JPH10317709A - 制震構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被吊り構造物を吊り支持した吊り構造物にお
いて、あらゆる規模の地震に対して被吊り構造物の揺れ
を抑制する。 【解決手段】 吊り構造物１を柱・梁のみから構成する
と共に、吊り構造物１と被吊り構造物２間に両者の相対
水平変形時に減衰力を発生するオイルダンパ３を架設
し、オイルダンパ３によって吊り構造物１と被吊り構造
物２を水平方向につなぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は吊り構造物が被吊
り構造物を吊り支持した構造物において、両者の揺れの
相違を利用して振動を抑制する制震構造物に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例えば
火力発電所のボイラ建屋のように、大重量の被吊り構造
物であるボイラを吊り構造物である建屋の頂部から吊り
下げた構造をした大規模構造物では、吊り構造物に対し
て被吊り構造物が独立して揺れることを防止するため
に、被吊り構造物と吊り構造物とは十数箇所で鋼製のつ
なぎ部材で連結されるが、つなぎ部材の連結によって被
吊り構造物と吊り構造物は常に力を及ぼし合うため、地
震時に被吊り構造物から吊り構造物に大きな力が加わ
る。それを回避するためにつなぎ部材の強度を小さくす
れば、被吊り構造物と吊り構造物間の相対変形が大きく
なるため、被吊り構造物が吊り構造物に衝突する事態が
生ずる。

【０００３】ボイラ建屋の場合、ボイラ本体は加熱によ
って上下方向と半径方向に伸縮することから、つなぎ部
材に平常時のボイラの熱変形に追従しながら、ボイラの
揺れを拘束する程度の強度を持たせる一方、地震時の外
力により塑性化させることで、ボイラから建屋に加わる
力を低減すると共に、ボイラの揺れを抑制し、建屋との
衝突を回避することは可能であるが、鋼材である以上、
あるレベル以上の地震に対してのみ機能し、それ以下の
地震時には機能しないため、あらゆる規模の地震に対し
てボイラの揺れを防止することはできない。このことは
弾塑性ダンパについても言える。

【０００４】この発明はあらゆる規模の地震に対して被
吊り構造物の揺れを抑制する制震構造物を提案するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では吊り構造物の
架構を耐震要素が配置されない柱・梁のみから構成する
と共に、吊り構造物と被吊り構造物間に両者の相対水平
変形時に減衰力を発生するオイルダンパを架設し、オイ
ルダンパによって吊り構造物とそれから吊り支持された
被吊り構造物を水平方向につなぐことにより、あらゆる
地震に対して被吊り構造物の揺れを抑制する。

【０００６】ボイラ建屋の場合、吊り構造物は図７−
(a) に示すように隣接する柱と梁で囲まれた単位フレー
ム内にブレースを配置する、または(b) に示すように隣
接する柱間に、架構の脚部から頂部までに間柱を配置す
ることで架構の剛性を確保し、変形を抑制する構造とさ
れるが、オイルダンパによる揺れの抑制効果はそれが架
設される構造体間の相対変形量が大きい程、大きいこと
から、吊り構造物の架構から耐震要素を不在にし、吊り
構造物を揺れ易くすれば、吊り構造物と剛性の大きい被
吊り構造物間の相対変形量が大きくなり、オイルダンパ
を使用する効果が大きくなる。

【０００７】吊り構造物が揺れ易くなり、吊り構造物と
被吊り構造物間の相対変形量が大きくなることで、両者
の衝突が問題になるが、相対変形時にはその量に対応し
たオイルダンパの減衰力によって相対変形の増大が抑制
されるため、衝突は回避される。

【０００８】オイルダンパは小振幅から大振幅までのあ
らゆる規模の地震に対して有効に機能するため、弾塑性
ダンパのようにある設定されたレベル以上の地震時に限
定されることはない。

【０００９】剛性の異なる架構間にダンパを架設するこ
とで、それぞれの架構の振動を低減する方法は特開平2-
101267号で提案されている。ここでは剛性の大きい内架
構が剛性の小さい外架構内に、外架構に支持された状態
で構築されているため、極端な相対変形は発生しないの
に対し、ボイラ建屋のような構造物においては、剛性の
大きい被吊り構造物が変形し易い吊り構造物に吊り支持
されていることから、本発明のように被吊り構造物と吊
り構造物をつなぎ部材によって連結せずに分離させた場
合には小振幅の地震から両者間の相対変形が顕著になる
ため、特開平2-101267号との対比ではオイルダンパとの
組み合わせによる効果が大きい。

【００１０】オイルダンパの両端は吊り構造物と被吊り
構造物に、両者の相対水平変形と相対鉛直変形に追従可
能に、鉛直軸と水平軸の回りに回転自在に連結される。
これによりオイルダンパは吊り構造物と被吊り構造物間
の任意の方向の相対変形に追従するため、平常時の被吊
り構造物の熱伸縮の他、地震時の吊り構造物と被吊り構
造物間の捩じり振動にも追従する。

【００１１】請求項２に記載のように吊り構造物外周の
層間に層間変形時に減衰力を発生するオイルダンパを架
設すれば、吊り構造物自身の変形が抑制されると共に、
地震時の吊り構造物と被吊り構造物間の捩じり振動時に
揺れを抑制する効果が高まる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明は柱・梁の架構からなる
吊り構造物１と、吊り構造物１に吊り支持される被吊り
構造物２から構成され、吊り構造物１と被吊り構造物２
間にオイルダンパ３を架設し、オイルダンパ３によって
吊り構造物１と被吊り構造物２を水平方向につないだ制
震構造物である。図面では被吊り構造物２がボイラで、
吊り構造物１がボイラ建屋の場合を示すが、この発明の
制震構造物は吊り構造物１が被吊り構造物２を吊り支持
した構造であれば、対象を問わない。

【００１３】吊り構造物１は図１〜図３に示すように柱
・梁のみからなり、隣接する柱と梁で囲まれた単位フレ
ーム内に耐震要素は配置されない。図２は吊り構造物１
の内部における吊り構造物１と被吊り構造物２の関係
を、図３は吊り構造物１の外周を示し、図１は吊り構造
物１の外周と内部をそれぞれ平面的に示している。

【００１４】オイルダンパ３は平面上は少なくとも２方
向に配置され、両端は吊り構造物１と被吊り構造物２に
鉛直軸と水平軸の回りに回転自在に連結される。図５で
は球継手４とそれに外接する継手金物５をオイルダンパ
３の両端に接続することにより架構１とボイラ２に対し
て任意の方向に回転できるようにしている。

【００１５】オイルダンパ３は図４に示すように例えば
ピストン32の両側に油圧室を持つシリンダ31内をロッド
33が往復動し、圧力油がピストン32に明けられたオリフ
ィス34内を通過するときの流体抵抗力を減衰力として発
生する装置であり、一端のシリンダ31側が吊り構造物
１，もしくは被吊り構造物２に、他端のロッド33側が被
吊り構造物２，もしくは吊り構造物１に連結される。図
４のオイルダンパ３はバルブをシリンダ31に内蔵した形
式であるが、図５に示すようにバルブユニットをシリン
ダ31の外側に配置した形式もある。

【００１６】吊り構造物１と被吊り構造物２間に架設さ
れるオイルダンパ３のロッド33には図５に示すように吊
り構造物１と被吊り構造物２間の相対変形量に見合うス
トロークが与えられる。

【００１７】図６に吊り構造物１と被吊り構造物２の構
造特性を同一にし、両者の連結部に本発明のオイルダン
パ３を使用した場合（制震１）の弾性応答解析の結果を
示す。(a) は吊り構造物１の応答層せん断力、(b) は被
吊り構造物２の応答層せん断力、(c) は吊り構造物１の
応答層間変形角の結果であり、比較のため、連結部に弾
塑性ダンパを使用した場合（制震２）と、従来の弾性つ
なぎ部材を使用した場合（非制震）の結果も併せて示
す。

【００１８】ここに示すように最下層の応答せん断力は
従来の場合より1/2 以下になっており、被吊り構造物２
のせん断力が従来の場合（非制震）より大幅に低減さ
れ、層間変形角が全層で1/200 以下に納まっていること
が分かる。

【００１９】吊り構造物１の外周の層間には図１，図３
に示すように層間変形時に減衰力を発生するオイルダン
パ６が架設される。吊り構造物１の外周の、隣接する柱
と梁で囲まれた単位フレームの下層側には上層側まで立
ち上がり、上層に接続しない架設部材７が接続し、オイ
ルダンパ６はこの架設部材７と上層との間に水平に架設
される。層間変形時にはオイルダンパ６が架設部材７と
上層間の相対変形量に対応した減衰力を発生し、吊り構
造物１の外周の揺れを抑制する。

【００２０】

【発明の効果】吊り構造物の架構を柱・梁のみから構成
すると共に、吊り構造物と被吊り構造物間にオイルダン
パを架設し、オイルダンパによって吊り構造物とそれか
ら吊り支持された被吊り構造物を水平方向につないでい
るため、あらゆる地震に対して被吊り構造物の揺れを抑
制できる。

【００２１】特に吊り構造物の架構から耐震要素を不在
にし、吊り構造物を揺れ易くすることで、吊り構造物と
被吊り構造物間の相対変形量が大きくなるため、オイル
ダンパを使用する効果が大きい。

【００２２】請求項２では吊り構造物外周の層間に層間
変形時に減衰力を発生するオイルダンパを架設するた
め、吊り構造物自身の変形が抑制されると共に、地震時
の吊り構造物と被吊り構造物間の捩じり振動を抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】制震構造物を示した立面図である。

【図２】吊り構造物が変形したときの吊り構造物と被吊
り構造物の関係を示した立面図である。

【図３】吊り構造物が変形したときの吊り構造物の外周
を示した立面図である。

【図４】オイルダンパの内部を示した断面図である。

【図５】吊り構造物と被吊り構造物間に架設されるオイ
ルダンパを示した外観図である。

【図６】地震応答解析結果を示したグラフである。

【図７】従来の吊り構造物構造物の架構を示した立面図
である。

【符号の説明】

１……吊り構造物、２……被吊り構造物、３……オイル
ダンパ、31……シリンダ、32……ピストン、33……ロッ
ド、34……オリフィス、４……球継手、５……継手金
物、６……オイルダンパ、７……架設部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 明洋 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱・梁の架構からなる吊り構造物と、吊
   り構造物に吊り支持される被吊り構造物から構成される
   構造物であり、吊り構造物内には耐震要素が配置され
   ず、吊り構造物と被吊り構造物は水平方向には両者の相
   対水平変形時に減衰力を発生するオイルダンパによって
   連結され、オイルダンパの両端は吊り構造物と被吊り構
   造物に鉛直軸と水平軸の回りに回転自在に連結されてい
   る制震構造物。
2. 【請求項２】 吊り構造物外周の層間に層間変形時に減
   衰力を発生するオイルダンパが架設されている請求項１
   記載の制震構造物。