大型拱顶储罐螺栓球球面网壳顶的施工安装技术

曹建鸥

江西雄宇（集团）有限公司，江西南昌 331700

大型拱顶储罐螺栓球球面网壳顶的施工安装技术

曹建鸥

江西雄宇（集团）有限公司，江西南昌 331700

某石化公司港口区重交通沥青项目拱顶和内浮顶储罐安装工程项目的螺栓球球面网壳顶结构，其安装工艺采用在地面平台进行组装的方案。因该方案施工组装方便，避免了高空散装法安全隐患大的缺点，大幅度降低了施工成本，提高了工程施工精度、质量。在简要介绍工程概况、网壳结构特点与安装方案确定、螺栓球球面网壳施工工艺流程的基础上，较详细论述了在螺栓球面网壳施工时，进行放线测量、网壳移动组装平台搭设、网壳专用支座安装、球面网壳组装等的施工步骤，以及进行蒙皮顶板支撑件安装、蒙皮顶板组装等内容。

大型拱顶储罐；网壳顶；地面安装

金属拱顶储罐也称自支撑拱顶储罐，罐顶为球冠形结构，罐体为圆筒形，拱顶中间无支撑，荷载通过其周边支座传递到罐壁上。内浮顶储罐也是采用拱顶罐在其内部增设浮顶而制成的。拱顶储罐有带肋壳拱顶、网壳顶等结构，网壳顶按结构形式划分主要有双向子午线式网壳、三角形网格网壳、经纬型网格网壳，按节点形式划分主要有板式节点网壳、毂式节点（承插式）网壳、焊接节点网壳、螺栓球网壳。传统的拱顶结构储罐采用板式或者板肋式结构，因此当储油罐直径大于32 m时，传统拱顶结构的受力性能、材料用量等方面已经不能适应发展的需要，SH3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》附录四对此也做了明确的规定。

由于双向子午线网壳结构形式对储罐罐壁会产生不利影响，同等用钢量条件下其强度、刚度、稳定性及承载力要小于三角形和经纬形网格网壳；毂式节点（承插式）网壳又属于半钢性节点；板式节点网壳相对于螺栓球网壳而言其含钢量较大，自重大，对储罐强度和稳定性有不利影响，不够经济；焊接节点网壳对网壳结构的焊接应力变形较大，施工难度高，工艺复杂。因此大型拱顶储罐宜采用螺栓球节点的三角形或者经纬形网格网壳[1]。

1 工程概况

广西防城港市港口区年产150万t重交通沥青工程项目203罐区2万m3内浮顶罐的制作安装工程和2万m3石脑油储罐罐顶的安装工程，其储罐的罐顶均采用螺栓球经纬形球面双层铰接网壳结构，见图1，在网壳安装完后再铺设蒙皮顶板。储罐直径42 m，拱顶高5.65 m，网壳的杆件材质均为Q235B碳钢，螺栓球材质为45#钢，采用高强螺栓连接。球壳展开面积为1 485 m2，整个网壳质量36 t，整体网壳以40个专用支座作为支撑[2]。

2 网壳结构特点与安装方案确定

（1）网壳结构特点。第一，网壳顶由网状壳、边环梁、蒙皮三大部分组成。网状壳由钢管杆件和螺栓球连接件组成，钢管杆件和螺栓球由工厂预制；边环梁是罐壁顶部的边沿构件，代替包边角钢；蒙皮由钢板制成，覆盖在网壳表面作为罐顶板，蒙皮与网壳杆件不直接焊接。第二，螺栓球网壳顶由网格状空间杆件系组成的球面经纬形网架拱顶承载顶面荷载。第三，网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较平均，应力峰值小，可以充分发挥材料强度的作用。整体网壳由均匀布置的专用支座固定安装在边环梁上，见图2。

图1 螺栓球经纬形球面双层铰接网壳

图2 网壳专用支座/mm

（2）安装工艺方案确定。根据上述网壳结构特点，确定采用以下安装工艺方案：在边环梁和第一圈壁板组装焊接完成后，所有网壳组装均在地面进行，安装过程不搭设满堂脚手架或高空组装平台。该方案可大幅度降低施工措施成本，减少工期，降低安全风险，施工方便，易于调整安装偏差，能较好地保证施工质量[3-7]。

3 螺栓球球面网壳施工工艺流程

根据上述确定的安装工艺方案，制订了以下施工工艺流程：边环梁顶部放线测量→临时移动地面组装平台的搭设→支座就位固定→网壳环形单元格第一榀组装、偏差测量→网壳环形单元格每榀依次组装、偏差测量→网壳组装完成、总体检测→蒙皮顶板支撑件安装固定→蒙皮顶板组装焊接→蒙皮封板组装焊接→竣工验收。

4 螺栓球球面网壳施工

4.1 放线测量

网壳安装前测量罐顶边环梁圆周直径和罐壁垂直度偏差，以便根据边环梁误差的实际情况来调整网壳支座节点的位置。根据实际检测数据和网壳的设计图纸，在边环梁上确定好网壳支座轴线的分布和位置，保证网壳支座安装精度在设计要求的范围内。

4.2 网壳移动组装平台的搭设

在网壳安装前，应搭建完成移动组装平台，移动平台的搭建应符合有关安全规定，并满足安装要求。脚手架的高度应随网壳矢高的变化而变化，由边缘至中间逐渐升高，组装平台距网壳节点垂直高度以0.7～1.0 m左右为宜。

4.3 网壳专用支座安装

（1）所有网壳构配件均为工厂模块化生产，构配件到货后，应对材料进行进场前检查，所有构配件规格、数量、质量等均应符合设计图纸，按编号分类存放，做好半成品保护。若构配件产生变形，应进行矫正。

（2）根据在边环梁顶部放好线的位置，把专用支座安装固定在边环梁顶部，临时点焊。

（3）所有专业支座安装放置完成后，再进行位置检验测量，调整位置偏差，直至符合设计要求。

4.4 螺栓球网壳组装

（1）螺栓球网壳的组装采用地面散装法，在搭建好的移动组装平台上进行。网壳的组装应由下而上、由圆周向中心进行，局部凸出部分不得多出两圈。网壳在组装过程中应当采取调整临近节点高差的方法，使杆件安装能顺利进行。

（2）网壳的组装应先安装靠近专用支座的外圈第一榀环形网壳，且先安装下弦一榀网格，然后依次为腹杆和上弦杆，边安装边测量定位，如果中间发生杆件放入困难的情况时，可用千斤顶微顶网架下弦球进行调节后放入。安装时应垫实下弦球，确保下弦螺栓球节点不产生位移，同时边安装边用全站仪对各控制节点进行测量定位，见图3。在进行每一个网壳经纬型单元格组装时，检查杆件和螺栓球有无错用，抽检部分单元网格尺寸，做好记录，检查无误后形成整体网架，并用临时支撑固定。

图3 螺栓球节点

（3）第一榀环形网壳全部组装完成后，按规范对第一榀网壳进行自检，测量几何尺寸和挠度值并做好记录，检验合格后把所有专用支座焊接牢固，第一榀网壳形成整体刚度后，再拆除临时支撑，见图4。

（4）外圈第一榀环形网壳组装完成后，再由圆周向中心依次按照上述工艺进行每一榀的环形网壳组装，直至完成，见图5。安装过程中注意观察和测量网壳造型几何尺寸，控制对接位置的正确性，减少网壳安装累积误差，见图6。

（5）整体网壳拼装完成后，组织质检人员对各个螺栓球连接处的高强螺栓逐个检查拧紧程度。采用全站仪进行网壳整体挠度测量，挠度值指标应符合网架规程要求和设计值，待网壳顶工程安装完毕后报请有关部门验收合格后，方可进行蒙皮顶板安装。

图4 第一榀环形网壳

图5 整体网壳组装

图6 螺栓球球面网壳剖面/mm

5 蒙皮顶板安装

5.1 支撑件安装

将上弦螺栓球的帽头安装在螺栓球的工艺螺栓孔里，然后把蒙皮顶板支撑件焊接在帽头，见图7。在帽头杆件上找出弧度，以方便蒙皮顶板安装。若螺栓球之间跨距过大，应在杆件上加焊支撑件，以免蒙皮顶板下沉，达不到蒙皮顶板所需要的弧度。

图7 蒙皮顶板支撑件/mm

5.2 蒙皮顶板安装

（1）蒙皮周边与支座边环梁之间应焊接封板，外表面应沿周边进行连续角焊，见图8。

图8 蒙皮与封板安装示意/mm

（2）为保证蒙皮板成型度，每根网壳蒙皮顶板支撑件对蒙皮板的支承点应不少于3点。

（3）蒙皮板搭接宽度宜不小于5倍的板厚，顶板外表面采用连续角焊缝，焊缝应在搭接处的上方，内表面不予焊接。蒙皮板焊接应采取防变形措施。

（4）蒙皮板的搭接原则是：低位置的板搭在高位置板上面；蒙皮不允许与网壳杆件进行任何型式的焊接。

（5）罐顶开口应避开网壳杆件所在的位置。

（6）罐顶蒙皮板宜采用人字形排版。罐顶蒙皮板厚度宜采用4～6 mm厚的钢板。

（7）对于罐顶蒙皮的局部凹凸度，用弦长为2 m的样板测量，间隙不宜大于25 mm。储罐蒙皮顶板结构见图9。

图9 广西防城港市港口区储罐的蒙皮顶板结构

6 结束语

螺栓球网壳顶结构因为其自重轻，工厂化预制加工程度高，质量可控，利于成批、规模化生产加工，组装方便，后期几乎不用维护，因而在大型油气拱顶储罐中得到了广泛的应用。广西防城港市港口区年产150万t重交通沥青工程项目203罐区2万m3内浮顶罐的制作安装工程和2万m3石脑油储罐罐顶的安装工程，其螺栓球网壳顶结构施工工艺因采用在地面平台进行组装，因而施工组装方便，易于调整安装偏差，避免了高空散装法安全隐患大的缺点，大幅度降低了施工成本，较好地保证了工程施工精度、质量。

[1]黄峰.网壳拱顶在大型固定顶储罐中的应用[J].南京工业大学学报（自科版），2000，22（3）：39-42.

[2]卢高峰，王琪.螺栓球网架结构施工技术[J].价值工程，2015（ 6）：133-134.

[3]甄泽炳.大跨度空间螺栓球钢网壳穹顶安装技术 [J].施工技术，2012，41（2）：13-16.

[4]张屹世.防侧倾固定装置在大型储罐拆除施工中的应用[J].石油工程建设，2017，43（2）：58-60.

[5]陈晖.有效缩短大型LNG全容罐建造周期的可行做法 [J].石油工程建设，2012，38（5）：24-28.

[6]周炜.2万m3拱顶罐电动机械化完全倒装安装方法 [J].石油工程建设，2012，38（5）：33-35，38.

[7]冯雷.1万m3拱顶储罐移位方法与技术 [J].石油工程建设，2010，36（6）：61-64.

Construction of bolted spherical reticulated dome in large vault storage tank

CAO Jian'ou
JiangxiXiongyu （Group） Co.，Ltd.，Nanchang 331700，China

Bolted spherical reticulated dome is used in the installation project of vault storage tank and internal floating roof tank in a certain petrochemicalcompany.The assembly of the bolted sphericalreticulated dome is implemented on a ground platform， which has the advantages of easy construction， avoiding potential risk in aerial work， greatly reducing construction cost and improving construction accuracy and quality.This paper introduces briefly the installation project，structural features of the spherical reticulated dome，installation scheme and construction process flow determined，then illustrates concrete construction steps including surveying and setting-out， work platform setting， special supports installation of the spherical reticulated dome，assembly of the spherical reticulated dome，supports installation of the dome coverplates and assembly of the dome coverplates.

large vault tank；reticulated dome；installation on ground

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.06.018

曹建鸥（1977-），男，江西南昌人，2016年毕业于中南大学工程造价专业，现从事设备制造和安装、石油化工建设、钢结构安装、管道安装等工作。Email：329064884@qq.com

2017-06-07