不同风速时距对储罐计算的影响

周淑娟 （上海建安化工设计有限公司，上海 200437)

赵自强(东华工程科技股份有限公司上海分公司,上海 200233）

立式圆筒形钢制大型储罐在进行风压下罐壁的临界压力计算和风载荷下储罐倾覆稳定性计算时，要引入风载荷数据，如基本风速、基本风压等。国内GB50341所用风载荷数据是以GB50009《建筑结构载荷规范》为基础，而国际上API650、API620规范风载荷公式参数是以ASCE7为基础。这两种规范体系下的基本风速和风压定义实际上有所差异。这就造成了如果根据GB50009定义得到的风载荷数据代入到API650、API620规范相关公式计算是不能得到符合实际的正确结果；反之亦然。本文结合工程实际讲述GB50341在国外项目储罐计算中风载荷数据的处理。

1 基本风速的定义

GB50009下的基本风速可简单定义为：在比较空旷平坦地面上离地10m高度处50年一遇10min时距最大平均风速[1]。

ASCE 7规范下基本风速可简单定义为：以C类地貌（相当于我国规范下的B类地貌）地面离地10m高度处50年一遇3s时距的最大平均风速。

由此可知，两种规范下定义的基本风速区别在于平均风速时距的不同，而标准高度和平均风速时距对基本风速的统计值是有影响的，由此造成完全相同的气象条件下，同一地点测量计算得到的基本风速数据是不同的。

2 时距对基本风速的影响

采用不同的时距就会得到不同的平均风速。时距越小，所记录的风速大幅波动的可能性及波动幅度相对越小，风速瞬时最大值和时距内平均值之间的差值也就越小，因此，时距越大，平均风速的最大值越小。各个国家对时距的规定不尽相同，对不同时距可以通过表1进行近似的换算[2]。

表1 各种不同时距风速与1小时风速的平均比值

由表1可知，时距10min的平均风速与时距1h的平均风速比值是1.06,3s时距平均风速与1h时距平均风速比值约为1.523（插值法得出）。所以以3s时距平均风速和以10min时距平均风速比值λ=1.06/1.523=0.696，即：

对风速单位进行统一（API为km/h，GB为m/s），可将上面公式调整为：

3 工程实例

以在实际设计工作中遇到的案例为例：某公司锦州港罐区项目。此项目业主为外方。业主对储罐的设计数据做出了规定。其中风速按照190km/h考虑。而此风速远远大于锦州当地的气象条件32m/（s115.2km/h）。这样根据 来计算其风压值1.7kpa远远大于GB5009中所查到的锦州当地风压值0.6kpa。

经过对标准规范的详细阅读发现API650中所提到的风速其时距为3（sAPI RP 2A WSD/ASCE 7），而我国GB50009中所规定的风速时距为10mim。由此可以得出不同的时距所求得的平均风速也不同。

空气密度取1.21kg/m3（空气密度因各地海拔高度及温湿度而异，此处相当于1个大气压下，l0℃时的干燥空气密度)。

结果接近GB50009中的600pa。

4 基本风速数据使用的讨论

GB50341中储罐的稳定性计算和抗风倾覆稳定性计算中的相关公式都使用了一个基本的风速基准值，同时也设定了一个风压的基准值。在现场实际条件各异情况下，如罐壁高度较高、现场场地粗糙度类别不是C类、现场在单独的山峰上、业主要求罐体能抗百年一遇的强风等因素都将对储罐设计产生影响。这时计算所得的风压值与基准风压值会有较大的差异，因此，根据现场实际情况对储罐进行针对性设计计算的较为符合实际的结果是非常必要的。

[1]GB50009-2012,建筑结构荷载规范.

[2]NB/T47041-2014,塔式容器.

[3]API650-2012,Welded Tanks for Oil Storage.