随着中国经济的快速增长,天然气在中国能源结构中所占的比重也越来越大。大型LNG储罐作为储存天然气最常用、最经济的方式,其建造在中国处于快速增长的阶段,但目前国内尚不能自主设计及建造,因此对大型LNG储罐的研究意义重大。　　 本文采用理论分析推导与数值模拟计算相结合的方法,以上海某工程实例为研究对象,充分考虑预应力混凝土材料的非线性,主要进行了以下研究：⑴介绍了LNG储罐外墙在各种工况下的受力情况,并以实际工程为研究对象,用ADINA有限元软件,对外墙在静力作用下的应力分布及破坏形态进行非线性分析。⑵对外墙最大环向应力位置进行了分析,并推导了最大环向应力位置控制方程。⑶对外墙保温层和温度应力的计算方法进行了介绍,推导了外墙环向、径向及纵向温度应力计算公式,并根据外墙所能承受的温度应力最大值,给出了热脚保护厚度的设计方法。⑷在研究了储罐外墙应力分布、破坏形态、最大环向应力位置及温度应力后,对其总结归纳,并在此基础上首次对LNG储罐外墙的设计方法进行了研究,并提出了三种外墙结构优化设计方法。结果表明：外墙在正常使用状态下,底部及顶端外侧出现最大拉应力,底部及顶端内侧出现最大压应力;在内罐完全泄漏状态下,外墙在底部内侧、顶端外侧及底部1/6高度处出现较大的拉应力。外墙在两种状态下的破坏都是混凝土受拉破坏,属于脆性破坏。以外墙等厚、预应力钢筋等量等间距为例,根据所推导的最大环向应力位置控制方程来求解外墙最大环向应力位置,并与ADINA计算结果作对比,结果表明控制方程完全符合工程需要。对外墙温度应力进行分析,发现罐底处外墙温度应力可达混凝土抗拉强度的一半,在设计时不能忽略。通过分析大型LNG储罐外墙承受荷载及应力分布的情况,给出了环向预应力钢筋调整、罐壁不等厚设计及纵向预应力钢筋外偏三种结构优化设计方案;然后根据每种结构优化方案,在ADINA中建立数值模型,分别将计算结果进行对比分析,结果表明三种方案都提高了储罐的承载能力。