一、需要研究的内容及发展趋势
国际上新建和规划的LNG低温储罐多为特大型储罐，并向20万m³以上的容量发展，我国已建和规划建设的储罐均为16万m³。LNG储罐中储藏着大量低温液体，对地震响应有显著的影响。因此，要减少储罐结构体系的地震响应，提高储罐的抗震安全性，就需解决LNG储罐液固耦合、罐体不同体部相互作用、振动控制系统及土结相互作用等方面的问题。
(1)研究地震作用下罐体与液体相互耦合作用，外罐、保温层、内罐体各结构层的动力相互作用特性。
目前，国外公司LNG储罐设计和我国常规储罐的液固耦合设计理论主要是基于Haroun和Housner的模型，通常忽略罐壁的质量，将其视为柔性偶联状态。但对于LNG储罐而言，其结构有一定的特殊性，按照此理论设计分析储罐时，同实际结构是有一定差异。主要体现为：罐体由多层壁组成，主要有9%Ni钢内层、中间保温层和混凝土外罐壁，其中，钢内层同混凝土壁间又通过锚件相连接，对于LNG储罐罐底而言也是由多层材料组成，其罐体顶部则有穹顶和吊顶。对于如此复杂的罐体结构，其液固耦合设计理论应该考虑多层壁的相互作用问题，而目前已有的理论中并没有涉及这一点。
(2)基于建设场地地震地质特点和地震动特点，研究特大型LNG储罐的合理抗震基础形式。
储罐结构设计的关键点还有其基础形式，目前主要有锚固基础、高桩基础和高桩隔震基础。相较锚固基础，高桩基础则有更多的优点，如避免了LNG储罐低温加热控制，采用自然通风，有效解决了罐底板的变形，但造价较高。
大型LNG储罐的频率范围多集中在2~10Hz，恰好置于大部分地震运动的共振范围内。在建筑物的抗震设计中，允许结构在大震下进入弹塑性状态，利用这种非线性反应消耗部分地震能量，从而抗震设计(强度校核)可以按小震进行。但对于LNG储罐而言，这种设计理念是不可采纳的。目前我国规划建设的特大型LNG储罐项目所在地多为填海造地，软土场地，场地条件复杂，基础采用固结方式的设计方案大部分情况下可能很难满足抗震要求。
为保证地震下LNG储罐的抗震安全性，采用减(隔)震体系是可取的方案。一方面，罐底的隆起在地震时受力机制复杂，且难以避免，而减(隔)震措施可以很好地解决此问题；其次，合理的减(隔)震方案将增强储罐对不同地基的适用性；另一方面，可以减少低温用钢的焊接和避免土地面积的低效利用；最后，减(隔)震技术有可能降低昂贵的LNG天然气储罐基础建设费用。当采用传统的罐底与桩固结的联系方式，大震下桩顶过大的水平力及倾覆弯矩引起的受压侧附加给桩顶压力可能导致桩顶处罐底板抗冲切破坏及桩顶破碎。当采用减(隔)震措施时可以大幅度降低罐体承担的地震作用，从而可以控制桩承担的水平力，保证桩基的抗震可靠性，同时使得罐体在大震下不致出现破损等现象。
由于地震作用是与罐体所在场地的地震地质背景密切相关的，尽管国外已建成了不少工LNG罐体，外方也在国内建设运营了如广东大鹏工LNG罐体，但是这些储罐抗(减)震体系的建设并不可以完全照搬。虽然采用桩基础是可取形式，然而对于20万立方米左右的特大型储罐而言，合理设计的储罐桩基一般竖向抗压能力足够，但水平抗剪承载能力可能严重不足，在SSE水平地震作用下的水平向抗震承载能力不容易达到强度要求，否则可能将使桩直径太大而不科学。
如果采用科学的减(隔)震方案，或许能够有效达到减少地震响应的目的，但如何选择减(隔)震震方案，却具有一定难度。在硬土场地，一般的建筑物和构筑物的隔震效果较好，但对于采用隔震体系的LNG液化天然气储罐在受到脉冲型地震作用时的响应还有待研究。当LNG储罐位于软土场地时，常见的隔震体系发挥的作用可能就是有限的。因此，就需要采用同一般隔震体系不同的方案。而对于不同的场地条件，不同的隔震方案，弹性结构与液体的偶联对隔震体系的影响还需讨论分析。
(3)研究各类基础形式下的罐体三向地震反应特征。
对一般的建筑物来说，设计中很少验算上下竖向地震动产生的作用。这是因为与结构物的自重(既长期荷载)相比，地震产生的上下惯性力较小。LNG储罐由于储存着大量低温液体，在进行竖向激励时，其储液罐的地面的弹性作用和与之相关的液固耦合作用及支撑介质的相互作用对罐体的地震响应产生怎样的影响还不明确；此外采用减(隔)震措施的LNG储罐，对于不同的减(隔)震方案和隔震支座，其受竖向地震动的影响可能有较大的差异，因此LNG储罐在竖向地震动作用下的性能还需进一步研究(包括桩基受力分析及罐体底板受力分析)。
(4)对LNG储罐的液体与多层罐体相互作用问题进行振动台试验研究，对罐体使用不同减震装置进行振动台实验研究。
二、研究需解决的关键科学问题
(1)罐体中的液体与不同材料组成的多层罐体相互作用机理。
(2)罐体的穹顶、吊顶考虑液体影响时的动力特性。
(3)特大型LNG液化天然气储罐采用各种减震支座时的减(隔)震机理及适宜性条件(因为要考虑罐内液面高度的变化)。
(4)LNG储罐罐体(分别考虑附加液体质量、内罐质量、外罐质量、保温层质量、各连接质量等)-隔震支座-高群桩基础共同作用动力特性及简化模型的提取。
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