随着能源需求量的持续增长以及液化天然气(简称LNG)产业链的不断发展,中小型LNG储罐己不能满足储运需求,大型LNG储罐以其占地面积小,节省钢材、配件和便于操作管理等优势成为发展的必然趋势。而制约储罐大型化的关键因素之一就是储罐拱顶的大型化。拱顶的大型化给设计、制造和施工等方面带来了一些新问题,尤其是大跨度拱顶的结构设计、静载荷作用下的应力分析以及地震载荷作用下的动特性分析等方面,成为行业普遍关注的问题。鉴于此,本文首先从适用范围、储罐罐壁设计、储罐罐底结构设计、拱顶结构设计以及抗风圈的设计计算等方面对储罐标准GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》和AP1650-2012《钢质焊接石油储罐》进行对比,并通过计算,分析表明AP1650较GB50341更适合大型LNG储罐的设计；在标准对比分析的基础上参考HG/T20517—1992《钢制低压湿式气柜》、GB50017--2003《钢结构设计规范》以及AP1650标准,完成了均布载荷与集中载荷共同作用下储罐网壳拱顶应力的理论推导。并以4×104m3LNG储罐为例,通过理论计算与数值模拟对比,分析得出4×104m3LNG储罐网壳拱顶的最外圈环向梁和径向梁中靠近拱脚的梁段受力较大,为网壳拱顶的危险截面。最后,应用有限元分析软件ANSYS对4×104m3LNG储罐进行了模态分析,得到了空罐和满罐两种工况下LNG储罐的固有频率、振动形式、位移变形量以及储液深度的变化对固有频率和振动形式的影响。并在此基础上,采用振型分解反应谱法对LNG储罐进行地震响应谱分析,得到了储罐网壳拱顶的位移与应力的响应状况：在水平方向的地震激励下,网壳拱顶竖直方向的位移变形大于水平方向的位移变形；水平、竖直方向位移变形的最大值均发生在网壳拱顶的顶部,并且沿拱顶径向逐渐减小；应力最大值发生在网壳拱顶蒙皮底部,远小于材料的许用应力,满足强度要求。通过这些关键问题的研究,一方面可以校核储罐设计的可靠性,保证储罐的安全运行,为工程实际提供理论基础和设计支持,另一方面对加速我国LNG储罐国产化设计、建设以及LNG储运业的良性发展意义重大。