(57)【要約】  この水中構造体は、水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材を備え；前記第１空間の一部に充填材が充填されている。
2011068152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、
前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材を備え；
前記第１空間の一部に充填材が充填されている；
ことを特徴とする水中構造体。
【請求項２】
前記第１支持部材が複数設けられ；
前記複数の第１支持部材間を連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体。
【請求項３】
前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の水中構造体。
【請求項４】
前記水上構造体と前記第１支持部材とを連結、あるいは、前記第１支持部材と前記水底に設けられた他部材とを連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体。
【請求項５】
前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の水中構造体。
【請求項６】
前記第１支持部材及び前記第２支持部材のうち、少なくとも前記第１支持部材が、閉断面を有した鋼管を含み；
前記鋼管の内部に前記充填材が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項７】
前記充填材が、コンクリート、鉄筋コンクリート、繊維補強コンクリート、モルタル、および砕石のいずれかを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項８】
前記水上構造体が、回転体を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項９】
前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１０】
前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１１】
前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１２】
前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
前記設置工程の後、前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１３】
前記水上構造体の固有周期に基づいて、前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；
前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の設計方法。
【請求項１４】
前記水上構造体の固有周期に基づいて、前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；
前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の設計方法。
【請求項１５】
水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体の周囲環境の変化に伴って改修する方法であって、
前記周囲環境の変化量に基づいて算出した充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する
ことを特徴とする水中構造体の改修方法。
【請求項１６】
水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を改修する方法であって、
改修前後で前記水上構造体の固有周期が変化する場合に、この固有周期の変化量に基づいて算出した充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する
ことを特徴とする水中構造体の改修方法。
【請求項１７】
前記第１支持部材が複数設けられ、これら第１支持部材間を接続するとともに内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材を、前記水中構造体がさらに備える場合に、
前記第２空間の少なくとも一部に充填材を充填する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の水中構造体の改修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水上構造体を支持するために利用されるジャケット構造などの水中構造体、その施工方法、ならびに水中構造体の設計方法および改修方法に関する。
本願は、２００９年１２月０２日に、日本に出願された特願２００９−２７４３６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水底地盤に設置される水中骨組構造物の代表例としては、石油掘削用構造物として利用されるジャケット構造が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このジャケット構造は、各々鋼製のレグと水平ブレースおよび斜めブレースとを陸上ヤードにて予め組み立てたものを設置場所まで移送し、水底地盤に杭で固定して構成される。これにより、設置現場での工事の簡易化や工期が短縮する。
このようなジャケット構造において、レグや各ブレースなどから構成される骨組みは、特許文献１、２に記載のように鋼材で製作されることが一般的である。一方、鉄筋コンクリート製（ＲＣ構造）のレグおよび水平材を有したジャケット構造も提案されている（例えば、特許文献３参照）。【０００３】
以上のジャケット構造における杭との接続構造としては、レグおよび杭の一方に他方を
挿通させるとともに、この挿通部分における互いの隙間にグラウト材を充填することで、レグと杭とを一体化する構造が採用されている。また、特許文献３に記載されたＲＣ構造のレグと水平材とは、鋼製の継手部材を介してボルト接合される。この継手部材の内部にグラウト材やそれに類する材料を充填することによりレグと水平材とを一体化する継手構造が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０６６２５６号公報
【特許文献２】特許第３８７１９３７号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述の一般的なジャケット構造のような従来の水中構造体の場合、水底までの深さの他に、上部構造や波浪からの外力に対して骨組みが設計されている。具体的には、骨組みを構成する部材の断面の強度が向上するように、各部材の断面が決定されている。このため、上部構造の荷重条件や水底までの深さなどの諸条件に応じて個別に設計し、この設計結果に基づいて製造、施工する必要がある。このため従来の水中構造体では、諸条件が変化するたびに設計をやり直す必要があり、条件ごとに部材断面などの製造条件も異なるので、製造効率が低下する。さらには供用後に条件が変化した場合に、大幅な補強工事が必要になるなど、設置前の設計段階および製造段階の手間およびコストが掛かる。さらには、供用後のメンテナンス手間やコストも掛かるという不都合がある。【０００６】
特に、石油掘削構造物と異なり、水上構造体として風力発電用の風車を支持する場合には、風車特有のブレードの回転数に応じた固有周期が水中構造体に与える影響が大きい。これにより、風車と水中構造体とが共振しないように、適切な固有周期となるように水中構造体を設計する必要が生じる。ところが前述のように諸条件から必要とされる骨組み強度を向上させ、さらに適切な固有周期となるように骨組みを設計しようとすると、設計の煩雑さが増加する。その煩雑さに伴って部材断面も増加して製造効率が一層低下してしまうという不都合が生じる。
一方、水上構造体の条件のみならず、設置後の供用時において、杭周辺の水底地盤が海流などによって洗掘されるなどの環境変化によって、水底地盤面が移動して杭の耐力や剛性が変化する。これにより、水中構造体の固有周期が設計値から外れてしまい、その結果として、水中構造体と水上構造体との共振や、水中構造体と波浪との共振が生じる可能性がある。また、設置後に水上構造体（例えば、風車など）を交換することで、その固有周期が変化した場合（例えば、風車の回転数が変化した場合など）には、水中構造体の固有周期が設計値を維持していたとしても、水中構造体と水上構造体との共振や、水中構造体と波浪との共振が生じる可能性もある。【０００７】
本発明の目的は、設計および製造に要する手間やコストの低減とともに供用後のメンテナンス性を向上させることができる水中構造体、その施工方法、ならびに水中構造体の設計方法および改修方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様に係る水中構造体は、水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材を備え；前記第１空間の一部に充填材が充填されている。【０００９】
（２）上記（１）に記載の水中構造体は、前記第１支持部材が複数設けられ；
前記複数の第１支持部材間を連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；ことが好ましい。【００１０】
（３）上記（２）に記載の水中構造体は、前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることが好ましい。  【００１１】
（４）上記（１）に記載の水中構造体は、前記水上構造体と前記第１支持部材とを連結、あるいは、前記第１支持部材と前記水底に設けられた他部材とを連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；ことが好ましい。【００１２】
（５）上記（４）に記載の水中構造体は、前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることが好ましい。  【００１３】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体は、前記第１支持部材及び前記第２支持部材のうち、少なくとも前記第１支持部材が、閉断面を有した鋼管を含み；前記鋼管の内部に前記充填材が充填されていることが好ましい。【００１４】
（７）上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体は、前記充填材が、コンクリート、鉄筋コンクリート、繊維補強コンクリート、モルタル、および砕石のいずれかを含んでいることが好ましい。【００１５】
（８）上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体は、前記水上構造体が、回転体を備えることが好ましい。  【００１６】
（９）上記（２）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法は、前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；を備えることが好ましい。【００１７】
（１０）上記（２）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法は、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；を備えることが好ましい。【００１８】
（１１）上記（１）に記載の水中構造体の施工方法は、前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；を備えることが好ましい。【００１９】
（１２）上記（１）に記載の水中構造体の施工方法は、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；前記設置工程の後、前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；を備えることが好ましい。【００２０】
（１３）上記（２）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体の設計方法は、前記水上構造体の固有周期に基づいて、前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；ことが好ましい。【００２１】
（１４）上記（１）に記載の水中構造体の設計方法は、前記水上構造体の固有周期に基づいて、前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；ことが好ましい。【００２２】
（１５）本発明の一態様に係る水中構造体の改修方法は、水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体の周囲環境の変化に伴って改修する方法であって、前記周囲環境の変化量に基づいて求めた充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する。【００２３】
（１６）本発明の一態様に係る水中構造体の改修方法は、水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を改修する方法であって、改修前後で前記水上構造体の固有周期が変化する場合に、この固有周期の変化量に基づいて求めた充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する。【００２４】
（１７）上記（１５）または（１６）に記載の水中構造体の改修方法は、前記第１支持部材が複数設けられ、これら第１支持部材間を接続するとともに内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材を、前記水中構造体がさらに備える場合に、前記第２空間の少なくとも一部に充填材を充填することが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
上記（１）に記載の水中構造体によれば、水中構造体が所望の固有周期となるように、第１支持部材の第１空間の一部に充填材が充填されている。これにより、所望の固有周期を有する水中構造体を提供することが可能となる。
ここで、充填材の充填位置としては、第１支持部材の一部に充填されている。例えば、水中構造体の固有周期を長くする（固有振動数を短くする）場合には、上部側つまり水面に近い側に充填材の付加重量を付与することが好ましい。逆に水中構造体の固有周期を短くする（固有振動数を長くする）場合には、下部側つまり水底に近い側に充填材の付加剛性を付与することが好ましい。さらに、充填材としては、従来のグラウト材のように部材同士の接合に用いられるような外管と内管との間というような限定的な構造材としてではない。充填材は、付加重量および付加剛性として用いられる。したがって、充填位置としては、各部材同士の接合部や、例えば、水底に打ち込まれた杭と各部材との接合部に限定されず、第１支持部材の内部の第１空間である。すなわち、充填材の充填または非充填が適切に選択可能な位置に充填することが可能であり、かつ周波数（振動数）の調節に寄与度が大きい部分に充填材を充填することが好ましい。
また、各部材同士の接合部や杭と各部材との接続部に充填される、例えば、グラウト材等に関しても、第１支持部材にとっては付加重量および付加剛性となり、水中構造体の固有周期に影響を与える。これにより、このようなグラウト材等の充填材に応じての充填位置や充填量が設定される。【００２６】
上記（２）に記載の水中構造体は、第１支持部材及び第２支持部材を備えたジャケット構造であり、第１支持部材の第１空間に充填材が充填されている。すなわち、水中構造体が所望の固有周期となるように、骨組みを構成する第１支持部材の一部に充填材が充填されている。従って、鋼製の骨組み強度としては所定の条件に応じて設計することで設計工程の簡素化を図り、設計後において、水上構造体の固有周期に応じて充填材の充填位置および充填量を適切に設定する。これにより、骨組み強度つまり部材の断面などを変更しなくても、充填材により水中構造体の固有周期を調整することができるので、水中構造体と水上構造体との共振を防止することができ、水中構造体の設計工程を効率化して経済的な設計を実現することができる。さらに、水中構造体の設計工程が簡素化されることで、骨組みを構成する第１，第２支持部材の標準化が図れたり、第１，第２支持部材に対する余計な補強が省略できたりなど、製造工程に及ぼす悪影響を排除して製造効率をも向上させることができる。また、水中構造体を水底に設置した後の供用時における水底地盤の洗掘などの環境変化や、水上構造体の交換による固有周期の変化などに対しても、骨組みの一部に充填材を充填するだけで水中構造体の固有周期を調節することができる。この結果、水中構造体と水上構造体や波浪との共振を防止することができる。さらには、骨組み自体に大幅な補強を施さなくてもよいので、メンテナンスの手間やコストを抑制することができる。【００２７】
上記（３）に記載の水中構造体によれば、第１空間だけでなく、第２空間にも充填材が充填されているため、水中構造体の固有周期を微調整することが可能となる。【００２８】
上記（４）に記載の水中構造体は、水上構造体と第１支持部材とを連結する第２支持部材を備えたトライパイル（トライポッド）構造や第１支持部材と水底に設けられた他部材（例えば、杭）とを連結する第２支持部材を備えたトライパイル（トライポッド）構造においても有効である。
これらの構造であっても、水中構造体が所望の固有周期となるように、第１空間に充填材が充填されている。これにより、上述したように、骨組み強度つまり部材の断面などを変更しなくても、水中構造体と水上構造体との共振を防止することができ、水中構造体の設計工程を効率化して経済的な設計を実現することができる。【００２９】
上記（５）に記載の水中構造体によれば、第１空間及び第２空間に充填材が充填されている。すなわち、第１空間だけでなく、第２空間にも充填材が充填されているため、水中構造体の固有周期を微調整することが可能となる。【００３０】
上記（６）に記載の水中構造体によれば、閉断面の鋼材（例えば、鋼管）の内部に充填材を充填することで、型枠などの漏れ止めを設置しなくても確実に充填材を充填することができ、充填作業の作業性を向上させることができる。また、閉断面の鋼材であれば、比較的容易かつ密実に充填材を充填することができ、鋼管と充填材との一体性を高めることができる。これにより、充填した後の水中構造体の付加剛性を確実に発揮させることができる。【００３１】
上記（７）に記載の水中構造体によれば、水中構造体の骨組み構造や各部材の断面形状等に応じて適切な充填材を選択することで充填性を確保しつつ、必要とされる付加重量や付加剛性を適切に調節することができる。これにより、より一層の経済設計や効率化を図ることができる。【００３２】
上記（８）に記載の水中構造体によれば、回転体を含んだ水上構造体として、例えば発電用の大型の風車などが例示できる。水中構造体により、この風車を支持する場合に、回転体の回転周期と水中構造体の固有周期とが合致してしまうと、互いに共振してしまう可能性がある。
これに対して、本発明の一態様に係る水中構造体では、第１支持部材及び第２支持部材のうち、少なくとも第１支持部材の第１空間に充填材を充填して重量および剛性を付加する。すなわち、水中構造体が所望の固有周期となるように、充填材が充填されているため、水中構造体と回転体との共振を防止することができる。【００３３】
上記（９）、（１１）に記載の水中構造体の施工方法によれば、水中構造体を設置する前に、例えばヤード（陸上）において骨組みを組み立てた状態で充填材を充填することで、充填作業の作業性が向上し、かつ、各部材内の充填性を向上させることができる。さらに、水中構造体を水底に設置した後に充填材を充填する場合よりも充填用の配管長などを短くすることができる。【００３４】
上記（１０）、（１２）に記載の水中構造体の施工方法によれば、水中構造体を水底に設置してから充填材を充填することで、水中構造体を設置場所まで搬送する際の重量を軽量化することができ、搬送効率を向上させることができる。【００３５】
上記（１３）、（１４）に記載の水中構造体の設計方法によれば、前述のように、鋼製の骨組み強度としては所定の条件に応じて設計することで、設計工程の簡素化を図ることができる。すなわち、水中構造体を設計した後において、水上構造体の固有周期に応じて充填材の充填位置および充填量を適切に設定する。これにより、骨組み強度つまり各部材の断面などを変更しなくても水上構造体との共振を防止することができ、水中構造体の設計工程を効率化して経済的な設計を実現することができる。【００３６】
上記（１５）、（１６）に記載の水中構造体の改修方法によれば、前述のように、設置後の供用時における環境変化による水中構造体の固有周期の変化や、水上構造体の交換による固有周期の変化などに対しても、第１支持部材の一部に充填材を充填するだけで水中構造体の固有周期を調節することができる。したがって、水上構造体や波浪と水中構造体との共振を防止することができ、さらには、第１支持部材自体に大幅な補強を施さなくてもよいので、メンテナンスの手間やコストを抑制することができる。【００３７】
上記（１７）に記載の水中構造体の改修方法によれば、第１空間だけでなく、第２空間にも充填材が充填されているため、水中構造体の固有周期を微調整することが可能となる。【００３８】
以上のような本発明の一態様に係る水中構造体、その施工方法、水中構造体の設計方法および水中構造体の改修方法によれば、水中構造体の骨組みである第１支持部材及び第２支持部材自体に大幅な設計変更や補強等を施す必要がない。これにより、設計工程を効率化して経済的な設計を実現することができ、第１，第２支持部材やその他各部材の製造に係る効率を向上させることもできる。従って、所定の条件に基づいて各部材や骨組みを標準化した水中構造体を設計しておき、この水中構造体の適切な位置に充填材を充填して付加重量および付加剛性を付与するだけで、水上構造体の固有周期などの条件に容易に対応することができる。これにより、大量生産に適した水中構造体の標準化を図って、大量生産による製造効率の一層の向上を実現することができる。さらに、供用時における環境変化や水上構造体の交換にも容易に対応して、水中構造体の固有周期を調節できるので、効率良く改修することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる水中構造体を用いた風力発電施設を示す側面図である。
【図２】同水中構造体の拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる水中構造体の拡大図である。
【図４】同水中構造体の設計用周期を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる水中構造体を用いた風力発電施設の他の構造例を示す側面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる水中構造体を用いた風力発電施設の他の構造例を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる水中構造体を用いた風力発電施設の他の構造例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
風力発電施設１は、海洋沿岸部の海上や平野内陸部の湖上などに設けられている。風力発電施設１は、図１に示すように、水面Ｓよりも上方に設けられる水上構造体としての風車２と、この風車２を支持する水中構造体としてのジャケット３と、このジャケット３を水底Ｇに固定する複数の杭４とを備えている。また、図示しない発電設備が、風車２内部やジャケット３の上部に設けられ、風力発電施設１で発電した電力を変電施設等に送電可能に構成されている。
【００４１】
風車２は、ジャケット３の上部に固定されるベース２１と、このベース２１から上方に延びる支柱２２と、支柱２２の上端に固定される回転支持部２３と、回転支持部２３に回転可能に支持される回転体２４とを備えて構成されている。回転体２４は、回転支持部２３に支持される軸支部２５と、この軸支部２５に固定されて径方向に延びる複数（例えば、３本）のブレード（羽根）２６とを有する。ブレード２６が風を受けて回転体２４が回転することで、この回転エネルギーを受けた発電設備によって発電される。
【００４２】
ジャケット３は、それぞれ鋼製の骨組み３１と、この骨組み３１上部の水面Ｓ上に設けられて風車２を支持する台座３２と、骨組み３１の下部に設けられて杭４に接続される接続部３３とを備えて形成されている。骨組み３１は、主部材としての複数のレグ（第１支持部材）３４と、副部材としての水平ブレース（第２支持部材）３５および斜めブレース（第２支持部材）３６とを有して構成されている。
レグ３４は、水底Ｇ近傍から水面Ｓを超えて水上まで延びている。また、水平ブレース３５及び斜めブレース３６は、複数のレグ３４を連結し、隣り合うレグ３４同士に渡って架設されている。
レグ３４、水平ブレース３５および斜めブレース３６は、それぞれ円筒状の閉断面を有した鋼管によって構成され、溶接接合によって互いに連結されている。接続部３３は、レグ３４の下端部にアームを介して連結された鋼管で構成され、この鋼管の内部に挿通した杭４と適切なグラウト材を介して固定されるようになっている。
【００４３】
杭４は、それぞれ円形鋼管などによって構成され、水底地盤の適切な深さまで貫入され、水底Ｇから適切な高さまで突出した杭頭部４ａがジャケット３の接続部３３に固定されている。これらの杭４は、ジャケット３の設置前に予め水底地盤に貫入された状態で、その上方まで搬送したジャケット３の接続部３３に挿通して固定されてもよい。または、杭４は、ジャケット３の接続部３３に未固定状態で挿通された状態で、ジャケット３とともに搬送され、水底地盤に貫入した後グラウト材で接続部３３に固定されてもよい。
【００４４】
第１実施形態のジャケット３Ａにおいて、図２に示すように、骨組み３１のうち下部、つまり水底Ｇ側に位置するレグ３４の内部の第１空間３４ａ、水平ブレース３５の内部の第２空間３５ａおよび斜めブレース３６の内部の第２空間３６ａの一部に充填材としてのコンクリートＣが充填されている。
また、第２実施形態のジャケット３Ｂは、図３に示すように、骨組み３１のうち上部、つまり水面Ｓ側に位置するレグ３４の内部の第１空間３４ａの一部と、斜めブレース３６の第２空間３６ａの一部と、台座３２の内部３２ａとに充填材としてのコンクリートＣが充填されている。ここで、レグ３４の内部の第１空間３４ａおよび斜めブレース３６の第２空間３６ａのみにコンクリートＣを充填することで、所望の固有周期となる場合は、台座３２の内部３２ａにコンクリートＣを充填する必要はない。  
【００４５】
先ず、第１実施形態のジャケット３Ａにおいて、コンクリートＣは、最下段の水平ブレース３５Ｂと、最下段の斜めブレース３６Ｂと、水面Ｇ側（下端部）のレグ３４とに充填されている。ここで、水底Ｇ側のレグ３４は、具体的には、レグ３４の下端部３４ｂから斜めブレース３６Ｂとレグ３４とが連結されるレグ３４の接続部３４ｃまでの範囲である。
また、下から２段目の水平ブレース３５よりも上側に位置する骨組み３１と接続部３３とにはコンクリートＣが充填されていない。このような第１実施形態のジャケット３Ａは、その骨組み３１の下部（水底Ｇ側）にコンクリートＣが充填されることで、上部（水面Ｓ側）にコンクリートＣを充填する場合に比べて、下部の重量と剛性とが増大される。すなわち、付加重量および付加剛性が付与されている。特に、付加剛性が付与される影響により、コンクリートＣを充填しない場合の骨組み３１の固有周期Ｔｓ０と比較して、下部にコンクリートＣが充填された骨組み３１Ａは、その固有周期Ｔs1が短くなり（Ｔｓ１＜Ｔｓ０）、つまり、周期が短くなる。
【００４６】
ジャケット３Ａの高さ４０ｍ程度の構造体において、水底Ｇ側に位置するレグ３４の内部の第１空間３４aの一部にのみ、コンクリートＣを充填したときの振動数（周期）の変化の一例を下表１に示す。長さ比は、レグ３４の全長に対するコンクリートＣの充填範囲の比である。すなわち、ジャケット３Ａの全長すべてにコンクリートＣが充填されている場合、長さ比は、１である。
振動数の比は、ジャケット３ＡにコンクリートＣが充填されていないときの振動数に対する、コンクリートＣの充填量に応じたジャケット３Ａの振動数の比である。また、Ｃａｓｅ１、２，３、４、５の順にジャケット３Ａの下部からの充填量が多くなっている。
【００４７】
【表１】
2011068152.tif 000003
【００４８】
表１に示す第１実施形態のジャケット３ＡのＣａｓｅ１〜３では、ジャケット３Ａの骨組構造を変化させることなく、固有周期を１０％弱程度、固有振動数が長くなる（固有周期が短くなる）ことが確認される。この固有周期の変化率は充填前の構造における剛性に強く影響され、充填前構造の剛性が低い場合は、更に顕著な効果を得ることが可能である。
一方、ジャケット３ＡすべてにコンクリートＣを充填したＣａｓｅ４では、その固有振動数が短くなる（固有周期が長くなる）結果となっている。この結果より、コンクリートＣの充填範囲は、ジャケット３Ａの一部に充填されることが望ましい。すなわち、ジャケット３の固有周期を短くしたい場合には、図２に示すように、下部に集中させることが望ましい。
更に、下部からの長さ比が約５０％を超えて１００％になるに従い、固有振動数が短くなる傾向がある。このため、固有振動数を長くしたい場合においては、上部からの長さ比を５０％以下又は６０％以下にすることが望ましい。但し、最小長さ比は水平ブレース３５がレグ３４と交差する格点部３１ａ，３１ｂ，３１ｃの間のレグの長さ、すなわち、格点部３１ａと格点部３１ｂとの間の長さや格点部３１ｂと格点部３１ｃとの間の長さに依存することが多く、レグの軸圧縮および曲げ変形を抑制するため、少なくとも１層分のレグ長さは充填する方が望ましい。多くの場合、ジャケット構造は１０層構成以下となるため、その望ましい長さ比は約１０％が最小範囲となる。つまり、下部からの長さ比は１０％以上、１５％以上又は２０％以上とすることが望ましい。下部からの長さとすると、５ｍ以上、８ｍ以上又は１０ｍ以上とすることが望ましい。
【００４９】
一方、図３に示す第２実施形態のジャケット３Ｂにおいて、コンクリートＣは、最上段の斜めブレース３６Ｔと、水面Ｓ側（上端部）のレグ３４と、台座３２の内部３２ａとに充填されている。ここで水面Ｓ側のレグ３４は、具体的には、レグ３４の上端部３４ｄから斜めブレース３６Ｔとレグ３４とが連結されるレグ３４の接続部３４ｅまでの範囲である。
また、上から１段目の水平ブレース３５よりも下側に位置する骨組み３１と接続部３３とにはコンクリートＣが充填されていない。このような第２実施形態のジャケット３Ｂは、その骨組み３１の上部（水面Ｓ側）にコンクリートＣが充填されることで、下部（水底Ｇ側）にコンクリートＣを充填する場合に比べて、上部の重量と剛性とが増大される。すなわち、付加重量および付加剛性が付与されている。特に、付加重量が付与される影響により、コンクリートＣを充填しない場合の骨組み３１の固有周期Ｔｓ０と比較して、上部にコンクリートＣが充填された骨組み３１Ｂは、その固有周期Ｔｓ２が長くなり（Ｔｓ２＞Ｔｓ０）、つまり、周期が長くなる。
【００５０】
ジャケット３Ｂの高さ４０ｍ程度の構造体において、水面Ｓ側（上端部）のレグにのみ、コンクリートＣを充填したときの振動数（周期）の変化の一例を下表２に示す。長さ比は、レグ３４の全長に対するコンクリートＣの充填範囲の比である。すなわち、ジャケット３Ｂの全長すべてにコンクリートＣが充填されている場合、長さ比は、１である。
振動数の比は、ジャケット３ＡにコンクリートＣが充填されていないときの振動数に対する、コンクリートＣの充填量に応じたジャケット３Ｂの振動数の比である。また、Ｃａｓｅ１、２，３、４、５の順にジャケット３Ａの上部からの充填量が多くなっている。
【００５１】
【表２】
2011068152.tif 000004
【００５２】
表２に示す第２実施形態のジャケット３ＢのＣａｓｅ１〜３では、ジャケット３Ｂの骨組構造を変化させることなく、固有周期を２０％弱程度、固有振動数が短くなる（固有周期が長くなる）ことが確認される。この固有周期の変化率は充填前の構造における剛性に強く影響され、充填前構造の剛性が低い場合は、更に顕著な効果を得ることが可能である。
一方、ジャケット３ＢすべてにコンクリートＣを充填したＣａｓｅ４では、その固有周期の変化率が低い。この結果より、コンクリートＣの充填範囲は、ジャケット３Ｂの一部に充填されることが望ましい。すなわち、ジャケット３の固有周期を長くしたい場合には、図３に示すように、上部に集中させることが望ましい。
更に、上部からの長さ比が約５０％を超えて１００％になるに従い、固有振動数が長くなる傾向がある。このため、固有振動数を短くしたい場合においては、上部からの長さ比を５０％以下又は６０％以下にすることが望ましい。但し、最小長さ比は水平ブレース３５がレグ３４と交差する格点部３１ａ，３１ｂ，３１ｃの間のレグの長さ、すなわち、格点部３１ａと格点部３１ｂとの間の長さや格点部３１ｂと格点部３１ｃとの間の長さに依存することが多く、少なくとも１層分のレグ長さは充填する方が望ましい。多くの場合、ジャケット構造は１０層構成以下となるため、その望ましい長さ比は約１０％が最小範囲となる。つまり、上部からの長さ比は１０％以上、１５％以上又は２０％以上とすることが望ましい。上部からの長さとすると、５ｍ以上、８ｍ以上又は１０ｍ以上とすることが望ましい。
第１実施形態のジャケット３Ａおよび第２実施形態のジャケット３Ｂの振動数（周期）の変化の一例は、振動数の変化量が６％から１５％程度と大きくはないが、水中構造体における固有周期を調整する目的が、上部構造である風車の回転数による周波数域と共振することがないように、共振域を外すことであるため、上記のような振動数の変化量においても、所定の目的を達成することは可能である。また、変化量を大きくしたい場合においては、斜めブレースの３６Ｂあるいは３６Ｔの一部にもコンクリートＣを充填することが好ましい。
加えて水中構造体の高さが１０ｍ変化した場合のコンクリートを充填しない構造体における振動数の変化は約１０％程度であることから、設計水深が約５ｍ変化する場合や、洗掘により水深が約５ｍ変化する場合などにおいては、先のコンクリート充填範囲においても、固有周期調整が可能となるため、本発明におけるコンクリート充填方法は、実用上において十分に効果がある。
【００５３】
次に、以上のような第１実施形態および第２実施形態のジャケット３Ａ，３Ｂの設計方法について説明する。
骨組み３１Ａ，３１Ｂの固有周期Ｔs１，Ｔs２は、図４に示すように、海や湖における波浪のスペクトルＳw０のピーク周期Ｔw０や、風車２の回転体２４の固有周期域Ｔr、さらにはブレード２６の回転に応じた固有周期域Ｔbのいずれとも重ならない領域、あるいは、重なりが最小となる設計用周期域（ターゲット周期）Ｔｓｔに入るように調節されている。すなわち、固有周期Ｔs１，Ｔs２が設計用周期域Ｔｓｔに入るように、レグ３４の第１空間３４ａ、水平ブレース３５の第２空間３５ａ、斜めブレース３６の第２空間３６ａのうち、少なくともレグ３４の第１空間３４ａの一部に充填するコンクリートＣの充填位置及び充填量を算出する。そして、算出された充填位置に、算出された充填量のコンクリートＣを充填する。
具体的には、コンクリートＣを充填しない場合の骨組み３１の固有周期Ｔs０が波浪のピーク周期Ｔw０や回転体２４の固有周期域Ｔrと近い場合には、図３に示す第２実施形態のジャケット３Ｂのように、骨組み３１Ｂの上部にコンクリートＣを充填して長周期する。
逆に、固有周期Ｔs０がブレード２６の回転に応じた固有周期域Ｔb側に入る場合には、図２に示す第１実施形態のジャケット３Ａのように、骨組み３１Ａの下部にコンクリートＣを充填して短周期する。
【００５４】
次に、上述したように設計されたジャケット３（第１実施形態のジャケット３Ａまたは第２実施形態のジャケット３Ｂ）の施工方法について説明する。
始めに、第１のジャケット３の施工方法（設置手順）について説明する。この施工方法は、先ず、図示しない沿岸部や陸上の組立ヤードにおいて、レグ３４、水平ブレース３５および斜めブレース３６を組み立てて骨組み３１を製作する。この骨組み３１に台座３２および接続部３３を固定してジャケット３を形成する。次に、前述した設計結果（算出されたコンクリートＣの充填位置及び充填量）に基づいて骨組み３１の上部または下部に対し、組立ヤードにおいて、コンクリートＣを充填する（充填工程）。このようにコンクリートＣを充填して第１実施形態のジャケット３Ａまたは第２実施形態のジャケット３Ｂを製作したら、これをバージ等の搬送手段によって設置場所まで搬送する。次に、設置場所において、前述した杭４による固定方法で水底Ｇに固定することでジャケット３の設置が完了し（設置工程）、その後、別途搬送した風車２を台座３２に固定することで、風力発電施設１が完成する。
この施工方法では、充填作業の作業性が向上し、かつ、各部材内の充填性を向上させることができ、さらに、ジャケット３Ａ，３Ｂを水底Ｇに設置した後にコンクリートＣを充填する場合よりも充填用の配管長などを短くすることができる。
【００５５】
次に、第２のジャケット３の施工方法（設置手順）について説明する。先ず、組立ヤードにおいて、レグ３４、水平ブレース３５および斜めブレース３６を組み立てて骨組み３１を製作する。この骨組み３１に台座３２および接続部３３を固定してジャケット３を形成する。この際、ジャケット３の所定位置にコンクリート搬送用の配管などを固定しておく。次に、ジャケット３をバージ等の搬送手段によって設置場所まで搬送し、設置場所において、前述した杭４による固定方法でジャケット３を水底Ｇに固定する（設置工程）。水底Ｇにジャケット３を固定した後、前述した設計結果（算出されたコンクリートＣの充填位置及び充填量）に基づいて骨組み３１の上部または下部に対し、配管を介して圧送ポンプでコンクリートＣを圧送して充填する（充填工程）。このようにコンクリートＣを充填して第１実施形態のジャケット３Ａまたは第２実施形態のジャケット３Ｂを製作したら、その後、別途搬送した風車２を台座３２に固定することで、風力発電施設１が完成する。なお、骨組み３１へのコンクリートＣ充填は、風車２の固定後に行ってもよい。この場合には、固定した風車２の回転体２４やブレード２６の固有周期を実測し、この実測値を用いて前述の設計用周期域Ｔｓｔを補正する。この補正した設計用周期域Ｔｓｔに基づいて充填するコンクリートＣの充填位置や充填量を再設定してから、骨組み３１にコンクリートＣを充填するようにしてもよい。
この施工方法では、ジャケット３Ａ，３Ｂを設置場所まで搬送する際の重量を軽量化することができ、搬送効率を向上させることができる。
【００５６】
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、骨組み３１の上部または下部にコンクリートＣを充填することで、ジャケット３の固有周期Ｔｓ１，Ｔｓ２を容易に調節することができる。したがって、骨組み３１の強度設計に基づいて決定されたレグ３４、水平ブレース３５および斜めブレース３６の断面寸法を変更することなく、波浪や回転体２４、ブレード２６の固有周期とジャケット３の固有周期Ｔｓ１，Ｔｓ２とをずらすことができる。これにより、回転体２４、ブレード２６とジャケット３とが共振するのを防止することができる。従って、ジャケット３の設計工程の簡素化を図り、かつ経済的な設計を実現することができる。さらには、設計工程が簡素化されることで、骨組み３１を構成するレグ３４等の部材の標準化が図れたり、骨組み３１に対する余計な補強が省略できたりなど、製造工程に及ぼす悪影響を排除して製造効率をも向上させることができる。
【００５７】
なお、本発明は、前記各実施形態のみに限定されることはなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、水中構造体としてジャケット３を用いた風力発電施設１を例示したが、本発明の水中構造体は、ジャケット３に限らず、次の図５、図６、図７に示すような構成であってもよい。
【００５８】
図５において、水中構造体３Ｃは、支柱延長部（第１支持部材）２２Ａと、トラス状のベース（第２支持部材）２１Ａとを備えたトライポッド構造となっている。
ベース２１Ａは、水底Ｇに設けられた３本の杭４の杭頭部と支柱延長部２２Ａとを連結している。支柱延長部２２Ａは、風車２の支柱２２に連続して水底Ｇ付近まで延長されてベース２１Ａに連結されている。
この水中構造体３Ｃには、一例として、ベース２１Ａと水底Ｇ側の支柱延長部２２Ａの一部とにコンクリートＣが充填されている。
図６において、水中構造体３Ｄは、３本の杭４に連続して水上まで延長された杭延長部３８によって構成されている。これらの杭延長部（第１支持部材）３８の上端部と風車（水上構造体）２とが三又状のベース（第２支持部材）２１Ｂで連結されたトライパイル構造となっている。水中構造体３Ｄには、一例として、水底Ｇ側の杭延長部３８の一部にコンクリートＣが充填されている。コンクリートＣの充填位置は限定されることはないが、水底Ｇの杭延長部３８内にコンクリートＣを充填するよりも、固有振動数の調節に寄与度が大きい水中の杭延長部３８内にコンクリートＣを多く充填することが好ましい。また、水中構造体３Ｄの固有周期を長くする場合には、ベース２１Ｂ及び杭延長部３８の水面Ｓ側にコンクリートＣを充填する。これにより、所望の固有周期を有する水中構造体を提供することが可能となる。
以上のような水中構造体３Ｃ，３Ｄにおいて、ベース２１Ａや支柱延長部２２Ａ、杭延長部３８の内部に充填材としてのコンクリートＣが充填されることで、付加重量および付加剛性が付与され、水中構造体３Ｃ，３Ｄの固有周期を調節できるように構成されている。
【００５９】
図７において、水中構造体３Ｅは、水底Ｇから水上Ｓまで延び、内部に第１空間４１ａを有する鋼の鋼管杭（第１支持部材）４１を備えたモノパイル構造である。この構成では、支柱２２と鋼管杭４１とはグラウト接合部４２により接合されている。鋼管杭４１の第１空間４１ａの一部にコンクリート(充填材)Ｃが充填されており、図７では、水底Ｇから鋼管杭４１の真ん中辺りまでコンクリートＣが充填されている。コンクリートＣの充填位置は限定されることはないが、水底Ｇの鋼管杭４１内にコンクリートＣを充填するよりも、固有振動数の調節に寄与度が大きい水中の鋼管杭４１内にコンクリートＣを多く充填することが好ましい。
また、図７に示すように、モノパイル構造の設計方法は、上述したジャケット構造と同様に、水中構造体３Ｅの固有周期が設計用周期域Ｔｓｔに入るように、鋼管杭４１の第１空間４１ａの一部に充填するコンクリートＣの充填位置及び充填量を算出する。そして、算出された位置に、算出された充填量の充填材を充填するので、鋼管杭４１の断面寸法を変更することなく、波浪や回転体２４、ブレード２６の固有周期と水中構造体３Ｅの固有周期とをずらすことができる。これにより、回転体２４、ブレード２６と水中構造体３Ｅとが共振するのを防止することができる。
さらには、第１の水中構造体３Ｅの施工方法としては、鋼管杭４１の第１空間４１ａにコンクリートＣを充填し（充填工程）、その後、水底Ｇに水中構造体３Ｅを設置する（設置工程）。また、第２の水中構造体３Ｅの施工方法としては、水底Ｇに水中構造体３Ｅを設置し（設置工程）、その後、鋼管杭４１の第１空間４１ａにコンクリートＣを充填する（充填工程）。モノパイル構造においても、上述した第１，第２の水中構造体の施工方法を用いることができ、ジャケット構造と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、前記実施形態では、上部構造体として風車２を備えた風力発電施設１を例示したが、本発明の水中構造体は、風車２を支持するものに限らず、石油掘削用構造物として利用されるものでもよく、あるいは、桟橋などの港湾施設や人工島などとして利用されるものでもよい。また、風力発電施設１としても、前記実施形態のように、単一のジャケット３で単一の風車２を支持する構成に限らず、単一のジャケット３で複数の風車２を支持する構成でもよいし、複数のジャケット３で単一の風車２を支持するものでもよい。このようにジャケット３と風車２との組み合わせを様々に変更した場合であっても、前記実施形態のように、骨組み３１に充填材を充填することによって、その固有周期を容易に調節できる。これにより、風車２とジャケット３との共振を効果的に防止することができ、経済的な設計および製造を実現することができる。
また、充填材は、コンクリートに限らず、鉄筋コンクリート、繊維補強コンクリート、モルタル、および砕石のいずれかでもよいし、これらから適宜に選択したものを混合したり、または別々に用いて骨組み３１に充填してもよい。
また、レグ３４、水平ブレース３５及び斜めブレース３６が、閉断面を有した鋼管としたが、これに限ることはない。すなわち、レグ３４のみにコンクリートＣを充填するときは、少なくともレグ３４が閉断面を有していれば良い。
また、レグ３４、水平ブレース３５及び斜めブレース３６にコンクリートＣを充填させたが、レグ３４のみにコンクリートＣを充填することで、所望の固有周期となる場合は、水平ブレース３５及び斜めブレース３６にコンクリートＣを充填する必要はない。  
【００６１】
また、前記実施形態では、風力発電施設１を新設する際の設計から設置までの手順を説明したが、本発明は、既存の水中構造体の改修方法にも有用である。
すなわち、前記実施形態の図１に示すような風力発電施設１が既に供用されている状態で、既設のジャケット３の周囲環境の変化に伴って改修する場合、例えば、水底Ｇの地盤が海流などによって洗掘されるなどの環境変化があった場合、水底Ｇの地盤面が下がって杭４の突出長が長くなる。これにより、ジャケット３の固有周期が設計当初の値から外れて、波浪の周期や風車２の回転体２４やブレード２６の回転周期と合致してしまう可能性がある。この場合、周囲環境の変化量に基づいて算出した充填量のコンクリートＣをレグ３４の第１空間３４ａ、水平ブレース３５の第２空間３５ａ、斜めブレース３６の第２空間３６ａのうち、少なくともレグ３４の第１空間３４ａの一部に充填する。
また、既に供用されている風力発電施設１において、改修前後で風車２の固有周期が変化する場合、例えば、風車２全体を交換したり、枚数や長さ等が異なるブレード２６に交換したりなど、設計条件が変化した場合、ブレード２６の回転に応じた固有周期域Ｔbが変動し、供用中のジャケット３の固有周期と重なってしまう可能性がある。この場合、固有周期Ｔbの変化量に基づいて算出した充填量のコンクリートＣをレグ３４の第１空間３４ａ、水平ブレース３５の第２空間３５ａ、斜めブレース３６の第２空間３６ａのうち、少なくともレグ３４の第１空間３４ａの一部に充填する。すなわち、予めジャケット３の骨組み３１Ａ，３１Ｂに充填材搬送用の配管などを固定しておき、前述の第２のジャケット３の施工方法（設置手順）と同様に、骨組み３１の上部または下部に充填材を圧送して充填することで、ジャケット３の固有周期を容易に調節することができ、波浪や回転体２４、ブレード２６等とジャケット３との共振を防止することができる。
また、上述した水中構造体の改修方法は、図７に示すモノパイル構造にも適用することが可能であり、同様の効果を得ることが可能となる。
【００６２】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これのみに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６３】
２  風車（水上構造体）
３（３Ａ，３Ｂ）  ジャケット（水中構造体）
３Ｃ，３Ｄ  ジャケット（水中構造体）
３Ｅ  水中構造体
２４  回転体
３１  骨組み
３４  レグ（第１支持部材）
３５  水平ブレース（第２支持部材）
３６  斜めブレース（第２支持部材）
４１  鋼管杭（第１支持部材）
Ｇ  水底
Ｓ  水面
【図１】
2011068152.tif 000005
【図２】
2011068152.tif 000006
【図３】
2011068152.tif 000007
【図４】
2011068152.tif 000008
【図５】
2011068152.tif 000009
【図６】
2011068152.tif 000010
【図７】
2011068152.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月11日(2011.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、
前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材と；
前記第１空間に充填される充填材と、を備え；
前記第１空間の一部であって、前記第１支持部材の上端部を含む上部側あるいは下端部を含む下部側に充填材が充填されている；
ことを特徴とする水中構造体。
【請求項２】
前記第１支持部材が複数設けられ；
前記複数の第１支持部材間を連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体。
【請求項３】
前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の水中構造体。
【請求項４】
前記水上構造体と前記第１支持部材とを連結、あるいは、前記第１支持部材と前記水底に設けられた他部材とを連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体。
【請求項５】
前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の水中構造体。
【請求項６】
前記第１支持部材及び前記第２支持部材のうち、少なくとも前記第１支持部材が、閉断面を有した鋼管を含み；
前記鋼管の内部に前記充填材が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項７】
前記充填材が、コンクリート、鉄筋コンクリート、繊維補強コンクリート、モルタル、および砕石のいずれかを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項８】
前記水上構造体が、回転体を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項９】
前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１０】
前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１１】
前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１２】
前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
前記設置工程の後、前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１３】
前記水上構造体の固有周期に基づいて、前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；
前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の設計方法。
【請求項１４】
前記水上構造体の固有周期に基づいて、前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；
前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の設計方法。
【請求項１５】
水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体の周囲環境の変化に伴って改修する方法であって、
前記水中構造体の固有周期と設計当初の水中構造体の固有周期との差分に基づいて算出した充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する
ことを特徴とする水中構造体の改修方法。
【請求項１６】
水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を改修する方法であって、
改修前後で前記水上構造体の固有周期が変化する場合に、この固有周期の変化量に基づいて算出した充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する
ことを特徴とする水中構造体の改修方法。
【請求項１７】
前記第１支持部材が複数設けられ、これら第１支持部材間を接続するとともに内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材を、前記水中構造体がさらに備える場合に、
前記第２空間の少なくとも一部に充填材を充填する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の水中構造体の改修方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（１）本発明の一態様に係る水中構造体は、水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材と；前記第１空間に充填される充填材と、を備え；前記第１空間の一部であって、前記第１支持部材の上端部を含む上部側あるいは下端部を含む下部側に充填材が充填されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（１５）本発明の一態様に係る水中構造体の改修方法は、水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体の周囲環境の変化に伴って改修する方法であって、前記水中構造体の固有周期と設計当初の水中構造体の固有周期との差分に基づいて求めた充填量の充填材を、前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
先ず、第１実施形態のジャケット３Ａにおいて、コンクリートＣは、最下段の水平ブレース３５Ｂと、最下段の斜めブレース３６Ｂと、水底Ｇ側（下端部）のレグ３４とに充填されている。ここで、水底Ｇ側のレグ３４は、具体的には、レグ３４の下端部３４ｂから斜めブレース３６Ｂとレグ３４とが連結されるレグ３４の接続部３４ｃまでの範囲である。
また、下から２段目の水平ブレース３５よりも上側に位置する骨組み３１と接続部３３とにはコンクリートＣが充填されていない。このような第１実施形態のジャケット３Ａは、その骨組み３１の下部（水底Ｇ側）にコンクリートＣが充填されることで、上部（水面Ｓ側）にコンクリートＣを充填する場合に比べて、下部の重量と剛性とが増大される。すなわち、付加重量および付加剛性が付与されている。特に、付加剛性が付与される影響により、コンクリートＣを充填しない場合の骨組み３１の固有周期Ｔｓ０と比較して、下部にコンクリートＣが充填された骨組み３１Ａは、その固有周期Ｔs1が短くなり（Ｔｓ１＜Ｔｓ０）、つまり、周期が短くなる。
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月17日(2011.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、
前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材と；
前記第１空間に充填される充填材と、を備え；
前記水中構造体の固有周期が前記水上構造体の固有周期とは異なる周期となるよう、前記第１空間の一部であって、前記第１支持部材の上端部を含む上部側あるいは下端部を含む下部側に充填材が充填され、前記水中構造体の固有周期が調整されている；
ことを特徴とする水中構造体。
【請求項２】
前記第１支持部材が複数設けられ；
前記複数の第１支持部材間を連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体。
【請求項３】
前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の水中構造体。
【請求項４】
前記水上構造体と前記第１支持部材とを連結、あるいは、前記第１支持部材と前記水底に設けられた他部材とを連結し、内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材をさらに備える；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体。
【請求項５】
前記第２空間の少なくとも一部に充填材が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の水中構造体。
【請求項６】
前記第１支持部材及び前記第２支持部材のうち、少なくとも前記第１支持部材が、閉断面を有した鋼管を含み；
前記鋼管の内部に前記充填材が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項７】
前記充填材が、コンクリート、鉄筋コンクリート、繊維補強コンクリート、モルタル、および砕石のいずれかを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項８】
前記水上構造体が、回転体を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体。
【請求項９】
前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１０】
前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１１】
前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
前記充填工程の後、前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１２】
前記水底に前記水中構造体を設置する設置工程と；
前記設置工程の後、前記第１空間の一部に前記充填材を充填する充填工程と；
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の施工方法。
【請求項１３】
前記水上構造体の固有周期に基づいて、該固有周期と重ならない設計用周期域を算出し；
前記水中構造体の固有周期が該設計用周期域に入るよう、前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；
前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の水中構造体の設計方法。
【請求項１４】
前記水上構造体の固有周期に基づいて、該固有周期と重ならない設計用周期域を算出し；
前記水中構造体の固有周期が該設計用周期域に入るよう、前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；
前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；
ことを特徴とする請求項１に記載の水中構造体の設計方法。
【請求項１５】
水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を周囲環境の変化に伴って改修する方法であって、
前記水中構造体の固有周期と設計当初の水中構造体の固有周期との差分に基づいて充填材の充填位置及び充填量を算出し、算出した充填量の充填材を、前記充填位置である前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する
ことを特徴とする水中構造体の改修方法。
【請求項１６】
水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を改修する方法であって、
改修前後で前記水上構造体の固有周期が変化する場合に、この固有周期の変化量に基づいて充填材の充填位置及び充填量を算出し、算出した充填量の充填材を、前記充填位置である前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する
ことを特徴とする水中構造体の改修方法。
【請求項１７】
前記第１支持部材が複数設けられ、これら第１支持部材間を接続するとともに内部に第２空間を有する鋼の第２支持部材を、前記水中構造体がさらに備える場合に、
前記第２空間の少なくとも一部に充填材を充填する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の水中構造体の改修方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（１）本発明の一態様に係る水中構造体は、水底に設置され、水上に設けられた水上構造体を支持する水中構造体であって、前記水底から前記水上まで延び、内部に第１空間を有する鋼の第１支持部材と；前記第１空間に充填される充填材と、を備え；前記水中構造体の固有周期が前記水上構造体の固有周期とは異なる周期となるよう、前記第１空間の一部であって、前記第１支持部材の上端部を含む上部側あるいは下端部を含む下部側に充填材が充填され、前記水中構造体の固有周期が調整されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（１３）上記（２）から（５）のいずれか１項に記載の水中構造体の設計方法は、前記水上構造体の固有周期に基づいて、該固有周期と重ならない設計用周期域を算出し；前記水中構造体の固有周期が該設計用周期域に入るよう、前記第１空間及び前記第２空間のうち、少なくとも前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；ことが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
（１４）上記（１）に記載の水中構造体の設計方法は、前記水上構造体の固有周期に基づいて、該固有周期と重ならない設計用周期域を算出し；前記水中構造体の固有周期が該設計用周期域に入るよう、前記第１空間の一部に充填する前記充填材の充填位置及び充填量を算出し；前記充填位置に前記充填量の前記充填材を充填する；ことが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（１５）本発明の一態様に係る水中構造体の改修方法は、水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を周囲環境の変化に伴って改修する方法であって、前記水中構造体の固有周期と設計当初の水中構造体の固有周期との差分に基づいて充填材の充填位置及び充填量を算出し、求めた充填量の充填材を、前記充填位置である前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
（１６）本発明の一態様に係る水中構造体の改修方法は、水底に立設されてかつ水上に設けられた水上構造体を支持する鋼の第１支持部材を備えた既設の水中構造体を改修する方法であって、改修前後で前記水上構造体の固有周期が変化する場合に、この固有周期の変化量に基づいて充填材の充填位置及び充填量を算出し、求めた充填量の充填材を、前記充填位置である前記第１支持部材内に形成された第１空間の一部に充填する。
【国際調査報告】
2011068152.tif 000012
2011068152.tif 000013
2011068152.tif 000014
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