JP2014156889A - Seismic isolation structure for construction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は構造物の防震構造に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure for a structure.
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。 Conventionally, various types of seismic isolation devices have been proposed in order to reduce damage to structures caused by earthquakes. For example, as a boiler used in a thermal power plant, a suspended boiler that is supported by being suspended from a support frame is often used in order to release the thermal expansion of a furnace wall of a boiler main body constituted by a water pipe. In such a suspended boiler that suspends and supports a heavy-weight boiler main body, the boiler main body and the support frame move differently when an earthquake occurs, and therefore, an anti-vibration measure against relative vibration is required.
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。 For this reason, in the prior art, the displacement caused by the thermal expansion of the boiler body is allowed without being constrained, the displacement caused by the shaking at the time of the earthquake is converged, and the anti-sway device part is plastically deformed for a large earthquake. Measures are taken to absorb the seismic energy and reduce the influence of the support frame on the support steel column.
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。
For example,
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。 However, the anti-seismic structure according to the prior art can absorb the load caused by the shaking in the direction along the longitudinal direction of the elastoplastic brace (direction along the furnace wall), while orthogonal to the longitudinal direction of the elastoplastic brace. In the horizontal direction (the direction in which the furnace wall moves away from or approaches the steel column), the load could not be absorbed effectively. That is, the earthquake-proof structure according to the prior art can only cope with a horizontal unidirectional vibration caused by the earthquake.
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。 In other words, if there is a large sway in the horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the elastoplastic brace due to an earthquake, the end portion has a fixed or sliding structure, so that shear stress due to frictional force or fixing force is elastic. It occurred in the plastic brace, and there was a possibility that the elastic-plastic brace could not exhibit the predetermined performance.
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。 Then, an object of this invention is to provide the earthquake-proof structure of the structure which attenuate | damped the vibration of the horizontal 2 direction by an earthquake.
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。 The present invention provides a projecting member that projects horizontally from a side wall of a structure, a support column that receives a load caused by shaking of the structure, and connects the projecting member and the support column. The present invention relates to an anti-seismic structure for a structure including a damping coupling mechanism that attenuates and transmits a swing to the support column. The damping connection mechanism includes a torsion member capable of torsional deformation, a first arm member having one end fixed to the torsion member and the other end rotatably connected to the support column, and one end A second arm member fixed to the torsion member and having the other end rotatably connected to the overhanging member. The first arm member and the second arm member are configured to be V-shaped when viewed from the axial direction of the torsion member. And when horizontal shaking occurs in the structure, the V-shape formed by the first arm member and the second arm member narrows or widens when a load from the structure is transmitted to the support column. According to the present invention, the torsional member generates a torsional deformation, and when the torsional member exceeds an elastic region, plastic deformation is generated to absorb energy and attenuate the vibration.
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。 In the seismic isolation structure of the structure, two of the projecting members are disposed on the side wall so as to sandwich the supporting steel column, and both sides of the supporting steel column are connected to the projecting member by the damping coupling mechanism. It is preferred that
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。 In the earthquake-proof structure of the structure, the damping connection mechanism is fixed to the support pillar and fixed to the projecting member, and a first support base on which the other end of the first arm member is disposed, A second support base on which the other end of the second arm member is disposed, and the first arm member can be rotated at least in a horizontal direction with respect to the first support base fixed to the support column. And a connecting member that connects the second arm member so as to be rotatable at least in the horizontal direction with respect to the second support base fixed to the projecting member. Can be configured.
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。 In the earthquake-proof structure of the structure, the connecting member preferably connects the other end of the arm member and the support base with a pin structure or a universal joint structure.
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。 In the earthquake-proof structure of the structure, it is preferable that the structure is a boiler body, and the side wall is a furnace wall.
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。 According to the earthquake-proof structure of the structure of the present invention, it is possible to attenuate the vibration in two horizontal directions due to the earthquake.
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。
An embodiment of a seismic isolation structure for a structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the earthquake-proof structure of the structure includes a projecting
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。
The
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。
The support steel column (support column) 2 is configured to support and receive a load caused by the shaking of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Here, the
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。
The connecting
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。
The
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。
With reference to FIG.1 and FIG.2, attachment and arrangement | positioning of the
(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。
(Operation of the present invention)
The operation of the present invention will be described with reference to FIG. 3A is a plan view showing a state in which the
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。
Assume that the
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。
Further, when the
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。
Assume that the
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。
When the
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。
As described above, according to the damping
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。
Here, in the seismic isolation structure of the
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。
Moreover, although the
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。
Further, when the seismic structure of the
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。 In addition, the earthquake-proof structure of the structure of this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, various changes can be added within the range which does not deviate from the summary of this invention.
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
1 Structure (Boiler body)
1a Side wall (furnace wall)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 A projecting member projecting horizontally from a side wall of the structure, a support column that receives an excitation force due to the shaking of the structure, and an excitation from the structure by connecting the projecting member and the support column. An anti-seismic structure for a structure, comprising a damping coupling mechanism that attenuates and transmits force to the support column,
The damping connection mechanism includes a torsion member capable of torsional deformation, a first arm member having one end fixed to the torsion member and the other end rotatably connected to the support column, and one end A second arm member having a portion fixed to the torsion member and the other end portion rotatably connected to the overhanging member,
The first arm member and the second arm member are configured to be V-shaped when viewed from the axial direction of the torsion member,
When a load due to horizontal shaking is generated in the structure, a V-shape formed by the first arm member and the second arm member narrows or widens when the load from the structure is transmitted to the support column. Thus, a torsional deformation is generated in the torsion member, and when the torsion member exceeds an elastic region, a plastic deformation is generated to absorb energy and attenuate a vibration.
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。 Two of the overhang members are arranged on the side wall so as to sandwich the support column,
The earthquake-proof structure according to claim 1, wherein both sides of the support column are connected to the projecting member by the damping connection mechanism.
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。 The damping coupling mechanism is
A first support pedestal fixed to the support column and disposed at the other end of the first arm member;
A second support pedestal fixed to the overhanging member and disposed at the other end of the second arm member;
A connecting member that connects the first arm member to the first support base fixed to the support column so as to be rotatable at least in the horizontal direction;
A connecting member that connects the second arm member so as to be rotatable at least in the horizontal direction with respect to the second support base fixed to the projecting member;
The earthquake-proof structure for a structure according to claim 1, further comprising:
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CN110615241A (en) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 株式会社大福 | Article conveying body |
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