通过几组支柱尺寸的计算结果表明：在支柱横截面积不变，即所用材料重量基本不变的情况下，在随着支柱壁厚的变小（支柱外径变大），支柱稳定性临界载荷变小，临界载荷比变小，支柱稳定性评定结果从“通过”到“不能通过”，支柱稳定性变差。

 

计算结果分析
 

依据 GB12337-2014《钢制球形储罐》和 ANSYS 有限元直接分析设计方法，对 10,000m 3 丁烷球罐支柱稳定性进行了计算。结果表明， 两种方法得出的结论并不一致。依据 GB12337 标准的计算结果表明， 在支柱横截面积相同的条件下，5 组支柱尺寸中支柱越薄的稳定性越好，而有限元直接分析设计法的计算结果表明，在支柱横截面积相同的条件下，5 组支柱尺寸中支柱越厚稳定性越好。GB12337 标准中的计算方法是基于 GB50017-2003《钢结构设计规范》中压弯构件的计算方法，这种方法考虑到了横截面抗弯模量 Z，弯矩作用平面内轴心受压的支柱稳定系数 等因素的影响，但是无法考虑到构件的局部结构失稳问题。虽然支柱减薄（外径变大） 会使横截面抗弯模量 Z 变大，但是支柱减薄会使支柱局部位置，比如支柱与 U 型托板以及球壳板连接处的抗弯能力减弱。基于 ansys有限元软件的直接分析设计法考虑了材料非线性、 几何非线性的影响，通过建立合理的有限元计算模型进行非线性计算可以计算出支柱失稳的具体位置，画出载荷响应曲线，得出支柱失稳的临界载荷，应该是更为准确、合理的方法。垂直度偏差影响稳定性球罐的支柱在建造过程中，必然会产生一定的垂直度偏差，支柱的垂直度偏差会对球罐支柱的稳定性产生影响。GB12337-2014《钢制球形储罐》中规定：当支柱高度H 大 于 8,000mm 时， 在 球 罐 径向和周向方向的垂直度允许偏差△（ △ =|a1-a2|）， 应 小 于 或 等 于1.5H/1,000，且不大于 15mm。

 

以 支 柱 尺 寸 为 φ968×16mm的球罐有限元模型为例，对该有限元模型进行调整。首先施加侧向加速 度 载 荷， 使 支 柱 产 生 表 5 中 需要 得 到 的 一 系 列 偏 差 值， 再 应 用UPCOORD 命令更新有限元模型。在更新后的模型上施加纵向向上加速度载荷，进行非线性稳定性计算，可以得到一系列侧向垂直度偏差下的支柱稳定性临界载荷值。同样以支柱尺寸为 φ968×16mm的球罐有限元模型为例，对该有限元模型进行调整。以球罐竖直轴线为轴，施加角加速度载荷，得出支柱需要的一系列周向偏差值，再应用 UPCOORD 命令更新有限元模型。在更新后的模型上施加纵向向上加速度载荷，进行非线性稳定性计算，可以得到一系列周向垂直度偏差下的支柱稳定性临界载荷值。再次以支柱尺寸为 φ968×16mm的球罐有限元模型为例，对该有限元模型进行调整。首先施加一系列的位移约束（支柱中心圆变小），计算后再应用 UPCOORD 命令更新有限元模型。在更新后的模型上施加纵向向上加速度载荷，进行非线性稳定性计算，得到一系列径向垂直度偏差下的支柱稳定性临界载荷值。

 

通过几组计算结果显示，当支柱的垂直度偏差在 GB12337-2014《钢制球形储罐》要求范围内时，侧向、周向和径向垂直度偏差对支柱的稳定性临界载荷没有明显的影响。分析认为，10,000m 3 丁烷球罐支柱中心圆直径为 26,800mm，支柱外径达到 1,000mm 左右，标准要求的支柱垂直度偏差≤ 15mm是较为严格的，对球罐整体的稳定性没有大的影响。

 

相比 GB12337-2014《钢制球形储罐》 中支柱稳定性的计算方法，ANSYS 有限元直接分析设计方法是更准确、合理的。GB12337-2014《钢制球形储罐》标准中要求的支柱垂直度偏差要求是保守的、安全的。球罐的设计除了考虑稳定性，还应该考虑局部位置，特别是支柱与球壳连接处的强度的问题。在满足稳定性、强度等条件下，合理选取支柱的规格尺寸，使球罐支柱的设计安全、合理、经济可靠。