JP2000002783A - 建屋の三次元免震構造 - Google Patents

建屋の三次元免震構造

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JP2000002783A
JP2000002783A JP10166690A JP16669098A JP2000002783A JP 2000002783 A JP2000002783 A JP 2000002783A JP 10166690 A JP10166690 A JP 10166690A JP 16669098 A JP16669098 A JP 16669098A JP 2000002783 A JP2000002783 A JP 2000002783A
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foundation
building
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horizontal
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JP10166690A
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English (en)
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Kiyoshi Fukuzawa
清 福澤
Mamoru Tanaka
守 田中
Tomiichi Kato
富一 加藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平方向の地震および上下方向の地震に対し
て免震効果を得ることができる建屋の三次元免震構造を
提供すること。 【解決手段】 建屋の基礎を構成する上部基礎と下部基
礎の互いの対向面に振動吸収体を介装して、建屋に伝わ
る振動を減衰させる免震構造において、上記上部基礎4
と下部基礎5の対向面を、それぞれ互いに対応する傾斜
部4c,5cを有する同心円状の凹凸面に形成し、これ
ら上部基礎4と下部基礎5が、対向する傾斜部4c,5
cおよび水平部4d,5d相互間に、弾性体を配設する
とともに、上記上部基礎4と下部基礎5の傾斜部4c,
5c相互間に、上部基礎4と下部基礎5の相対変位を弾
性変形および/または塑性変形により減衰させる手段7
を介装したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は原子力発電プラント
等の建屋の三次元免震構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来考案されている原子力発電プ
ラントの免震建屋の断面図である。図3に示すように、
原子力発電プラントは、地上部分の構造物を構成する内
部コンクリート構造物1と、この内部コンクリート構造
物1を内蔵した原子炉格納容器2と、原子炉格納容器2
の周囲に設けられた補助建屋3と、地下部分の構造物を
構成する上部基礎11と、下部基礎12とで構成されて
いる。従来考案されている免震建屋では、下部基礎12
と上部基礎11との間に、振動吸収体として積層ゴム1
3が鉛直方向に挿入されている。積層ゴム13はゴムと
鋼板を積層することによって耐荷力を上げているため、
積層方向のばね定数が非常に高く、横方向のばね定数が
小さくなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の免震建
屋では、水平方向の地震に対しては免震され、建屋の水
平方向の加速度は低減されているが、上下方向の地震に
対しては免震効果は期待できないか、あるいは建屋−基
礎系の上下方向の固有振動数が低下し、却って建屋の上
下方向の加速度が増幅する可能性もある。
【0004】本発明は上記課題を解決し、水平方向の地
震および上下方向の地震に対して免震効果を得ることが
できる建屋の三次元免震構造を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、建屋の基礎を構成する上部基礎と下部基礎の
互いの対向面に振動吸収体を介装して、建屋に伝わる振
動を減衰させる免震構造において、上記上部基礎と下部
基礎の対向面を、それぞれ互いに対応する傾斜部を有す
る同心円状の凹凸面に形成し、これら上部基礎と下部基
礎が、対向する傾斜部および水平部相互間に、弾性体を
配設するとともに、上記上部基礎と下部基礎の傾斜部相
互間に、上部基礎と下部基礎の相対変位を弾性変形およ
び/または塑性変形により減衰させる手段を介装したこ
とにある。また、本発明は、建屋の基礎を構成する上部
基礎と下部基礎の互いの対向面に振動吸収体を介装し
て、建屋に伝わる振動を減衰させる免震構造において、
上記上部基礎と下部基礎の対向面を、それぞれ互いに対
応する傾斜部を有する同心円状の凹凸面に形成し、これ
ら上部基礎と下部基礎が、対向する傾斜部および水平部
相互間に、弾性体を配設するとともに、上記上部基礎と
下部基礎の傾斜部相互間に、上部基礎と下部基礎の相対
変位を弾性変形および/または塑性変形により減衰させ
る手段を介装し、かつ上記上部基礎と下部基礎の水平部
相互間に配設された弾性体と上部基礎との間に、弾性体
と上部基礎との間の滑りを促進する部材を配設したこと
にある。
【0006】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施の
形態による原子力プラント等の免震建屋の断面図を示
す。
【0007】図1に示すように、原子力発電プラント
は、地上部分の構造物を構成する内部コンクリート構造
物1と、この内部コンクリート構造物1を内蔵した原子
炉格納容器2と、原子炉格納容器2の周囲に設けられた
補助建屋3と、地下部分の構造物を構成する上部基礎4
と、下部基礎5とで構成されている。
【0008】上部基礎4は地上部分の構造物を設置する
もので、下部基礎5は地盤上に構築された構造物であ
る。上部基礎4と、下部基礎5は、互いの対向面を、そ
れぞれ互いに対応する傾斜部を有する同心円状の凹凸面
に形成している。すなわち、下部基礎5には、中心部に
凹部5a1と、この凹部5a1の周囲に環状の凹部5a
2が形成されており、凹部5a1と凹部5a2相互間に
環状の凸部5b1が形成されている。この下部基礎5の
凹部5a1と凹部5a2に対応して、上部基礎4には、
中心部の凸部4a1と、凸部4a1の周囲に凹部5a2
に対応する凸部4a2が設けられている。凸部4a1と
凸部4a2との間には、凸部5b1に対応する環状の凹
部4b1が設けられている。下部基礎5の凹部5a1お
よび凹部5a2の両側面はそれぞれ環状の傾斜部5cに
形成されている。一方、下部基礎5の凹部5a1および
凹部5a2に対応する上部基礎4の凸部4a1および凸
部4a2の両側面は傾斜部5cに対向する傾斜部4cに
形成されている。
【0009】上部基礎4の凸部4a2には、内部に空間
部8が設けられて、可能な限り上部基礎4の軽量化が図
られている。下部基礎5の傾斜部5cと上部基礎4の傾
斜部4cとの間には、弾性体として積層ゴム6が介装さ
れている。積層ゴム6はゴムと鋼板を積層することによ
って耐荷力を上げているため、積層方向のばね定数が非
常に高く、横方向のばね定数が小さくなっている部材で
ある。下部基礎5の傾斜部5cと上部基礎4の傾斜部4
cとの間には、積層ゴム6とともに捻り型鋼棒7が配設
されており、この捻り型鋼棒7は、上部基礎4と下部基
礎5との間に水平及び上下方向の相対変位が生じたと
き、弾性変形および/または塑性変形を生じ、運動エネ
ルギが熱エネルギに変換されて建屋振動を減衰させる部
材(建屋振動を減衰させる手段)である。上部基礎4と
下部基礎5の水平部4d,5d相互間には、弾性体とし
て空気ばね9が配設されており、空気ばね9と上部基礎
4の水平部4dとの間には、滑り板10が介装されてい
る。空気ばね9は、空気圧を復原力として利用する一種
のばねであり、一般に、タイヤのようにフレキシブルで
ほとんど伸びない容器に空気を封入して、容器を圧縮す
れば中の空気の圧力が上昇して復原力を発生し、伸長し
ても逆の減少で復原力が生じるものである。空気ばね9
には、その構造から分類してベローズ形とダイヤフラム
形等が知られている。
【0010】次に、図1に示す上部基礎4と下部基礎5
の水平部に挿入されている空気ばね9のばね定数をk
(kgf/cm)、個数をN、また傾斜部の傾斜角をα
°(垂直に対し)とし、積層ゴム6の水平方向のばね定
数をk(kgf/cm)としてn個挿入するものとする
と、建屋全体の水平方向のばね定数はnkcos2 α°
(kgf/cm)、また上下方向のばね定数は、NK+
nksin2 α°(kgf/cm)となる。従って、上
部基礎4を含むプラント建屋全体の重量をW(kgf)
とすると、プラント建屋の水平方向の固有周期は数式1
に示すとおりである。
【0011】
【数1】
【0012】また、下方向の固有周期は数式2に示すと
おりとなる。
【数2】
【0013】このように、建屋全体の重量Wが決まれ
ば、空気ばね9のばね定数Kと個数Nおよび積層ゴム6
のばね定数kと個数nならびに傾斜角α°を調整するこ
とにより、水平方向の固有周期Thと共に上下方向の固
有周期Tvを任意に決定することが可能となって、水平
方向と同様、上下方向地震の卓越周期から離調すること
ができる。また、上部基礎4と下部基礎5との間には捻
り型鋼棒7が挿入されているため、上部基礎4と下部基
礎5とに水平及び上下方向の相対変位が生じると、捻り
型鋼棒7に弾性変形および/または塑性変形が生じ、運
動エネルギが熱エネルギに変換され、建屋振動が減衰す
る。上部基礎4と下部基礎5との相対変位が大きい場合
には、上部基礎4の下に滑り板10が空気ばね9との間
に挿入されているため、滑りが生じ空気ばね9の破損が
防止される。
【0014】
【実施例】いま、上下方向の地震の卓越周期が水平方向
地震と同様に0.1秒近傍にあるとすれば、水平方向お
よび上下方向の建屋全体の固有周期を1.2秒程度にな
るよう空気ばね9のばね定数Kと個数Nおよび積層ゴム
6のばね定数kと個数nならびに上部基礎4と下部基礎
5の傾斜部の傾斜角α°を選択することにより、振動特
性のミスマッチングによるエネルギ遮断および捻り型鋼
棒7によるエネルギ消散が生じ、建屋の上下方向の応答
を水平方向と同様、図2に示すように低減することがで
きる。
【0015】なお、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、例えば、適用範囲は、原子力発電
プラントの構造物に限らず、種々の構造物の基礎に適用
し得ることは勿論であり、同心円状の凹凸面の数を限定
するものでない。また、弾性体としては上記の実施の形
態に用いた積層ゴム6、空気ばね9以外にも荷重を受け
て変形及び復元力を有するものであれば、種々のものを
用いることができる。さらに、上部基礎4と下部基礎5
の傾斜部4c,5c相互間に、上部基礎4と下部基礎5
の相対変位を弾性変形および/または塑性変形により減
衰させる手段としては、捻り型鋼棒7に限らず、オイル
ダンパー等種々のものを用いることができる。また、滑
り板10としては、空気ばね9と上部基礎4との間の滑
りを促進する部材であれば、任意の滑り部材を用いるこ
ともできる。その他本発明の要旨を変更しない範囲内で
適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の建屋の三次
元免震構造によれば、建屋の基礎を構成する上部基礎と
下部基礎の互いの対向面に振動吸収体を介装して、建屋
に伝わる振動を減衰させる免震構造において、上記上部
基礎と下部基礎の対向面を、それぞれ互いに対応する傾
斜部を有する同心円状の凹凸面に形成し、これら上部基
礎と下部基礎が、対向する傾斜部および水平部相互間
に、弾性体を配設するとともに、上記上部基礎と下部基
礎の傾斜部相互間に、上部基礎と下部基礎の相対変位を
弾性変形および/または塑性変形により減衰させる手段
を介装したので、建屋の上下方向の振動を水平方向と同
様に低減することができる。また、本発明によれば、建
屋の基礎を構成する上部基礎と下部基礎の互いの対向面
に振動吸収体を介装して、建屋に伝わる振動を減衰させ
る免震構造において、上記上部基礎と下部基礎の対向面
を、それぞれ互いに対応する傾斜部を有する同心円状の
凹凸面に形成し、これら上部基礎と下部基礎が、対向す
る傾斜部および水平部相互間に、弾性体を配設するとと
もに、上記上部基礎と下部基礎の傾斜部相互間に、上部
基礎と下部基礎の相対変位を弾性変形および/または塑
性変形により減衰させる手段を介装し、かつ上記上部基
礎と下部基礎の水平部相互間に配設された弾性体と上部
基礎との間に、弾性体と上部基礎との間の滑りを促進す
る部材を配設したので、建屋の上下方向の振動を水平方
向と同様に低減することができるとともに、上部基礎と
下部基礎との相対変位が大きく、弾性体の水平方向の許
容変位を起える場合には、上部基礎の下に滑りを促進す
る部材が挿入されているため、滑りが生じ弾性体の破損
を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施の形態による原子力プラ
ント等の免震建屋を示す断面図である。
【図2】免震効果を説明する特性図である。
【図3】従来の原子力プラント等の免震建屋を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 内部コンクリート構造物 2 原子炉格納容器 3 補助建屋 4 上部基礎 5 下部基礎 6 積層ゴム 7 捻り型鋼棒 9 空気ばね 10 滑り板 4c,5c 傾斜部 4d,5d 水平部 4a1,4a2 上部基礎凸部 4b1 上部基礎凹部 5a1,5a2 下部基礎凹部 5b1 下部基礎凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 富一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Fターム(参考) 3J048 AA02 AC01 AC04 AC06 BA08 BA18 BE02 BE04 BE10 CB05 DA01 DA02 EA38

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建屋の基礎を構成する上部基礎と下部基
    礎の互いの対向面に振動吸収体を介装して、建屋に伝わ
    る振動を減衰させる免震構造において、上記上部基礎と
    下部基礎の対向面を、それぞれ互いに対応する傾斜部を
    有する同心円状の凹凸面に形成し、これら上部基礎と下
    部基礎が、対向する傾斜部および水平部相互間に、弾性
    体を配設するとともに、上記上部基礎と下部基礎の傾斜
    部相互間に、上部基礎と下部基礎の相対変位を弾性変形
    および/または塑性変形により減衰させる手段を介装し
    たことを特徴とする建屋の三次元免震構造。
  2. 【請求項2】 建屋の基礎を構成する上部基礎と下部基
    礎の互いの対向面に振動吸収体を介装して、建屋に伝わ
    る振動を減衰させる免震構造において、上記上部基礎と
    下部基礎の対向面を、それぞれ互いに対応する傾斜部を
    有する同心円状の凹凸面に形成し、これら上部基礎と下
    部基礎が、対向する傾斜部および水平部相互間に、弾性
    体を配設するとともに、上記上部基礎と下部基礎の傾斜
    部相互間に、上部基礎と下部基礎の相対変位を弾性変形
    および/または塑性変形により減衰させる手段を介装
    し、かつ上記上部基礎と下部基礎の水平部相互間に配設
    された弾性体と上部基礎との間に、弾性体と上部基礎と
    の間の滑りを促進する部材を配設したことを特徴とする
    建屋の三次元免震構造。
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