上的两个支柱的顶端之间的距离大于这两 个支柱的底端之间的距离。 [0023] 在一个示意性实施例中，所述支柱与支柱基础所形成的圆环的切线方向之间具有 一个锐角，支柱与多个支柱基础所形成的圆环的径向向外的方向之间具有一个锐角。 [0024] 在一个示意性实施例中，第一拉杆连接于支柱的下半段，第一拉杆连接于支柱的 上半段。 [0025] 在一个示意性实施例中，每个支柱上均设置有第一支耳和第二支耳，所述第一拉 杆的两头分别连接在两根支柱的第一支耳上，所述第二拉杆的两头分别连接在两根支柱的 第二支耳上。 [0026] 在一个示意性实施例中，同一支撑组件中的两根支柱的底端相互靠近设置； [0027] 支撑组件还包括连接筋板，连接筋板的相对两侧分别连接于同一支撑组件中的两 个支柱的底端。 [0028] 在一个示意性实施例中，所述连接筋板为V字型的平板。 [0029] 在一个示意性实施例中，所述支柱基础由混凝土浇筑而成。 [0030] 本发明还提出了一种球罐装置，其包括如上所述的支撑结构和被该支撑结构支 撑起来的球罐本体。 [0031] 本申请的其它特征和优点将在随后的说明书里面阐述，并且，部分地从说明书里面变 得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中 所描述的方案来实现和获得。 附图说明 [0032] 附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的 实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。 4 4 CN 112648533 A 说明书 3/4页 [0033] 图1为有关技术中的一种球罐支撑结构的结构示意图； [0034] 图2为本申请实施例中的一种球罐本体的示意图； [0035] 图3为本申请实施例中的支撑组件的结构示意图。 具体实施方式 [0036] 图2显示了本实施例中的一种球罐装置。该球罐装置包含支撑结构2和球罐本体3。 球罐本体3设置在支撑结构2的上方，球罐本体3被支撑结构2支撑起来。这种支撑结构2包括 多个第一拉杆21和多个支撑组件22。 [0037] 每个支撑组件22均包括支柱基础221、支柱底板、两根支柱222和第二拉杆223。支 柱基础221可以是桩式基础，由混凝土浇筑而成。支柱基础221的一部分暴露在地表，另一部 分埋入地底。支柱底板为钢板。支柱底板覆盖在支柱基础221的顶面上。支柱底板与支柱基 础221之间能够使用地脚螺栓连接。支柱222为直条形。两根支柱222从支柱基础221的顶部 伸出。两根支柱222均与支柱底板相互焊接。这样，两根支柱222均被固定在支柱基础221上。 两根支柱222呈V字型布置。两根支柱222的顶端之间的距离大于两个支柱222的底端之间的 距离。支柱222还向背离球罐本体3的一侧倾斜。第二拉杆223为直杆，第二拉杆223水平设 置，第二拉杆223的两头分别连接两根支柱222。第二拉杆223可以是连接在支柱222的上半 段上。 [0038] 多个支柱基础221呈圆环状均匀地分布在地上。相邻两个支柱基础221之间相互分 隔开来。如图3所示，每个支柱基础221上的两根支柱222的顶端分别向与该支柱基础221相 邻的两个支柱基础221的相靠近的方向张开，支柱222与支柱基础221所形成的圆环的切线 方向之间具有一个锐角a。同时，支柱222还向背离多个支柱基础221所形成的圆环的中心方 向倾斜，支柱222与多个支柱基础221所形成的圆环的径向向外的方向之间具有一个锐角b。 [0039] 第一拉杆21水平设置。第一拉杆21的数量和支撑组件22的数量相同。在本实施例 中，支撑组件22和第一拉杆21的数量均为8个。多个第一拉杆21分别设置每相邻的两个支撑 组件22之间。第一拉杆21的两头分别连接两个相邻支柱222组件中相邻的两根支柱222。 [0040] 球罐本体3被多根支柱222支撑起来。支柱222的上端连接球罐本体3的罐板。支柱 222在球罐本体3上的连接点位于球罐本体3的赤道31下方。该连接点的具置能够准确的通过 具体设计中的支柱222倾斜的程度来确定。 [0041] 该支撑结构2的支柱222在支撑球罐本体3时，支柱222承载的轴向受压荷载转化为 侧向抗弯荷载和轴向受压荷载之和，抗弯荷载上升，受压荷载下降。支柱222的失效模式由 单纯的轴向高荷载下的整体失稳转化为较低荷载下的整体失稳加弯曲失效，使支柱222受 载更为均匀。降低了支柱222底端的应力峰值。因此，该支撑结构2能在风载荷和地震载荷下 稳固支撑球罐本体3。 [0042] 同时，由于每两个支柱222设置在一个支柱基础221上，这样支柱基础221的数量可 以设置得较少，土建成本降低，同时也便于控制沉降。支柱222轴向压缩荷载小，可充分的发挥 支柱222抗弯效果，降低支柱222几何尺寸。因内压膨胀产生的侧向荷载由纯弯曲转化为弯 曲加拉伸，降低了弯曲应力的峰值。第一拉杆21和第二拉杆223只轴向拉应力，能够更好的降低第 一拉杆21和第二拉杆223的直径。 [0043] 该支柱222的倾斜角度灵活多变，可根据不同液重和荷载大小的需求，调整倾斜角 5 5 CN 112648533 A 说明书 4/4页 度以使得轴向稳定性和侧向抗弯性能达到平衡，明显降低支柱222尺寸。在各种不同的荷载 组合工况下，均具有广泛的适用性。 [0044] 在一个示意性实施例中，每个支柱222上均设置有第一支耳225和第二支耳226。第 一支耳225和第二支耳226可以是焊接在支柱222上。第一支耳225设置在同一支撑组件22中 两根支柱222相互背离的一侧。第二支耳226设置在同一支撑组件22中两根支柱222相互靠 近的一侧。第一支耳225位于支柱222的下半段上，第二支耳226位于支柱222的上半段上。第 一拉杆21的端部通过第一支耳225连接在支柱222上，第二拉杆223的端部通过第二支耳226 连接在支柱222上。 [0045] 支柱222通过第一支耳225和第二支耳226分别连接第一拉杆21和第二拉杆223，使 得支柱222与第一拉杆21和第二拉杆223之间装配更便利和稳固。 [0046] 在一个示意性实施例中，支撑组件22还包括连接筋板224。连接筋板224为平板状。 连接筋板224。连接筋板224的相对两侧分别连接同一支撑组件22中的两个支柱222。连接筋 板224连接在支柱222的底端。连接筋板224可以是V字结构。连接筋板224与支柱222之间可 以是焊接。 [0047] 连接筋板224将两个支柱222连接在一起，逐步加强了两根支柱222的结构强度。 [0048] 本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本 领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更 多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中 进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情 况以外，任何实施例的任何特征或元件能与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结 合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。 [0049] 本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已 经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定 的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元 件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示 出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利 要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保 护范围内进行各种修改和改变。 [0050] 此外，在描述有代表性的实施例时，说明书可能已将方法和/或过程呈现为特 定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法 或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺 序也是可能的。因此，说明书里面阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此 外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术 人能容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍就保持在本申请实施例的精神和范围内。 6 6 CN 112648533 A 说明书附图 1/3页 图1 7 7 CN 112648533 A 说明书附图 2/3页 图2 8 8 CN 112648533 A 说明书附图 3/3页 图3 9 9
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