干式气柜在冶金、化工、城市煤气等企业中的节能环保、平衡管网压力作用举足轻重,目前正向大容量、高压力方向发展。现建造的高压气柜有圆筒形和正多边形稀油密封两种。正多边形稀油密封气柜由于在制造、
安装、密封和运行成本上优于圆筒形气柜而得到青睐。虽然我国在引进国外设计资料的基础上已设计和建造了一些正多边形气柜,理论研究的结果多以有限元计算模拟验证,缺乏试验研究。仅编制了施工质量验收规程,国内外至今尚无完整的设计理论和技术规程问世。
针对均匀内压作用下的气柜壳体提出了一种简化分析方法,即考虑角部各构件的变形协调关系,将空间正 n 多边形棱柱壳展开为 n 个相同的互相独立的平面结构体系,再按杆系分析法进行各部件的简化计算,但缺乏试验验证其可靠性。
本文以在建莱钢30 万 m3正多边形气柜工程为背景,对正常工作状态下气柜的外壳进行现场试验检测,通过数据分析,研究柜壳各组成部件的受力特点与工作性能,为深入进行理论研究和简化分析提供依据。
1 工程背景
莱钢 30 万 m3气柜( 图 1) 是大型正多边形稀油密封
储气柜,由 32 边正多边形棱柱外壳、顶盖、底板以及内部活塞等部分组成( 图 2) 。气柜檐口高约 112m,正多边形外接圆直径约 61m,外壳沿高度方向设 6 道环梁。内部活塞与外壳接触位置设有环形油沟,密封稀油密度为 900kg/m3。在正常工作状态下,储气压力不超过 12. 5kPa。气柜总用钢量约为 3000t,其中外壳约2000t,占总用钢量的 2 /3,是承受荷载的主体结构,其结构性能是大型高压储气柜研究的重点。

32 边棱柱形外壳由立柱、带肋壁板和环梁组成。立柱位于正多边形角点处,由 I28 热轧工字钢与导轨板复合而成; 带肋壁板采用 6mm 厚钢板冷弯成单边卷边槽型单元,两端通过连接角钢和连接板分别与立柱的腹板和外翼缘焊接,上下两边沿肋与相邻单元焊接。环梁采用 5mm 厚钢板冷弯成卷边槽型单元,焊于壁板横肋的外侧,设有栏杆,也称为环形走道。壁板、立柱和环梁的连接构造见图 3。