储罐超大型化进程不确定因素较多,我国20万方超大型储罐尚处于初步设计阶段,设计标准的可行性尚未得到验证,且由于储备库大多位于沿海地区,超大型储罐更容易发生沉降变形等问题。因此设计20万方外浮顶储罐,研究其沉降特性,对提高我国超大型储罐设计水平,保障我国石油战略储备安全具有重要意义。本文在GB 50341-2014、API 650-2013等规范的基础上,通过变设计点法对罐壁结构进行设计并以应力强度作为评价标准,采用对比分析法获得了符合安全性及经济性的设计方案,完成了20万方外浮顶储罐的设计,具体方案为:内径113m,高度21.1m,共八圈壁板,采用双盘式浮顶结构以及两道抗风圈加一道加强圈的抗风结构,以钢筋混凝土环墙作为储罐基础。通过建立储罐与地基接触的20万方外浮顶储罐模型,模拟并研究了超大型储罐在不同液位下的沉降特性。计算结果表明:随液位的增加,储罐沉降量逐渐增加,沉降曲线从碟形过渡到碗形,当液位达到最高设计高度20m时,沉降量达到最大值71.54mm;储罐底板中心径向55m范围内沉降量最大,由于钢筋混凝土环墙的约束作用,该范围之外沉降量迅速减小,在边缘200mm范围内发生翘曲;罐底最大轴向应力位于大角焊缝附近,从底板中心到边缘呈现增大趋势,罐壁最大环向应力位于第一圈壁板,并随液位增加逐渐向第一道焊缝靠近。采用不均匀沉降模拟方法对20万方储罐罐壁的响应进行了初步分析。计算结果表明:罐体受到不均匀沉降的影响,波峰、波谷处发生凹凸变形,同时由于液位的影响,所受液压越大,向外膨胀的趋势越大,两种效果相互叠加;当在空罐罐壁底部施加单次谐波不均匀沉降时,随谐波阶数的增加,罐壁最大径向位移始终位于罐顶,其值从29mm增加至242mm;当罐壁底部施加固定组合谐波不均匀沉降时,随液位的增加,波峰处第一道焊缝位置的径向位移从-7.5mm增加到56mm,波谷处第一道焊缝位置的径向位移从13mm增加到77mm。