为满足日益增长的原油储存需求,世界各地建造了大量大型钢制圆储罐,其中外浮顶为最常见的顶盖形式。大型储罐一般具有高径比小、径厚比大的特点,因此罐壁侧向刚度较弱。浮顶与罐壁间通过密封装置相连,在局部压力或位移过大时易发生破坏。据调查,在强风（台风、飓风、龙卷风）和强震条件下,外浮顶储罐的破坏屡有发生,且可能发生在罐内储存有液体时,造成了严重的经济损失和环境污染。破坏主要表现为罐壁的屈曲和浮顶密封装置的毁坏,在强风条件下由过大的内、外风荷载引起,在地震发生时主要由罐内液体的晃动引起。因此,研究大型外浮顶储罐在不同液位高度下的风荷载、风致屈曲和地震作用下的储液晃动具有重要意义。在风荷载方面,已有文献主要关注单个储罐的外风压和空罐屈曲,对浮顶储罐内风压和群罐效应的研究较少。在风致屈曲方面,已有文献主要关注空罐屈曲,且大多采用规范给出的风压,对液位高度和风压变化的考虑较少。在储液晃动方面,已有研究大多针对高径比较大的结构和刚性结构,对低矮柔性圆储罐的研究较少,且较少考虑液位高度的影响。本文围绕4个常见容积的大型外浮顶储油罐,采用风洞试验、数值模拟、有限元分析和振动台试验等手段,探究其在不同情景下的风压分布规律、风致屈曲行为和地震引起的储液晃动,为储罐的设计和安全评估提供参考。本文主要工作由以下3个部分组成:以容积分别为5万方、12.5万方和15万方的外浮顶储罐为研究对象,通过118个工况的风洞试验和62个工况的数值风洞模拟,探究浮顶储罐在不同液位高度下的内壁面风压规律,并验证数值风洞在研究此类问题时的可靠性。基于风洞试验所得罐壁内风压结果和欧洲规范给出的罐壁内风压系数设计值,通过非线性有限元静力分析,得到浮顶储罐在不同液位高度下的静力临界荷载,探讨实际内风压变化对储罐抗风承载力的影响,并给出强风条件下的液位高度建议。进一步以处于空罐状态的储罐为例,基于风洞试验所得罐壁风压时程数据,进行非线性有限元动力分析,探究脉动风荷载对储罐抗风承载力的影响。以容积为10万方的储罐组成的四罐罐组为研究对象,通过234个工况的风洞试验和40个工况的数值风洞模拟,得到不同风向角和罐间距下空罐罐组和满罐罐组中各罐外风压分布规律,分析抗风圈对外壁面竖向风压分布的影响,讨论将数值风洞模拟技术应用于此类问题的可行性。通过对罐组流线图的观察,分析罐间距和风向角对群罐效应的影响,并找到群罐中存在的可能对储罐结构安全不利的外风压分布。基于风洞试验所得群罐中可能对储罐结构安全不利的外风压分布、风洞试验所得单罐外风压分布和欧洲规范给出的罐壁外风压系数设计值,进行非线性有限元分析,通过比较群罐、单罐和规范荷载下的结果,探究群罐效应对储罐抗风承载力的影响。以容积为5万方的储罐为研究对象,完成60个工况的振动台试验,得到不同液位高度和地震波形式下储罐的晃动波高、罐壁动液压、罐壁振动和罐壁变形,并分析振动频率、振幅、有无顶盖和液位高度等参数的影响。采用耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）算法,建立缩尺刚性、全尺寸刚性和柔性模型,完成储液晃动的数值模拟,通过试验与模拟结果的比较,验证振动台试验和数值模拟结果的可靠性,并探究罐壁柔度对晃动波高的影响。