黑龙江省大庆市东北石油大学 曹武朋1 邮编：163318;
摘要：针对地下储罐的抗震问题，国内外学者进行了大量的研究。本文结合目前地下储罐的发展，对后续地下储罐的研究工作提出了建议，具有一定的参考价值。
0 引言
随着经济的飞速发展，越来越多的石油、煤炭等一次性能源被消耗，在造成能源剧减的局面的同时，环境污染问题也接踵而来，因此人们迫切需要一种清洁、高效、可再生的资源，天然气无疑是首选。随着我国能源需求的变化，液化天然气( LNG) 使用比重在2020将达到 10%，对LNG储罐等存储设施的需求日益迫切。地下储罐结构极限容量更大、抗震性能好、受风载和泄漏影响小，其研究及工程化成为储罐结构未来的发展趋势。液化天然气具有低温性、易燃易爆性，在地震发时生储罐容易破坏，易造成重大事故；目前对于地上储罐的抗震方面的研究已经有所成就，但是目前国内的LNG储罐全部为地上罐，地下罐(包括半地下罐) 尚无应用先例，学界相关研究不够充分，因此对于地下储罐在地震作用下的动力响应研究是很有必要的。
1国外地下储罐的抗震发展情况
国外对于地下储罐的研究比较早，我国周围的日本和韩国两国建立了世界上较早且较大的地下储罐。LNG于1969年被引进日本。东京煤气根岸工厂建设的容量为1万KL的LNG地下储罐是日本地下储罐的出发点。从那以后，地下储罐将LNG这一极低温液体（零下约162℃）储藏在地下，在设计及施工方面出现了很多技术课题。关于设计，1978年汇总了LNG地下式储罐方针，2002年修订为导入了性能设计体系的方针，并谋求合理化[1]。
滨田正则[2]等人为了求出地下储罐在地震时的动态特性，对地下储罐在地震时的加速度、变形等进行了实际测量。根据得到的观测结果，提出了着眼于周边地基位移差的解析模型，并且通过比较地震观测的结果和数值计算结果，对其妥当性进行了探讨。斋藤悦郎[3]考虑了有限元法在地下储罐群的应用。研究3台直径60m级的地下罐串联组设时罐间的动态相互干扰效果，以不同罐间距离为参数，相等的输入加速度产生的1台罐的响应量为基准，采用有限元法 进行了研究，得出了不同地下储罐群间距在地震作用下的不同动力响应。森肇[4]等人设置数目较多的LNG地下式储罐为中心，阐述了地下储罐抗震设计的现状，同时，实际地震的同时介绍从观测中得到的见解等。后藤贞夫[5]等人研究了承5.5万吨荷载的地下储罐穹顶的开发设计及其力学性能，表明了地下储罐罐的穹顶越扁平，挖掘越少，产生成本优势。 并且做了模型实验，通过非线性分析及现有的设计法确认RC穹顶的安全性，得到RC穹顶的上升跨度(高度/直径) 比为以往地下罐的约1/6。岡井大八[6]等人对于近海岸的对于断层处的LNG罐和地下LNG储罐进行地震响应分析，为之后的断层处的地下储罐的设计提供了理论依据。渡边伸和[7]等人通过分析性地验证RC构件相对于刚性连接部的应力集中的行为，实现了刚性连接结构。土屋智史[8]等人通过3维非线性解析的方法再现了由LNG地下容器群和周边地基构成的全体容器场地震时的响应，将多个储罐群的相互作用和地震时的加速度响应与现场实测结果进行了对比讨论。并且对双水平地震动进行非线性响应解析，计算LNG地下容器群的变形和损伤状态，进行最终极限状态的结果进行分析，使得结构安全性得到了一定确保。高桥智彦[9]等人对于LNG地下储罐，在根据施工时的程序设置条件之后，将从施工时到服役后约100年的地震输入等一系列长期行为集成到三维。通过耦合分析进行估计，并检查是否存在裂纹以及对骨架的损坏。集中评估与运行时的温度应力，LNG封装后控制冷却温度（冻结线），长期运行期间的水分传递以及地震作用有关的行为，以评估实际结构的行为。目的是在时间轴上进行更精确和连续的评估。这项研究再次证实了传统方法的有效性，并期望多尺度综合分析技术不仅可以用作设计验证的工具，而且可以在将来用于维护。
2国内地下储罐的发展
我国从70年代也开始致力于储罐的抗震工作。蔡国琰等人对储罐进行了地震作用下水弹性分析和结构分析[10]。仇伟德等人[11]对自由液面的刚性旋转储油罐在水平地震波作用下的液体晃动作了有限元数值分析，证明了 Housner 模型具有非常高的准确性。甘文水[12]等运用Haroun 方法对拱形顶储罐的自振特性和在地震动力作用下的反应情况，以及在水平地震作用下的稳定情况作了详细的研究分析。周敏[13]在计算机上运用数值模拟方法成功地对固定在刚性基础之上的柔性储罐进行了非线性的地震动力作用分析。孙建刚[14]通过有限的环形单元以及能量法，推导出了储罐液体关于振动的方程，成功地计算出了储罐内液体振动的固有频率。而以项忠权为领导的研究课题小组在储罐抗震方面的研究最为显著，他们的研究水平已经达到了一个相当高的水平，他们的许多研究成果还被我国储罐抗震方面的标准所采用[15]。
3.地下储罐的发展趋势
能源的安全储存对于我国的发展十分重要，所以对于储罐研究很有必要。本文通过对地下储罐的发展进行综述，得到以下结论并对其未来的发展趋势进行分析：
（1）目前我国对于地下储罐的发展起步较晚，并且都是针对卧式储罐，未来应该对立式储罐进行研究，立式储罐通常结构都较大，更适合储存大量能源介质。
（2）国外对于地下储罐抗震从单一储罐研究到了储罐的群响应，我国对地下LNG储罐的研究也应该沿续这个模式，但是目前我过对地下储罐抗震问题研究太少，未来应结合相似试验和数值模拟的方法对地下储罐、储罐群进行研究。
4参考文献
[1]永島三雄，土屋雅徳，浅田素之．LNG地下タンクの施工最適化への取組みとその定量的評価[A]．土木学会論文集,2009,65(4):p.434-447
[2]滨田正则，泉裕光，横山正义.地下タンクの地震観測と数値解析[A]．地震工学研究発表会講演概要論,1976,14:p.121-124
[3]斋藤悦郎.3次元有限要素法を用いた群設地下タンクの動的挙動について[A].地震工学研究発表会講演概要論,1981,16:p.261-264
[4]森肇，高桥幸重，小山和一夫.地下貯槽の耐震設計[J].安全工学,1982,21(6):p.394-401
[5]后藤贞夫，雅文中野，亨泽等.世界初の埋設式LNG地下タンクの開発と建設[J].コンクリート工学，1997,35(2):p.18-25
[6]岡井大八，小川安雄，藤田裕介等.断層解析入力地震動 による内陸堆積盆地 内の地下式LNGタンクの動的挙動[A].地震工学研究発表会講演论文集，2001,26:p.1057-1060
[7]渡辺伸和,遠藤秀彰,安雪暉等.非線形解析のLNG地下タンク構造性能照査への適用[A].土木学会論文集,2003,2003(742):p.87-100
[8]土屋智史,千々和伸浩,原田光男等.近接するLNG地下タンク群と地盤で構成されるタンクヤード全体の3次元動的応答解析[A].土木学会論文集A1（構造?地震工学),2015,71(3):p.429-448
[9]高橋智彦,高坂理紗,米津薫.マルチスケール統合モデルによるLNG地下タンクの熱-水-力学応答連成解析[A].土木学会論文集E2（材料コンクリート構造）,2019,75(2):p.125-141
[10]蔡国瑛，曲乃泅，赖国璋.贮液罐结构水弹性抗震分析[J].大连工学院学报，1979(3):86-100
[11]刘勇.水平与竖向地震激励下储液罐的动力分析[D].浙江:浙江大学，2007
[12]甘文水，乌日瑞锋，曲乃泅.地震作用下储油罐的动力和稳定分析[J].地震工程与工程振动，1985, 5 (4) : 73 -790
[13]周敏.储液容器非线性动力分析[D].清华大学博士学位论文.1989
[14]孙建刚，郝进锋，张云峰.储油罐液一固偶联振动固有特性有限元分析[J].大庆石油学院学报，1998, 22 (3) :96-112
[15]项忠权，李清林.立式储罐抗震[M].北京:地震出版社.1990