原油储罐正向大型化发展，针对大型储罐设计已作了大量研究工作，但要实现20×10~4m~3储罐的实际工程应用，还需要对储罐进行更加细致的计算分析研究，为其优化设计提供理论基础。本文使用有限元分析软件ANSYS对20×10~4m~3储罐进行模型分析，尽可能真实的模拟储罐罐壁、双盘式浮顶的受力状况。采用数值计算的方法，通过ANSYS软件分析得出储罐关键部位应力的分布规律。并进行浮顶变形能力和强度计算，同时还对浮顶进行抗沉性验算，从而确定储罐的最优结构尺寸。对于大型储罐罐壁而言，最大环向应力出现在第一圈壁板或者第二圈壁板，因此第一圈壁板的宽度对于储罐罐壁应力有非常大的影响。通过对第一圈壁板宽度变化范围从2200mm到3800mm计算结果的比较分析，得出罐壁宽度变化对储罐各部分应力的影响规律，对第一圈罐壁板宽度优化和工程应用具有重要的指导作用。大角焊缝是指罐壁底圈板与罐底边缘板连接的T形内角焊缝。该处的应力分布状态十分复杂，是应力集中的发生区域。针对内侧大角焊缝打磨圆角、焊脚高度和宽度不同取值时以及边缘板内、外伸长度不同取值时，进行建模分析，得出大角缝处峰值应力值的变化规律。大型储罐的大开孔均设置在罐壁第一圈壁板上，第一圈壁板上的应力分布比较复杂，主要有随距罐底高度变化的环向应力和轴向弯曲应力。通过建立罐壁开孔补强三维实体模型，对应力状况进行分析，对开孔补强结构进行校核。针对三种危险工况，利用ANSYS建立基于梁、壳单元耦合的双盘外浮顶有限元模型，通过等效模拟静液压的作用，对应力强度以及位移进行计算校核，按最大应力强度进行限定，使得计算结果更加准确和可靠。最后，通过总结，对20×10~4m~3储罐的第一圈罐壁板、外边缘板、大角焊缝以及浮顶结构尺寸进行了优化设计，达到国内先进水平。