耐震設計規範に基づく原油貯蔵タンクの構造強度解析

原油貯蔵タンクの耐震設計は、GB/T 50761-2018とAPI 650の二重基準に従い、「弱頂-強壁-柔軟底」の構造理念を採用する。タンク頂部は球冠形ドーム設計（曲率半径1:0.8～1.2）を採用し、±15°の弾性変位を許容する。タンク壁は可変断面筒体（壁厚30mmから8mmへ段階的に減少）を採用し、円周方向溶接継手重ね合わせ率を≤25%とする。基礎設計には、アンカー係数（≥0.785）と浮き上がり係数を導入し、地震作用下での軸圧座屈と全体的な転倒に抵抗する。

強度解析は、次の3つの側面に焦点を当てる。1）耐震計算は多段階の防御を採用し、底部のタンク壁の軸方向圧縮応力はσ≤0.9fy（fyは材料の降伏強度）を満たす必要がある。2）スロッシング波高の計算は、タンク形状と地震スペクトルの特性を考慮し、液面衝撃による浮き屋根の故障を回避する。3）重要なノードは有限要素シミュレーションを使用して、耐風リング（間隔≤3m）と補強リングがまれな地震下で座屈安定性を検証する。

実際のプロジェクトでは、ある沿岸貯蔵タンクエリアは、耐震設計を最適化することで、マグニチュード7の地震に耐えることに成功し、タンク本体の最大変位を0.15D以内（Dはタンク径）に抑えた。従来の設計と比較して、鋼材の使用量を12%削減し、API 650とGB 50341の耐震性能要件を総合的に満たし、耐用年数を30年に延長した。