配管系耐震性能評価プログラム FLAP-II
高圧ガス設備等耐震設計基準（簡易耐震性能評価）

1. はじめに第 220 号）が施行された。この改正された耐震2011 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋

告示においては、設計地震動、応答解析、算定

沖地震以降、配管を含めた産業設備の耐震性能応力等、耐震設計用許容応力等、配管支持の方の重要性がより一段と高まってきている。現在、法の規定は削除され、要求される耐震性能のみ配管系に対しては、高圧ガス設備等の耐震設計が規定化（性能規定化）された。ただし、「高に関する基準が適用されており、その改正の経圧ガス設備等の耐震性能を定める告示の機能性緯は以下の通りである。

基準の運用について」の通達においては、要求兵庫県南部地震の地震被害により高圧ガス設される性能を満たすとみなす設計基準の例とし備の耐震設計方法の見直しが行われ､通商産業て以下の「例示基準」を示しており、以下の例

省告示第 143 号において、高圧ガス設備等耐震示基準に記載の事項は、従来からの高圧ガス設設計基準（通商産業省告示第 515 号）の一部が備等耐震設計基準に記載の事項とほぼ同様の内1997 年 3 月に改正された｡本基準の適用対象は容である。

新設設備であるが、配管系に対しては一部能力増・ 高圧ガス設備等の耐震設計に関する基準（レベル１）KHKS 0861(2018)

強による改造といった場合にも、接続する既設配管を対象として耐震性能の見直しを行うよう行政指導・ 高圧ガス設備等の耐震設計に関する基準（レベル２）KHKS 0862(2018)が行われている。
このため、冷凍則 (1) 、液化則 (2) 、コンビ則 (3) 、特

本稿では、高圧ガス設備等の耐震設計に関す定則 (4) 等が適用される事業所、工場では、高圧ガる基準（平成 30 年経済産業省告示第 220 号、ス設備等耐震設計基準に基づき、設備を適正に維耐震告示）に対応した配管系耐震性能評価プロ持することや、本基準が適用されていない設備にグラム FLAP-II の特徴、適用範囲及び簡易耐震ついても状況把握を行い必要に応じ補強等を行う

性能評価機能を紹介する。

ことが要求されている。本基準を適用すると、配管2. 特徴及び適用範囲

系では、耐震設計対象として検討すべき項目が多く、配管設計、保全・工務担当の方々は短時間でFLAP-II は、高圧ガス設備等の耐震設計に関適切な評価を得られる計算プログラムを求めている。

する基準（平成 30 年経済産業省告示第 220 号、2011 年 12 月 20 日に改正された高圧ガス設

耐震告示）に対応した配管系耐震性能評価プロ

備等耐震設計基準の告示第 236 号においては、グラムであり、この基準に記載された配管支持

2003 年に発生した十勝沖地震の長周期地震動の方法（簡易耐震性能評価）に対応している唯による被害を踏まえ、主に第二設計地震動に関一の市販プログラムである。このプログラムは、する耐震設計方法が改正され、2012 年 7 月に重要度Ⅱ、Ⅲの配管系に標準的に適用される簡高圧ガス設備等耐震設計指針（2012）が発行さ易耐震性能評価（許容スパン法）、ならびに既れた。

存配管系耐震診断法のガイド（平成 27 年 3 月

2019 年 9 月 1 日には高圧ガス設備等の耐震高圧ガス保安協会）における重要度Ⅱ、Ⅲの配性能を定める告示（平成 30 年経済産業省告示

管系に適用される簡易耐震定量評価に対応して1いる。また、配管系の重要度Ⅰa、Ⅰに適用され入力の省略が可能である。また、左上にあるる応答解析法のひとつである修正震度法を用い「Dlg（ダイアログ）」ボタンをクリックすた評価にも対応している。さらに、ASME B31.3

るか、F5 キーを押すか、あるいは、右クリ（高圧ガスの配管に関する基準 KHKS0801）ックすることで、配管部品に関する入力ダに準拠した熱応力解析を用いた評価も実施可能

イアログボックスを開くことができる。主である。

な配管要素の記号には、直管「P」、曲管「C」、

表 1 に、FLAP-II の主な仕様の一覧を示す。

分岐管「T」、弁「V」、伸縮継手「B」、フデータベースには、標準管部品の寸法、管材料

ランジ「F」、ダミーサポート（トラニオン

物性値、継手諸元などを内蔵している。

サポート）「D」がある。曲管「C」では、ロングエルボを標準としているので、ロン

3. 簡易耐震性能評価機能

グエルボを除く曲率半径をもつエルボでは

FLAP-II の簡易耐震性能評価機能について紹曲率半径を入力する。ただし、簡易耐震性能介する。簡易耐震性能評価機能の相当配管スパ評価では曲率半径の違いで結果は変わらなン長の計算プログラムフローを図 1 に示す。

い。曲管「C」での相対座標値はエルボの前

図 2、図 3 には FLAP-II のメニュー画面、デ後の直管を見かけ上、延長して交わる点（正ータ入力ウインドウを示す。FLAP-II のデータ接交点）までの値となる。

入力ウィンドウは全てワークシート（表形式）

・ [拘束点データ]ウィンドウ（図 7）：先に入になっている。以下に、主な入力ウィンドウの力した節点番号（節点文字列）に対して、配詳細について解説する。

管の支持方法を入力する。X 方向、Y 方向、および Z 方向の 3 方向について、それぞれ・ [パイプ、マテリアルデータ]ウィンドウ（図の支持がある場合には「1」を該当する列に4、図 5）：固有の認識番号（ID）を付けて入力する。また、左上にある「Dlg」ボタン

1 組の口径、肉厚、保温材重量、内容物の比をクリックするか、F5 キーを押すか、ある重などを入力する。［パイプ、マテリアルデ

いは、右クリックすることで、拘束点データ

ータ］ウィンドウで、登録されている配管部に関するダイアログボックスを開くことが品を利用することで属性を入力する手間をできる。拘束点とは、Ｘ方向の地震の場合は省くことができる。同図例では JIS G3454

Ｘ軸方向を拘束している点、Ｙ方向の地震の寸法に準拠した JIS 材を用いている。まの場合はＹ軸方向を拘束している点、Ｚ方た、よく使う管材質については、「よく使う向の地震の場合はＺ軸方向を拘束している材質・ダイアログ」に登録することもできる。

点を指す。したがって、例として、Ｙ方向し・ [座標データ]ウィンドウ（図 6）：配管の要か拘束していない場合、Ｙ方向の地震の場素種類（直管、エルボ、ティーなど）と要素合では拘束点であるが、Ｘ方向とＺ方向のの寸法を入力するが、配管部品ごとに、ある地震の場合では拘束点ではない。

いは、形状を指定すべき曲がり部などに認・ [グループ化による地震時相対変位の作成]

識すべき節点番号（節点文字列）を付けて、ウィンドウ（図 8）：支持構造物（塔槽類、要素種類と座標などを入力する。一つの配支持架構）の支持点位置での応答変位を入

管要素は開始節点「From」と終端節点「To」力する。簡易耐震性能評価において、支持構とで構成されるが、連続する配管部品であ造物の支持点位置での応答変位は地表面設れば、開始節点「From」は直前の配管部品計震度、支持構造物の支持点位置、および支の終端節点と同じであると見みなすので、持構造物の全高によって算出することがで2

きる。その詳細は、指針を参照願いたい。まる。したがって、例えば図 11 中の「組み合わせた、同じ支持構造物で支持される場合には番号 5」とは、5 番目のスパンで相当配管スパン

配管系にとって有害な相対変位は生じない長が最大であり、許容スパン長との比率がとするので、同じ支持構造物で支持されて0.536（53.6%）であったことを示している。こいる場合には、その情報をグループとしてのように、最大値が示されるので、許容値を超入力する。また、地震方向とその方向の支持えている場合にも判断がすぐにつく。

構造体の応答変位を入力する。

結果の要約では配管のサイズごとに最大の値を表示するので、一覧表にする場合にこの結果

配管特性や座標データ、拘束点データ等は共をコピー・ペーストして、報告書等に利用する通の入力データとして簡易耐震性能評価機能、ことができる。簡易耐震性能評価の結果ファイ

詳細計算機能 及び熱応 力解析機能 に 用いる こルは、テキストファイルに出力することもできとが可能である。

る。
また 、許 容ス パン 法結 果の モデ ル表 示 画 面

データ入力の順番は、［オプション］、［パ（図 12）にて、組み合わせ番号をリスト化し、イプ、マテリアルデータ］、［座標データ］、選択した組み合わせ番号をスケッチ上でハイラ［拘束点データ］、［サポートグループによるイト表示することもできる。

地震時相対変位の作成］、［荷重データ］とす以上のように、FLAP-II を用いることで簡易ることが多い。

耐震性能評価を効率的に実施できる。

メニューバーの［スケッチ］ （図 9）で入力
4. おわりにした配管形状の概略（スケッチ）を見ることができる。また、メニューバーの［チェック］でFLAP-IIは、配管系の耐震性能評価プログラ入力データのエラーの有無を確認することがでムとして簡易耐震性能評価機能を持つ唯一の市

きる。なお、入力データの修正は入力作業のど販プログラムであり、簡易耐震性能評価機能にの時点でもできる。FLAP-II では表計算と同様おける入力データを詳細計算及び熱応力解析にに、編集機能を使って追加、削除、変更などをも利用できる。
FLAP-IIの概要は、FLAP-IIホームページ

簡単に行うことができる。
入力データを作成した後、メニューバー［フ（https://www.chiyodacorp.com/jp/service/chァイル］、［計算］を選択し、計算の実行ダイas/flap2/）を、またお問い合わせは、FLAP-II

アログボックス（図 10）で計算条件を設定後、サポート係アドレス計算を行う。図 11 に計算結果を示す。計算結果（flap2_support@chiyodacorp.com）を利用願のウィンドウでは結果の要約、各組み合わせ番いたい。

号の結果要約および XYZ 各方向の評価結果の詳細を表示することができる。さらに、
［印刷］

＜注釈＞

を指定すれば入力データと結果を印刷すること(1) 冷凍保安規則もできる。

(2) 液化石油ガス保安規則(3) コンビナート等保安規則

配管スパン長さの計算には分布重量あるいは(4) 特定検査規則

集中重量で補正した相当長を使用し、投影長さの計算にはその要素の投影長を使用している。
「組み合わせ番号」とは、入力した配管形状に沿った順序におけるスパンの番号を示してい3

表1
項目
入力要素

FLAP-II 仕様一覧

No.

機 能1231234567891011121234

表形式のすぐわかる入力方法
入力エラーのチェック
標準管部品の寸法データベース内蔵
直管
曲がり管(エルボ、マイタベンド)
分岐管(成形ティー等)
ノズル・フレキシビィリティー
SIF（応力集中係数）自動、ユーザー入力
伸縮継手(ヒンジ、ジンバル、ユニバーサル・タイプ等)
フランジ継手スプリング・ハンガー
非線形サポート(リミット・ストップ)/自重浮き上がり自動判定
剛体要素(弁等)
管・継手諸元データベース
管材料物性値データベース
内圧
自重
熱
強制変位
地震荷重
・ 加速度応答/支持点ごとに異なる設計震度を指定可能
・ 応答変位/支持構造体のグループ化が可能
風荷重
積雪荷重
フランジ評価（応力評価/漏洩評価）
高圧ガス設備等耐震設計基準
・ レベル 1 耐震性能評価
簡易耐震性能評価（許容スパン法） 及び 詳細耐震性能評価
・ レベル 2 耐震性能評価
等価線形解析法
ASME B31.3（高圧ガスの配管に関する基準 KHKS 0801）
ASME B31.1

解析

56781

評価基準
23

FLAP-II バージョン 2.9.7 動作環境：(1) Windows 10 (Professional / Enterprise) バージョン 21H2 / 22H2 (*1)(2) Microsoft Excel 2016 / 2019, Microsoft 365(3) メモリーは 512Mbyte 以上を推奨(4) ハードディスクは 80Mbyte 以上の空き容量を推奨(5) HASP キーが必要 (*2)(6) 管理者権限でインストール・起動(7) 言語設定は日本語(*1) Windows 8 以前（Windows 7、Windows VISTA、Windows XP 等）には対応していません。仮想デスクトップやリモートデスクトップ環境での動作確認は行っていません。
(*2) HASP キーはスタンドアローン形式であり、ライセンスサーバー形式での使用はできません。

お問い合わせ千代田化工建設株式会社 FLAP-II サポート係
E-mail：flap2_support@chiyodacorp.com

URL：

https://www.chiyodacorp.com/jp/service/chas/flap2/※ FLAP-II のお問い合わせは、E-mail にて受付致します。弊社の FAX は廃止となりました。

4相当配管スパン長算定のための配管の外径 (Di) ごとのリストを作成する（同一の外径が複数ある場合は重複を避ける）
当該スパンの集中重量の和 Wsum を計算する
Wsum = ΣWcn
Wcn : 個々の集中荷重
・ 配管スパン長が0の場合： Wcn = 0
・ 配管スパン長を2倍にする自由端片持ち梁の場合：Wcnを2倍とする

各外径 Di について繰り返す

当該スパンの最大外径 (Ｄ0) を求める

分布重量係数 φdi を計算する
4φdi =

Γpi
Γpi+ΓhiΓpi : 外径Di の基準分布重量
Γhi : 保温材等の分布重量・ 複数の分布重量が存在する場合： 最も大きな分布重量をΓhiとする
・ 配管スパン長が0の場合： 分布重量を0とする
・ Γhi = 0 の場合： φdi = 1 とする・ Γhi/Γpi ≦ 0.5 の場合： φdi = 1 とする相当配管長 Ldi を計算する
Ldi =∑Li D0φdi Di

Li：配管実長
D0：最大外径
Di：配管外径

図3

外径が Di の区分の集中重量係数 γwi を計算する
Wsum : 集中荷重の和
Wsum
φdi 3γwi =Wai ：基準集中重量Wai
φdi：分布重量係数

データ入力ウインドウ

集中重量率γw を計算し、下表より集中重量係数φcを求める
γw =

∑Ldi
∑(Ldi /γwi）

・ γwi = 0 の場合： Ldi / γwi = 0・ ∑(Ldi/γwi) = 0 の場合： γw = 0
集中重量率の範囲
rw≦0.25
0.25＜rw≦55＜rw

集中重量係数φcφc = 1.0
φc = 1.5/(1+ rw)
φc = 9.66/(16.1+rw)

図4

パイプ、マテリアルデータウインドウ

図5

パイプ、マテリアルデータウインドウ

相当配管スパン長Leを計算する（∑Ldiは分布重量係数φdを考慮した値である）∑Ldi
Le =φc

図1

FLAP-II 許容スパン法

相当配管スパン長 計算プログラムフロー

図2

メニュー画面

図65座標データウインドウ

図7

図8

拘束点データウインドウ

図 10

計算の実行ダイアログボックス

図 11

許容スパン法の計算結果（要約）図 12

許容スパン法結果のモデル表示

グループ化による地震時相対変位の作成ウィンドウ

図9

スケッチ6