(57)【要約】【課題】地震による水平２方向の揺れを減衰させるようにした構造物の防震構造を提供する。【解決手段】構造物１の側壁１ａから水平方向に張り出した張出部材１ｂと、構造物１の揺れによる荷重を受ける支持鉄骨柱（支持柱）２と、張出部材１ｂと支持鉄骨柱２とを連結して構造物１からの揺れを支持鉄骨柱２に減衰して伝達する減衰連結機構３とを備えている。減衰連結機構３は、構造物１に水平方向の揺れによる荷重が発生すると、支持鉄骨柱２へ構造物１からの荷重が伝わる際に第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字が狭まり又は広がることによってねじり部材５にねじり変形を発生させ、ねじり部材５が弾性域を超えると塑性変形が生じてエネルギーを吸収し、揺れを減衰させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の側壁から水平方向に張り出した張出部材と、前記構造物の揺れによる加振力を受ける支持柱と、前記張出部材と前記支持柱とを連結して前記構造物からの加振力を前記支持柱に減衰して伝達する減衰連結機構と、を備えた構造物の防震構造であって、
前記減衰連結機構は、ねじり変形が可能なねじり部材と、一端部が前記ねじり部材に固定され且つ他端部が前記支持柱に対して回動可能に連結される第１のアーム部材と、一端部が前記ねじり部材に固定され且つ他端部が前記張出部材に対して回動可能に連結される第２のアーム部材と、を有し、
前記第１のアーム部材と前記第２のアーム部材は、前記ねじり部材の軸方向から見た際Ｖ字形となるように構成され、
前記構造物に水平方向の揺れによる荷重が発生すると、前記支持柱へ前記構造物からの荷重が伝わる際に前記第１のアーム部材と前記第２のアーム部材とのなすＶ字が狭まり又は広がることによって前記ねじり部材にねじり変形を発生させ、前記ねじり部材が弾性域を超えると塑性変形が生じてエネルギーを吸収し，揺れを減衰させることを特徴とする構造物の防震構造。
【請求項２】
前記張出部材は、前記支持柱を挟み込むように前記側壁に二つ配設され、
前記支持柱は、両側を前記減衰連結機構によって前記張出部材へ連結されることを特徴とする請求項１に記載の防震構造。
【請求項３】
前記減衰連結機構は、
前記支持柱に固定され前記第１のアーム部材の他端部が配置される第１の支持台座と、
前記張出部材に固定され、前記第２のアーム部材の他端部が配置される第２の支持台座と、
前記第１のアーム部材を前記支持柱に固定された前記第１の支持台座に対して少なくとも水平方向に回動可能に連結する連結部材と、
前記第２のアーム部材を前記張出部材に固定された前記第２の支持台座に対して少なくとも水平方向に回動可能に連結する連結部材と、
を更に有したことを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物の防震構造。
【請求項４】
前記連結部材は、前記アーム部材の他端と前記支持台座とをピン接合又はユニバーサルジョイント構造で連結することを特徴とする請求項３に記載の構造物の防震構造。
【請求項５】
前記構造物はボイラ本体であり、前記側壁は炉壁であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の防震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造物の防震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震による構造物の被害を低減するために、種々の方式の防震装置が提案されている。例えば、火力発電所に用いられるボイラは、水管で構成されるボイラ本体の炉壁の熱膨張を逃がすために、支持架構から吊り下げて支持するようにした吊り下げ式ボイラが多用されている。このように大重量のボイラ本体を吊り下げて支持する吊り下げ式ボイラは、地震発生時にボイラ本体と支持架構とが異なる動きをするため、相対振動に対する防震対策が必要となる。
【０００３】
このため、従来技術では、ボイラ本体の熱膨張に起因する変位は拘束せずに許容し、地震時の揺れに起因する変位を収束し、且つ大地震に対しては揺れ止め装置部分を塑性変形させることで地震エネルギーを吸収し、支持架構の支持鉄骨柱への影響を軽減する対策が講じられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、吊り下げ式ボイラの防震構造の技術が開示されている。特許文献１に係る防震構造は、ボイラ本体の地震による荷重を鉄骨柱で支持する際に、鉄骨柱を取り囲む連結部材とボイラ本体から張り出したストッパ部材との間に線対称に弾塑性ブレースを配置し、線対称に配置した弾塑性ブレースによりボイラ本体からストッパ部材を介して鉄骨柱に伝えられる荷重の伝達が、一方の弾塑性ブレースの引っ張りと他方の弾塑性ブレースの圧縮とにより同時に行われるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に係る防震構造は、弾塑性ブレースの長手方向に沿った方向（炉壁に沿った方向）の揺れによる荷重は効果的に吸収できるのに対し、弾塑性ブレースの長手方向に直交する水平方向（炉壁が鉄骨柱から離れたり近づいたり方向）に対しては、荷重を効果的に吸収することができていなかった。すなわち、従来技術に係る防震構造は、地震による水平１方向の揺れにしか対応できなかった。
【０００７】
すなわち、仮に、地震によって、弾塑性ブレースの長手方向に直交する水平方向に対して大きな揺れがあった場合は、端部を固定又は滑り構造としていた為、摩擦力又は固定力によるせん断応力が弾塑性ブレースに発生し、弾塑性ブレースが所定の性能を発揮できない可能性があった。
【０００８】
そこで、本発明は、地震による水平２方向の揺れを減衰させるようにした構造物の防震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、構造物の側壁から水平方向へ張り出した張出部材と、前記構造物の揺れによる荷重を受ける支持柱と、前記張出部材と前記支持柱とを連結して前記構造物からの揺れを前記支持柱に減衰して伝達する減衰連結機構と、を備えた構造物の防震構造に関する。前記減衰連結機構は、ねじり変形が可能なねじり部材と、一端部が前記ねじり部材に固定され且つ他端部が前記支持柱に対して回動可能に連結される第１のアーム部材と、一端部が前記ねじり部材に固定され且つ他端部が前記張出部材に対して回動可能に連結される第２のアーム部材と、を有している。前記第１のアーム部材と前記第２のアーム部材は、前記ねじり部材の軸方向から見た際Ｖ字形となるように構成されている。そして、前記構造物に水平方向の揺れが発生すると、前記支持柱へ前記構造物からの荷重が伝わる際に前記第１のアーム部材と前記第２のアーム部材のなすＶ字が狭まり又は広がることによって前記ねじり部材にねじり変形を発生させ、前記ねじり部材が弾性域を超えると塑性変形が生じてエネルギーを吸収し，揺れを減衰させることを特徴とする構造物の防震構造に係るものである。
【００１０】
上記構造物の防震構造において、前記張出部材は、前記支持鉄骨柱を挟み込むように前記側壁に二つ配設され、前記支持鉄骨柱は、両側を前記減衰連結機構によって前記張出部材へ連結されることが好ましい。
【００１１】
上記構造物の防震構造において、前記減衰連結機構は、前記支持柱に固定され前記第１のアーム部材の他端部が配置される第１の支持台座と、前記張出部材に固定され、前記第２のアーム部材の他端部が配置される第２の支持台座と、前記第１のアーム部材を前記支持柱に固定された前記第１の支持台座に対して少なくとも水平方向に回動可能に連結する連結部材と、前記第２のアーム部材を前記張出部材に固定された前記第２の支持台座に対して少なくとも水平方向に回動可能に連結する連結部材と、を更に有するように構成することができる。
【００１２】
上記構造物の防震構造において、前記連結部材は、前記アーム部材の他端と前記支持台座とをピン構造又はユニバーサルジョイント構造で連結することが好ましい。
【００１３】
上記構造物の防震構造において、前記構造物は、ボイラ本体であり、前記側壁は炉壁であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構造物の防震構造によれば、地震による水平２方向の揺れを減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の構造物の防震構造を示す平面図である。
【図２】本発明の減衰連結機構を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は地震によりＹ軸方向へ構造物が揺れた状態を示す平面図であり、（Ｂ）は、地震によりＸ軸方向へ構造物が揺れた状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る構造物の防震構造の実施の形態を図１及び図２を用いて詳述する。図１に示す通り、構造物の防震構造は、構造物１の側壁１ａから水平方向へ張り出した張出部材１ｂと、構造物１に発生した揺れによる荷重を受ける支持鉄骨柱（支持柱）２と、張出部材１ｂと支持鉄骨柱２とを連結して構造物１からの揺れを支持柱２に減衰して伝達する減衰連結機構３と、を備えている。
【００１７】
構造物１は、側壁１ａを有する。そして、側壁１ａからは、側壁１ａと直交するように水平方向へ張り出した角材状の張出部材１ｂが配設されている。張出部材１ｂは、支持鉄骨柱２と所定の間隔を持って配置される。構造物１は、例えば、火力発電所に用いられるボイラ本体である。ボイラ本体（構造物）１は、水管で構成される炉壁（側壁）１ａを有する。
【００１８】
支持鉄骨柱（支持柱）２は、構造物１の揺れによる荷重を支えて受けるようになっている。支持鉄骨柱（支持柱）２は、構造物１を側面視した（図１の上下方向から見た）際に張出部材１ｂに対して略直交するように水平面に対して垂直に立設される。そして、支持鉄骨柱２は、構造物１の周囲に複数配置されてボイラ本体を吊り下げて支持する支持架構を構成する。ここでは、便宜的にボイラ本体（構造物）１の４周を取り囲む側部支持架構の一辺における中央（センター）の支持鉄骨柱２のみを示している。例えば、ボイラ本体１は、温度の変化により水平面上で前後左右方向に伸縮変形する。ボイラ本体１は、センターの支持鉄骨柱２を起点として伸縮変形するように支持されている。支持鉄骨柱２は、例えば、Ｈ形鋼であるバックステーである。
【００１９】
減衰連結機構３は、支持鉄骨柱２と張出部材１ｂとを連結する。そして、減衰連結機構３は、構造物１の揺れを支持鉄骨柱２に減衰して伝達するようになっている。そして、図２に示すとおり、減衰連結機構３は、ねじり部材５と、第１のアーム部材６と第２のアーム部材７と、連結部材８，８と、第１、第２の支持台座１０，１１と、を有している。
【００２０】
ねじり部材５は、ねじり変形が可能で弾性域を超えてねじり変形が生じると塑性変形が生じるものである。ねじり部材５は、軸方向の一方と他方に荷重が入力される作用部５ａ，５ｂを有する。ねじり部材５の軸方向の一方の作用部５ａには、第１のアーム部材６の一端部６ａが固定される。また、ねじり部材５の軸方向の他方の作用部５ｂには、第２のアーム部材７の一端部７ａが固定される。
【００２１】
第１のアーム部材６と第２のアーム部材７は、その長手方向がねじり部材５の軸心に対して直交する方向に接続される。そして、第１のアーム部材６と第２のアーム部材７は、ねじり部材５を軸方向から見た際、Ｖ字形となるようにねじり部材５にその一端部６ａ，７ａが固定される。第１のアーム部材６は、一端部６ａがねじり部材５の軸方向における一方の作用部５ａに固定され、他端部６ｂが連結部材８を介して取り付け第１の支持台座１０に連結される。第２のアーム部材７は、一端部７ａがねじり部材５の軸方向における他方の作用部５ｂに固定され、他端部７ｂが連結部材８を介して第２の支持台座１１に連結される。
【００２２】
ここで、第１のアーム部材６をねじり部材５の軸心を回転軸として周方向に回転させ、第２のアーム部材７をねじり部材５の軸心を回転軸として第１のアーム部材６とは逆向きに回転させる。すなわち、第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とが成すＶ字を狭め又は広げて第１のアーム部材６の他端部６ｂと第２のアーム部材７の他端部７ｂとの距離を近づけ又は離すようにする。そうするとねじり部材５にねじりが付与される。
【００２３】
連結部材８は、第１のアーム部材６の他端部６ｂを第１の支持台座１０に対して少なくとも水平方向に回動可能に連結するものである。また、連結部材８は、第２のアーム部材７の他端部７ｂを第２の支持台座１１に対して少なくとも水平方向に回動可能に連結する部材である。連結部材８は、例えば、ピン接合によるピンを採用することができる。
【００２４】
第１の支持台座１０は、第１のアーム部材６の他端部６ｂが連結部材８によって少なくとも水平方向に回動可能に連結される。また、第２の支持台座１１は、第２のアーム部材７の他端部７ｂが連結部材８によって少なくとも水平方向に回動可能に連結される。
【００２５】
図１及び図２を参照して、以上に説明した構造物１、側壁１ａ、支持鉄骨柱２、減衰連結機構３，３の取り付け及び配置を説明する。張出部材１ｂは、支持鉄骨柱２を挟み込むように側壁１ａの同じ高さ位置に２つ突設される。２つの張出部材１ｂの片側及び支持鉄骨柱２の両側には、第２の支持台座１１，第１の支持台座１０，第２の支持台座１１，第１の支持台座１０が同一の仮想直線上に位置するように配置される。そして、第１の支持台座１０，１０が支持鉄骨柱２に固定され、第２の支持台座１１，１１が張出部材１ｂに固定されることによって、減衰連結機構３が支持鉄骨柱２と張出部材１ｂとの間に固定される。また、本発明の構造物１の防震構造を平面視すると、減衰連結機構３，３は、ともにＶ字が構造物１の側壁１ａ側に向かって凸（図１の左側にねじり部材５が配置）となるように配設される。
【００２６】
（本発明の作動）
図３を参照して、本発明の作動について説明する。図３（Ａ）は地震によりＹ軸方向へ構造物１が揺れた状態を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、地震によりＸ軸方向へ構造物１が揺れた状態を示す平面図である。
【００２７】
図３（Ａ）の矢印に示す通り、構造物１がＹ軸方向へ地震によって揺れたとする。そうすると、Ｙ軸方向奥側（図３（Ａ）の上側）の減衰連結機構３の第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字が広がるとともにＹ軸方向手前側（図３（Ａ）の下側）の減衰連結機構３の第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字が狭まることによって、それぞれのねじり部材５，５にねじり変形を発生させる。ねじり部材５，５は所定のねじり変形までは弾性変形し、弾性域を超えると塑性変形し、構造物１からの揺れを減衰させて支持鉄骨柱２に伝える。
【００２８】
また、構造物１が−Ｙ軸方向へ地震によって揺れた場合は、Ｙ軸方向奥側（図３（Ａ）の上側）の減衰連結機構３の第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字が狭まるとともにＹ軸方向手前側（図３（Ａ）の下側）の減衰連結機構３の第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字が広がって、ねじり部材５，５にねじり変形を発生させ地震による揺れを減衰させて支持鉄骨柱２に伝える。
【００２９】
図３（Ｂ）の矢印に示す通り、構造物１がＸ軸方向へ地震によって揺れたとする。そうすると、Ｙ軸方向奥側（図３（Ａ）の上側）の減衰連結機構３とＹ軸方向手前側（図３（Ａ）の下側）の減衰連結機構３の第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字がともに広がって、それぞれのねじり部材５，５にねじり変形を発生させて地震による揺れを減衰させて支持鉄骨柱２に伝える。
【００３０】
また、構造物１が−Ｘ軸方向へ地震によって揺れた場合は、Ｙ軸方向奥側（図３（Ａ）中、上側）の減衰連結機構３とＹ軸方向手前側（図３（Ａ）中、下側）の減衰連結機構３の第１のアーム部材６と第２のアーム部材７とのなすＶ字がともに狭まって、それぞれのねじり部材５，５にねじり変形を発生させて地震による揺れを減衰させて支持鉄骨柱２に伝える。
【００３１】
以上に説明した通り、本発明による構造物１の減衰連結機構３によれば、Ｙ軸方向とＸ軸方向の地震による水平２方向の揺れを減衰させることができる。また、減衰連結機構３は、支持鉄骨柱２の両側に配設されている為、構造物１に発生した地震による揺れの揺れを等分して減衰させることができる。また、本発明による構造物１の減衰連結機構３は、減衰連結機構３が構造物１の側壁１ａ側に向かってＶ字が凸（図１の左側にねじり部材５が配置）となるように配設されているため、無駄なスペースをとらずに水平２方向の揺れを減衰させることができる。
【００３２】
ここで、本発明の構造物１の防震構造は、張出部材１ｂが所定の間隔を持って支持鉄骨柱２を挟み込むように側壁１ａに２本突設され、減衰連結機構３，３が支持鉄骨柱２の両側に配置されて支持鉄骨柱２と張出部材１ｂとを連結する構成で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、張出部材１ｂは１本で減衰連結機構３が支持鉄骨柱２の片側に所定の間隔を持って配置されて支持鉄骨柱２と張出部材１ｂとを連結して地震による加振力を減衰させる構成でも良い。
【００３３】
また、連結部材８をピン構造で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、連結部材８は、第１のアーム部材６，第２のアーム部材７の他端部６ｂ，７ｂを第１の支持台座１０、第２の支持台座１１に対して水平方向及び垂直方向に回動可能に連結するユニバーサルジョイント構造にしても良い。ユニバーサルジョイント構造を採用した場合、水平２方向だけでなく、地震による垂直方向の揺れも減衰させることができる。従って横揺れだけでなく縦揺れの地震による揺れも減衰させることができる。
【００３４】
また、本発明の構造物１の防震構造を平面視すると、減衰連結機構３は、Ｖ字が構造物１の側壁１ａ側に向かって凸（図１の左側にねじり部材５が配置）となるように配設する態様で説明したがこれに限定されるものではない。減衰連結機構３は、Ｖ字が構造物１の外側に向かって凸（図１の右側にねじり部材５が配置）となるように配設しても良い。また、２つの減衰連結機構３，３の一方を側壁１ａ側にＶ字が凸、他方を外側にＶ字が凸としても良い。
【００３５】
なお、本発明の構造物の防震構造は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  構造物（ボイラ本体）
１ａ  側壁（炉壁）
１ｂ  張出部材
２  支持鉄骨柱（支持柱）
３  減衰連結機構
５  ねじり部材
６  第１のアーム部材
７  第２のアーム部材
８  連結部材
１０  第１の支持台座
１１  第２の支持台座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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