近年来，天然气作为“低消耗、高收益、低污染、高效益”的能源和重要的化工原料，受到了世界各国的关注和青睐。在LNG产业中，LNG储罐的设计建造是整个LNG接收终端工程建设的关键环节，费用高、周期长、涉及专业多、技术要求高。因此加强对LNG储罐的研究对推动我国LNG产业的发展，解决日益恶化的环境问题和能源危机都具有十分重要的现实意义。大型LNG储罐由于其主容器内储存液体的低温特性，使其在建造、试验、冷却、正常或非正常操作及预热时需考虑可能的热效应。当由于内罐泄漏而导致LNG液体进入环形空间，混凝土外罐可能直接暴露于低温的环境下，由此产生的温度应力和变形可能对罐体结构的整体安全带来威胁，故对混凝土外罐进行泄漏等低温条件下的力学验算和分析十分重要。除此之外，LNG本身具有易燃、易爆的特性，一旦发生火灾或爆炸将会带来不可估量的损失，甚至引发严重的次生灾害。因此，对混凝土外罐进行火灾环境下的热响应分析、研究LNG储罐失效机理很有必要。本文借助于通用有限元软件ANSYS，建立了大型LNG储罐的二维轴对称有限元模型，针对正常操作、内罐泄漏、储罐附近火灾三种工况，对其进行了热—结构耦合有限元模拟分析，得到的主要结论如下：1.正常操作工况下，LNG储罐内部的保冷结构长期处于低温的工作环境，故对于各保冷材料在低温下的性能要求较高；混凝土外罐的温度与外界环境温度基本相同，设置热保护系统能够有效防止外界热量的漏入和低温储液对混凝土外罐的不利影响。2.内罐泄漏工况下，混凝土罐壁的降温过程较为缓慢，温度沿壁厚（0.8m）方向达到稳定需要大概一周的时间，此时罐壁温度大幅度降低；低温液体对泄漏液位以上的罐壁温度影响很小，对顶部环梁和穹顶的温度几乎没有影响；设置热保护角能够有效降低泄漏储液对罐壁根部的低温作用。3.内罐泄漏工况下，混凝土外罐产生较大的收缩变形，罐壁混凝土截面的受压区高度、受压区平均压应力、钢筋及钢绞线应力均满足EN14620-1和BS7777等相关规范的要求，穹顶混凝土受力较小，罐体结构的液密性和可靠性能够得到保证。4.火灾工况下，混凝土外罐穹顶（厚0.4m）、罐壁沿厚度方向的升温过程表现出明显的滞后性；持续加载2小时后，外罐迎火面温度可以达到640℃左右，而内表面的温度几乎未发生变化，故保证一定的混凝土厚度能够有效防止外界高温环境热量的漏入，对储罐的安全运行至关重要。5.火灾工况下，混凝土外罐结构产生膨胀变形，穹顶部分的变形相对明显，罐壁变形很小；罐体所配钢筋、钢绞线应力均小于各自的屈服强度，储罐的完整性可以得到保证。但由于外罐表面附近混凝土材料温度过高，一些永久性的损坏还是可能会发生。