JP2023116313A - 浮体構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】浮体構造物において、外部から入力する荷重を効率良く伝達することで浮体の損傷を抑制する。【解決手段】複数の浮体と、複数の浮体の上部同士を連結する上部連結部材と、複数の浮体の下部同士を連結する下部連結部材と、を備え、浮体は、支持板と、軸方向の一端部が支持板に固定される支持柱と、軸方向の一端部が支持板における支持柱の周囲に固定される中空部材と、を有し、上部連結部材は、端部が支持柱の軸方向の他端部に連結され、下部連結部材は、端部が前記支持板に連結される。【選択図】図３

Description

本開示は、浮体構造物に関するものである。

海洋や河川などに浮遊させて使用する設備として、浮体構造物が広く適用されている。浮体構造物は、例えば、風車、石油生産プラットフォーム、桟橋、倉庫、駐車場などの支持構造物として使用される。従来の浮体構造物としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。下記特許文献に記載された従来の浮体構造物は、複数の浮体を連結部材により連結し、１つの浮体上に構造物としての風車を設置するものである。

特許第６３３６４３６号公報 米国特許公開第２０１６／０３６９７８０号明細書

従来の浮体構造物は、浮体が鉄板またはコンクリートにより製作され、各浮体同士が直接鋼製の連結部材により連結されている。そのため、従来の浮体構造物は、浮体に対して波などにより荷重が作用すると、浮体が荷重を直接受け止めることなり、破損しやすいという課題がある。浮体の破損を防止するために、浮体の剛性を高くしたり、浮体と連結部材との連結を強固にしたりすることが考えられる。ところが、この場合、浮体が大型化してしまい、製造コストが増加してしまう。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、外部から入力する荷重を効率良く伝達することで浮体の損傷を抑制する浮体構造物を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の浮体構造物は、複数の浮体と、複数の前記浮体の上部同士を連結する上部連結部材と、複数の前記浮体の下部同士を連結する下部連結部材と、を備え、前記浮体は、支持板と、軸方向の一端部が前記支持板に固定される支持柱と、軸方向の一端部が前記支持板における前記支持柱の周囲に固定される中空部材と、を有し、前記上部連結部材は、端部が前記支持柱の軸方向の他端部に連結され、前記下部連結部材は、端部が前記支持板に連結される。

本開示の浮体構造物によれば、外部から入力する荷重を効率良く伝達することで、浮体の損傷を抑制することができる。

図１は、第１実施形態の浮体構造物を表す斜視図である。 図２は、浮体構造物を表す平面図である。 図３は、浮体構造物を表す正面図である。 図４は、浮体の縦断面を表す図３のIV－IV断面図である。 図５は、浮体の横断面を表す図４のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、浮体の縦断面を表す図４のVI－VI断面図である。 図７は、第２実施形態の浮体構造物における浮体を表す縦断面図である。 図８は、浮体を表す平面図である。 図９は、浮体の連結構造を表す説明図である。 図１０は、第３実施形態の浮体構造物における浮体を表す縦断面図である。 図１１は、浮体を表す平面図である。 図１２は、第４実施形態の浮体構造物における浮体を表す横断面図である。 図１３は、第４実施形態の浮体構造物における浮体の第１変形例を表す横断面図である。 図１４は、第４実施形態の浮体構造物における浮体の第２変形例を表す横断面図である。 図１５は、第５実施形態の浮体構造物を表す片面図である。 図１６は、浮体を表す縦断面図である。 図１７は、第６実施形態の浮体構造物における浮体を表す縦断面図である。 図１８は、浮体を表す平面図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

［第１実施形態］
＜浮体構造物の構成＞
図１は、第１実施形態の浮体構造物を表す斜視図、図２は、浮体構造物を表す平面図、図３は、浮体構造物を表す正面図である。

図１および図２に示すように、浮体構造物１０は、複数（第１実施形態では、３個）の浮体１１，１２，１３と、複数（第１実施形態では、３個）の上部連結部材２１，２２，２３と、複数（第１実施形態では、３個）の下部連結部材３１，３２，３３とを備える。

なお、第１実施形態では、浮体１１，１２，１３と、上部連結部材２１，２２，２３と、下部連結部材３１，３２，３３をそれぞれ３個としたが、その数は３個に限定されるものではない。浮体と上部連結部材と下部連結部材は、２個でもよいし、４個以上であってもよい。

浮体１１，１２，１３は、基本は同形状で、同寸法をなすが、異なる寸法であってもよい。浮体１１，１２，１３は、基本は互いに等間隔で、平面視が正三角形をなすように配置されるが、正三角形でなくてもよい。浮体１１，１２，１３は、上端部同士が上部連結部材２１，２２，２３により連結される。また、浮体１１，１２，１３は、下端部同士が下部連結部材３１，３２，３３により連結される。

浮体１１，１２，１３は、それぞれ支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３とを有する。支持板４１は、正六角形をなす鋼製の板材であるが、正六角形に限らず、多角形や円形などであってもよい。支持柱４２は、鋼製の円筒管であるが、多角筒管や円柱、多角形柱などであってもよい。支持柱４２は、支持板４１の上面の中心部に、例えば、溶接により固定される。すなわち、支持柱４２は、軸方向（図３の上下方向）の一端部（図３の下端部）が支持板４１の中心部に固定される。

中空部材４３は、中空円筒形状をなす。中空部材４３は、支持板４１の上面で、支持柱４２の周囲に、例えば、溶接により固定される。中空部材４３は、軸方向（図３の上下方向）の一端部（図３の下端部）が支持板４１における支持柱４２の周囲に隙間を空けて固定される。

上部連結部材２１，２２，２３は、所定長さの鋼製のビームである。上部連結部材２１は、長手方向の一端部が浮体１１の支持柱４２の上端部に連結され、長手方向の他端部が浮体１２の支持柱４２の上端部に連結される。上部連結部材２２は、長手方向の一端部が浮体１２の支持柱４２の上端部に連結され、長手方向の他端部が浮体１３の支持柱４２の上端部に連結される。上部連結部材２３は、長手方向の一端部が浮体１３の支持柱４２の上端部に連結され、長手方向の他端部が浮体１１の支持柱４２の上端部に連結される。

下部連結部材３１，３２，３３は、所定長さの鋼製のビームである。下部連結部材３１は、長手方向の一端部が浮体１１の支持板４１の下端部に連結され、長手方向の他端部が浮体１２の支持板４１の下端部に連結される。下部連結部材３２は、長手方向の一端部が浮体１２の支持板４１の下端部に連結され、長手方向の他端部が浮体１３の支持板４１の下端部に連結される。下部連結部材３３は、長手方向の一端部が浮体１３の支持板４１の下端部に連結され、長手方向の他端部が浮体１１の支持板４１の下端部に連結される。

浮体構造物１０は、浮体１１，１２，１３のいずれかに構造物として、例えば、風車が設置される。浮体１１，１２，１３は、例えば、海洋に浮遊させて使用される。このとき、浮体構造物１０は、浮体１１，１２，１３を構成する各中空部材４３の浮力により、上部の少なくとも一部が海面Ｆより上方に位置する。

＜浮体の構成＞
図４は、浮体の縦断面を表す図３のIV－IV断面図、図５は、浮体の横断面を表す図４のＶ－Ｖ断面図、図６は、浮体の縦断面を表す図４のVI－VI断面図である。なお、浮体１１，１２，１３は、同様の構成をなすことから、以下では、浮体１１の構成について詳細に説明する。

図４から図６に示すように、浮体１１は、上述したように、支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３とを有する。支持柱４２は、支持板４１の中心部に固定される。中空部材４３は、支持板４１における支持柱４２の周囲に固定される。支持板４１と支持柱４２と中空部材４３は、同一の中心Ｏ１を有する。すなわち、支持柱４２と中空部材４３は、中心Ｏ１に対して同心状に配置される。

中空部材４３は、軸方向の一端部（下端部）が支持板４１に固定されることで、軸方向の他端部（上端部）が自由状態となるように支持板４１に片持ち支持される。一方、支持柱４２は、軸方向の一端部（下端部）が支持板４１に固定され、軸方向の他端部（上端部）が上部連結部材２１の端部が連結されることで、支持板４１と上部連結部材２１に両持ち支持される。この場合、上部連結部材２１は、端部が中空部材４３における上端部に連結されずに軸方向隙間Ｓ１を空けて位置し、支持柱４２における上端部に連結される。

なお、支持柱４２は、円筒形状をなし、上端部に蓋部材４４が、例えば、溶接により固定される。上部連結部材２１は、端部が蓋部材４４に連結されることで、蓋部材４４を介して支持柱４２の上端部に連結される。支持柱４２は、下端部に支持板４１が固定され、上端部に蓋部材４４が固定されることで、内部が密封され、浮力を確保している。

中空部材４３は、下端部が支持板４１に片持ち支持されることで、上端部が自由状態である。そのため、例えば、支持板４１が弾性変形することで、支持柱４２における上端部と中空部材４３における上端部とが、径方向に対して相対移動自在（接近離反自在）になる。そして、中空部材４３は、支持柱４２に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間Ｓ２を空けて配置される。つまり、支持柱４２の外周面と中空部材４３の内周面とは、接触しておらず、他の部材によっても直接連結されていない。

中空部材４３は、鋼製の第１支持壁５１と、コンクリート製の第２支持壁５２を有する。第１支持壁５１は、第１内筒５１ａと、第１外筒５１ｂと、円板蓋５１ｃとを有する。第１内筒５１ａは、円筒形状をなし、下端部が支持板４１の上面に固定される。第１外筒５１ｂは、第１内筒５１ａより直径が大きい円筒形状をなし、第１内筒５１ａの外周側で下端部が支持板４１の上面に固定される。円板蓋５１ｃは、孔空きの円板形状をなし、内周部が第１内筒５１ａの上端部に固定され、外周部が第１外筒５１ｂの上端部に固定される。第１支持壁５１は、支持板４１上に第１内筒５１ａと第１外筒５１ｂが固定され、第１内筒５１ａおよび第１外筒５１ｂの上部に円板蓋５１ｃが固定されることで、空間部Ｓ３が形成される。

第２支持壁５２は、第２内筒５２ａと、第２外筒５２ｂと、円板蓋５２ｃとを有する。第２内筒５２ａは、円筒形状をなし、第１内筒５１ａの内側に配置され、第１内筒５１ａおよび支持板４１に固定される。第２外筒５２ｂは、第２内筒５２ａより直径が大きい円筒形状をなし、第１外筒５１ｂの外側に配置され、第１外筒５１ｂおよび支持板４１に固定される。円板蓋５２ｃは、孔空きの円板形状をなし、円板蓋５１ｃの上側に配置され、円板蓋５１ｃと第２内筒５２ａおよび第２外筒５２ｂに固定される。第２支持壁５２は、支持板４１上に第１支持壁５１の外側を被覆するように配置される。

中空部材４３は、支持板４１上に鋼製の第１支持壁５１が固定され、第１支持壁５１の外側にコンクリート製の第２支持壁５２が配置されることで、空間部Ｓ３は、密閉状態となり、浮体１１の浮力を確保する。第１支持壁５１は、空間部Ｓ３の密閉性確保のために設けるが、第２支持壁にシール性を持たせてもよい。また、第２支持壁５２だけで、中空部材４３の十分な剛性、精密性、密閉性などが確保できれば、第１支持壁５１をなくしてもよい。一方、第１支持壁５１だけで、中空部材４３の十分な剛性、精密性、密閉性などが確保できれば、第２支持壁５２をなくしてもよい。

＜浮体構造物の作用＞
図３および図４に示すように、浮体構造物１０は、海洋上に設置されたとき、浮体１１，１２，１３を構成する各中空部材４３の浮力により、上部の少なくとも一部が海面Ｆより上方に位置する。浮体１１，１２，１３は、各中空部材４３の外周面が海洋から波を受けることで、荷重が作用する。このとき、中空部材４３に作用した荷重は、支持板４１を介して下部連結部材３１，３２，３３に伝達されると共に、支持板４１および支持柱４２を介して上部連結部材２１，２２，２３に伝達される。そして、支持板４１と下部連結部材３１，３２，３３と支持柱４２と上部連結部材２１，２２，２３の少なくとも何れかが弾性変形することで、中空部材４３に対して相対変位し、中空部材４３に入力して伝達された荷重が吸収される。

一方で、各中空部材４３は、特に、上部連結部材２１，２２，２３が直接連結されていないことから、上部連結部材２１，２２，２３から大きな荷重が入力することがない。すなわち、構造材である上部連結部材２１，２２，２３と、浮力を生む各中空部材４３とが機能分離された構造であるため、各中空部材４３は、局所的に大きな荷重が作用することはなく、破損が抑制される。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態の浮体構造物における浮体を表す縦断面図、図８は、浮体を表す平面図、図９は、浮体の連結構造を表す説明図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図７および図８に示すように、浮体構造物１０Ａにおいて、浮体１１Ａは、支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３Ａとを有する。支持板４１と支持柱４２は、第１実施形態と同様である。中空部材４３Ａは、支持板４１における支持柱４２の周囲に固定される。支持板４１と支持柱４２と中空部材４３Ａは、同一の中心Ｏ１を有する。

中空部材４３Ａは、下端部が支持板４１に固定されることで、上端部が自由状態となるように支持板４１に片持ち支持される。この場合、上部連結部材２１は、端部が中空部材４３Ａにおける上端部に連結されずに軸方向隙間Ｓ１を空けて位置し、支持柱４２における上端部に連結される。そのため、支持柱４２における上端部と、中空部材４３Ａにおける上端部とは、径方向に対して相対移動自在となる。そして、中空部材４３Ａは、支持柱４２に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間Ｓ２を空けて配置される。

中空部材４３Ａは、支持壁５３を有する。支持壁５３は、内筒５３ａと、外筒５３ｂと、円板蓋５３ｃとを有する。この場合、内筒５３ａおよび外筒５３ｂは、円筒形状をなす複数のプレキャストコンクリート部材が軸方向に重ねられて構成される。そして、複数のプレキャストコンクリート部材は、圧縮力が付与されて連結される。また、円板蓋５３ｃは、鋼製である。

すなわち、内筒５３ａは、プレキャストコンクリート部材で構成される複数（第２実施形態では、６個）の分割内筒５３ｄを有する。各分割内筒５４ｄは、同様の形状および寸法であることが好ましいが、軸方向の長さは異なっていてもよい。各分割内筒５３ｄは、軸方向（図７の上下方向）に積層される。内筒５３ａ（分割内筒５３ｄ）は、支持柱４２の周囲で、支持板４１の上面に設置される。外筒５３ｂは、プレキャストコンクリート部材で構成される複数（第２実施形態では、６個）の分割外筒５３ｅを有する。各分割外筒５３ｅは、同様の形状および寸法であることが好ましいが、軸方向の長さは異なっていてもよい。各分割外筒５３ｅは、軸方向（図７の上下方向）に積層される。外筒５３ｂ（分割外筒５３ｅ）は、内筒５３ａの周囲で、支持板４１の上面に設置される。分割内筒５３ｄおよび分割外筒５３ｅは、工場で製造され、現地に搬送される。

円板蓋５３ｃは、鋼製であり、孔空きの円板形状をなし、内周部が内筒５３ａの上端部に載置定され、外周部が外筒５３ｂの上端部に載置される。円板蓋５３ｃと分割内筒５３ｄと支持板４１は、連結ロッド５４ａにより圧縮力が付与されて連結される。また、円板蓋５３ｃと分割外筒５３ｅと支持板４１は、連結ロッド５４ｂにより圧縮力が付与されて連結される。

図９に示すように、外筒５３ｂを構成する複数の分割外筒５３ｅは、軸方向に貫通する貫通孔５３ｆが周方向に間隔（好ましくは、等間隔）を空けて複数形成される。円板蓋５３ｃは、軸方向に貫通する貫通孔５３ｇが周方向に間隔（好ましくは、等間隔）を空けて複数形成される。支持板４１は、軸方向に貫通する貫通孔４１ａが周方向に間隔（好ましくは、等間隔）を空けて複数形成される。各分割外筒５３ｅおよび円板蓋５３ｃは、各貫通孔５３ｆ，５３ｇが貫通孔４１ａと一致するように、支持板４１上に載置される。連結ロッド５４ｂは、貫通孔５３ｆ，５３ｇ，４１ａが軸方向に並んだ状態で、上方から貫通孔５３ｆ，５３ｇ，４１ａに挿入される。連結ロッド５４ｂは、先端部のねじ部にナット５４ｃが螺合する。連結ロッド５４ｂのねじ部に所定の締結力でナット５４ｃを螺合することで、円板蓋５３ｃと複数の分割外筒５３ｅと支持板４１が圧縮状態で連結される。

なお、円板蓋５３ｃと複数の分割内筒５３ｄと支持板４１も同様に、連結ロッド５４ａにより圧縮状態で連結される。

支持壁５３は、支持板４１上に内筒５３ａと外筒５３ｂが固定され、内筒５３ａおよび外筒５３ｂの上部に円板蓋５３ｃが固定されることで、空間部Ｓ３が形成される。中空部材４３Ａは、支持板４１上にコンクリート製の支持壁５３が固定されることで、空間部Ｓ３は、密閉状態となり、浮体１１Ａの浮力を確保する。空間部Ｓ３の密閉性を確保するためのシール部は、支持壁５３に設けられる。

第２実施形態では、中空部材４３Ａを構成する支持壁５３を、内筒５３ａと外筒５３ｂと円板蓋５３ｃとから構成し、内筒５３ａおよび外筒５３ｂを、プレキャストコンクリート部材で構成される複数の分割内筒５３ｄおよび分割外筒５３ｅとし、内筒５３ａと外筒５３ｂと円板蓋５３ｃに対して圧縮力を付与して連結している。内筒５３ａと外筒５３ｂは、予め別の場所（例えば、工場など）で製作するため、浮体の製作場所、例えば、岩壁やドックで、コンクリートの養生期間が不要となり、工期短縮を図ることができる。また、コンクリート製の内筒５３ａと外筒５３ｂに対して圧縮力を付与して連結するため、内筒５３ａと外筒５３ｂは、初期圧縮応力（プレストレス）が入った状態となり、波力等の外力が作用した場合にも、ひび割れの原因となる引張応力が発生しにくくなり、高い水密性を確保することができる。

なお、浮体構造物１０Ａの作用は、第１実施形態と同様であることから、説明は省略する。

［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態の浮体構造物における浮体を表す縦断面図、図１１は、浮体を表す平面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０および図１１に示すように、浮体構造物１０Ｂにおいて、浮体１１Ｂは、支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３Ｂとを有する。支持板４１と支持柱４２は、第１実施形態と同様である。中空部材４３Ｂは、支持板４１における支持柱４２の周囲に固定される。支持板４１と支持柱４２と中空部材４３Ｂは、同一の中心Ｏ１を有する。

中空部材４３Ｂは、下端部が支持板４１に固定されることで、上端部が自由状態となるように支持板４１に片持ち支持される。この場合、上部連結部材２１は、端部が中空部材４３Ｂにおける上端部に連結されずに軸方向隙間Ｓ１を空けて位置し、支持柱４２における上端部に連結される。そのため、支持柱４２における上端部と、中空部材４３Ｂにおける上端部とは、径方向に対して相対移動自在となる。そして、中空部材４３Ｂは、支持柱４２に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間Ｓ２を空けて配置される。

中空部材４３Ｂは、支持壁５５を有する。支持壁５５は、外筒５５ｂと、円板蓋５５ｃとを有し、内筒がない。この場合、外筒５５ｂは、円筒形状をなす複数のプレキャストコンクリート部材が軸方向に重ねられて構成される。そして、複数のプレキャストコンクリート部材は、圧縮力が付与されて連結される。また、円板蓋５５ｃは、鋼製である。

すなわち、外筒５５ｂは、プレキャストコンクリート部材で構成される複数（第３実施形態では、６個）の分割外筒５５ｅを有する。各分割外筒５５ｅは、同様の形状および寸法であることが好ましいが、軸方向の長さは異なっていてもよい。各分割外筒５５ｅは、軸方向（図１０の上下方向）に積層される。外筒５５ｂ（分割外筒５５ｅ）は、支持柱４２の外側で、支持板４１の上面に設置される。分割外筒５５ｅは、工場で製造され、現地に搬送される。

円板蓋５５ｃは、鋼製であり、孔空きの円板形状をなし、外周部が外筒５５ｂの上端部に載置される。円板蓋５５ｃと分割外筒５５ｅと支持板４１は、連結ロッド５６ｂにより圧縮力が付与されて連結される。

また、浮体１１は、ベローズ６１が設けられる。ベローズ６１は、軟質性部材から構成され、伸縮性を有すると共に水密性を有する。ベローズ６１は、中空部材４３Ｂにおける軸方向の他端部と支持柱４２における軸方向の他端部との間に配置される。ベローズ６１は、孔空きの円板形状をなし、内周部が支持柱４２の外周面に固定され、外周部が中空部材４３Ｂの円板蓋５５ｃに固定される。ベローズ６１は、支持柱４２と中空部材４３Ｂとの径方向隙間Ｓ２を上方から被覆する。

支持壁５５は、支持板４１上に外筒５５ｂが固定され、外筒５５ｂの上部に円板蓋５５ｃが固定されて構成され、支持壁５５の上端部と支持柱４２の上端部との間にベローズ６１を設けることで、空間部Ｓ３が形成される。中空部材４３Ｂは、支持板４１上にコンクリート製の支持壁５５が固定され、ベローズ６１により径方向隙間Ｓ２が被覆されることで、空間部Ｓ３は、密閉状態となり、浮体１１Ｂの浮力を確保する。

第３実施形態では、中空部材４３Ｂを構成する支持壁５５として、外筒５５ｂと円板蓋５５ｃとを設け、内筒を設けていない。そのため、中空部材４３Ｂを簡素化することができる。

［第４実施形態］
図１２は、第４実施形態の浮体構造物における浮体を表す横断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、浮体１１Ｃは、支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３Ｃとを有する。支持板４１と支持柱４２は、第１実施形態と同様である。中空部材４３Ｃは、支持板４１における支持柱４２の周囲に固定される。支持板４１と支持柱４２と中空部材４３Ｃは、同一の中心Ｏ１を有する。

中空部材４３Ｃは、周方向に沿って配置される複数（本実施形態では、６個）の分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆを有する、分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、上部が閉塞された円筒形状をなす。分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、同形状で同寸法である。分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、支持柱４２の周囲に円周方向に沿って配置される。分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、互いに接触するように配置していてもよいし、隙間を空けて配置してもよい。

分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、下端部が支持板４１に固定されることで、上端部が自由状態となるように支持板４１に片持ち支持される。この場合、図示しないが、上部連結部材２１は、端部が中空部材４３Ｃにおける上端部に連結されずに軸方向隙間Ｓ１を空けて位置し、支持柱４２における上端部に連結される。そのため、支持柱４２における上端部と、中空部材４３Ｃにおける上端部とは、径方向に対して相対移動自在となる。そして、中空部材４３Ｃは、支持柱４２に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間Ｓ２を空けて配置される。

分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、第１実施形態の中空部材４３のように、鉄製部材とコンクリート部材の二重構造でもよいし、第２実施形態の中空部材４３Ａのように、分割構造であってもよい。分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、内部の空間部Ｓ４が密閉状態となり、浮体１１Ｃの浮力を確保する。

なお、上述の説明では、分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆを、上部が閉塞された円筒形状としたが、この形状に限定されるものではない。図１３は、第４実施形態の浮体構造物における浮体の第１変形例を表す横断面図である。

図１３に示すように、浮体１１Ｄは、支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３Ｄとを有する。支持板４１と支持柱４２は、第１実施形態と同様である。中空部材４３Ｄは、支持板４１における支持柱４２の周囲に固定される。支持板４１と支持柱４２と中空部材４３Ｄは、同一の中心Ｏ１を有する。

中空部材４３Ｄは、周方向に沿って配置される複数（本実施形態では、８個）の分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈを有する、分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、上部が閉塞された三角筒形状をなす。分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、同形状で同寸法である。分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、支持柱４２の周囲に円周方向に沿って配置される。分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、互いに接触するように配置される。すなわち、分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、第１実施形態の円筒中空形状の中空部材４３を周方向に複数分割し、且つ、独立させたものである。

分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、下端部が支持板４１に固定されることで、上端部が自由状態となるように支持板４１に片持ち支持される。そのため、支持柱４２における上端部と、中空部材４３Ｄにおける上端部とは、径方向に対して相対移動自在となる。そして、中空部材４３Ｄは、支持柱４２に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間Ｓ２を空けて配置される。

分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、第１実施形態の中空部材４３のように、鉄製部材とコンクリート部材の二重構造でもよいし、第２実施形態の中空部材４３Ａのように、分割構造であってもよい。分割中空部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈは、内部の空間部Ｓ４が密閉状態となり、浮体１１Ｃの浮力を確保する。

図１４は、第４実施形態の浮体構造物における浮体の第２変形例を表す横断面図である。

図１４に示すように、浮体１１Ｅは、支持板４１と、支持柱４２と、中空部材４３Ｅとを有する。支持板４１と支持柱４２は、第１実施形態と同様である。中空部材４３Ｅは、支持板４１における支持柱４２の周囲に固定される。支持板４１と支持柱４２と中空部材４３Ｅは、同一の中心Ｏ１を有する。

中空部材４３Ｅは、周方向に沿って配置される複数（本実施形態では、８個）の分割中空部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈを有する。分割中空部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈは、上部が閉塞された三角筒形状をなす。分割中空部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈは、同形状で同寸法である。分割中空部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈは、支持柱４２の周囲に円周方向に沿って配置される。分割中空部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈは、互いに接触するように配置される。すなわち、分割中空部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈは、第４実施形態の第１変形例の中空部材４３Ｄにて、隣接する縦壁部を共用化させたものであり、三角筒の一辺が切り欠かれた形状をなし、その他は同様である。

第４実施形態では、分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈ，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈを小型化してコンパクトにすることができる。そのため、大型の部材を搬送する必要がなく、既存のブロックなどを適用することが可能となり、搬送コストや製作コストなどを低減することができる。また、分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈ，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈは、一部が破損しても浮体１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの浮力を維持することができ、冗長性の高い構造を提供することができる。

［第５実施形態］
図１５は、第５実施形態の浮体構造物を表す片面図、図１６は、浮体を表す縦断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、浮体構造物１０Ｆは、複数の浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆと、複数の上部連結部材２１，２２，２３と、複数の下部連結部材３１，３２，３３とを備える。浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆは、上端部同士が上部連結部材２１，２２，２３により連結される。また、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆは、下端部同士が下部連結部材３１，３２，３３により連結される。

図１５および図１６に示すように、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆは、それぞれ支持板４１Ｆと、支持柱４２と、中空部材４３とを有する。支持柱４２は、支持板４１Ｆの上面の中心部に固定される。中空部材４３は、支持板４１Ｆの上面で、支持柱４２の周囲に固定される。浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆの基本的な構成は、第１実施形態の浮体１１，１２，１３と同様である。

浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆを構成する支持板４１Ｆは、動揺低減装置として機能する。支持板４１Ｆの直径Ｄ１、中空部材４３の直径Ｄ２としたとき、支持板４１Fの直径Ｄ１は、中空部材４３の直径Ｄより大きく設定される。直径Ｄ１が直径Ｄより大きいほど動揺低減効果が増加するが、同時に、部材が大きくなり、コストが増加する背反事象がある。よって、動揺低減の効果を効率的に得るために、望ましくは、支持板４１Ｆの直径Ｄ１は、中空部材４３の直径Ｄ２の１．２倍から１．６倍に設定される。

浮体構造物１０Ｆは、海洋上に設置されたとき、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆを構成する各中空部材４３の浮力により、上部の少なくとも一部が海面Ｆより上方に位置する。一方、各支持板４１Ｆは、海中に位置する。浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆは、各中空部材４３の外周面が海洋から波を受けることで動揺する。このとき、浮体１１Ｆが上方Ａ１へ移動すると、支持板４１Ｆの周囲と海水との間に逆向きである渦Ａ２が発生する。渦Ａ２は、支持板４１Ｆに対して、浮体１１Ｆが上方Ａ１へ移動する運動を妨げる流体力（粘性減衰力）を作用させる。また、浮体１１Ｆが下方Ｂ１へ移動すると、支持板４１Ｆの周囲と海水との間に逆向きである渦Ｂ２が発生する。Ｂ２は、支持板４１Ｆに対して、浮体１１Ｆが下方Ｂ１へ移動する運動を妨げる流体力（粘性減衰力）を作用させる。そのため、浮体１１Ｆの動揺が低減される。

［第６実施形態］
図１７は、第６実施形態の浮体構造物における浮体を表す縦断面図、図１８は、浮体を表す平面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１７および図１８に示すように、浮体構造物１０Ｇにおいて、浮体１１Ｇは、支持板４１Ｇと、支持柱４２と、中空部材４３とを有する。支持柱４２は、支持板４１Ｇの上面の中心部に固定される。中空部材４３は、支持板４１Ｇの上面で、支持柱４２の周囲に固定される。浮体１１Ｇの基本的な構成は、第１実施形態の浮体１１と同様である。

支持板４１Ｇは、複数（第６実施形態では、８個）の貫通孔８１が設けられる。複数の貫通孔８１は、動揺低減装置として機能する。なお、複数の貫通孔８１の数は、８個に限定されない。また、複数の貫通孔８１の直径は、同じであることが好ましいが、異なる形状としてもよい。さらに、複数の貫通孔８１は、支持板４１Ｇにおける中空部材４３の外側に設けてもよい。

浮体構造物１０Ｆは、海洋上に設置されたとき、浮体１１Ｇを構成する中空部材４３の浮力により、上部の少なくとも一部が海面Ｆより上方に位置する。一方、支持板４１Ｇは、海中に位置する。浮体１１Ｇは、中空部材４３の外周面が海洋から波を受けることで動揺する。このとき、浮体１１Ｇが上方Ａ１へ移動すると、貫通孔８１の周囲と海水との間に逆向きである渦Ａ２が発生する。渦Ａ２は、支持板４１Ｆに対して、浮体１１Ｆが上方Ａ１へ移動する運動を妨げる流体力（粘性減衰力）を作用させる。また、浮体１１Ｆが下方Ｂ１へ移動すると、貫通孔８１の周囲と海水との間に逆向きである渦Ｂ２が発生する。Ｂ２は、支持板４１Ｆに対して、浮体１１Ｆが下方Ｂ１へ移動する運動を妨げる流体力（粘性減衰力）を作用させる。そのため、浮体１１Ｇの動揺が低減される。

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る浮体構造物は、複数の浮体１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１２，１２Ｆ，１３，１３Ｆと、複数の浮体１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１２，１２Ｆ，１３，１３Ｆの上部同士を連結する上部連結部材２１，２２，２３と、複数の浮体１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１２，１２Ｆ，１３，１３Ｆの下部同士を連結する下部連結部材３１，３２，３３とを備え、浮体１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１２，１２Ｆ，１３，１３Ｆは、支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇと、軸方向の一端部が支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇに固定される支持柱４２と、軸方向の一端部が支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇにおける支持柱４２の周囲に固定される中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅとを有し、上部連結部材２１，２２，２３は、端部が支持柱４２の軸方向の他端部に連結され、下部連結部材３１，３２，３３は、端部が支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇに連結される。

第１の態様に係る浮体構造物によれば、浮体構造物１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｆ，１０Ｇが海洋上に浮遊するとき、各中空部材４３は、海洋から波を受けることで、荷重が作用する。このとき、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅに作用した荷重は、支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇ、支持柱４２、上部連結部材２１，２２，２３、下部連結部材３１，３２，３３に伝達される。すると、支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇと支持柱４２と上部連結部材２１，２２，２３と下部連結部材３１，３２，３３の少なくとも何れかが弾性変形することで、中空部材４３に対して相対変位し、中空部材４３に入力して伝達された荷重が吸収される。そのため、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、大きな荷重が入力することがない。その結果、外部から入力する荷重を効率良く伝達することで浮体１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１２，１２Ｆ，１３，１３Ｆの損傷を抑制することができる。

第２の態様に係る浮体構造物は、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、軸方向の他端部が自由状態となるように支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇに片持ち支持される。これにより、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅに荷重が作用すると、支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇが弾性変形して荷重を吸収することから、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅに作用する荷重を低減することができる。

第３の態様に係る浮体構造物は、支持柱４２における軸方向の他端部と中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅにおける軸方向の他端部は、径方向に対して相対移動自在である。これにより、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅに荷重が作用すると、支持板４１，４１Ｆ，４１Ｇが弾性変形し、支持柱４２と中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅとが相対移動して荷重が吸収されることから、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅに作用する荷重を低減することができる。

第４の態様に係る浮体構造物は、上部連結部材２１，２２，２３は、端部が中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅにおける上端部に連結されずに軸方向隙間Ｓ１を空けて位置し、支持柱４２における軸方向の他端部に連結される。これにより、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、上部連結部材２１，２２，２３から直接荷重が伝達されることがなく、作用する荷重を低減することができる。

第５の態様に係る浮体構造物は、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、支持柱４２に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間Ｓ２を空けて配置される。これにより、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、支持柱４２から直接荷重が伝達されることがなく、作用する荷重を低減することができる。

第６の態様に係る浮体構造物は、中空部材４３Ｂにおける軸方向の他端部と支持柱４２における軸方向の他端部との間にベローズ６１が配置され、径方向隙間Ｓ２が被覆される。これにより、ベローズ６１により中空部材４３Ｂの空間部Ｓ３を密閉状態に維持することができ、構造の簡素化を図ることができる。

第７の態様に係る浮体構造物は、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、中空円筒形状をなす。これにより、構造の簡素化を図ることができると共に、中空部材４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅの空間部Ｓ３，Ｓ４により十分な浮力を得ることができる。

第８の態様に係る浮体構造物は、中空部材４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅは、周方向に沿って配置される複数の分割中空部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈ，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈを有する。これにより、大型の部材を搬送する必要がなく、既存のブロックなどを適用することが可能となり、搬送コストや製作コストなどを低減することができる。また、一部が破損しても浮体１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの浮力を維持することができ、冗長性の高い構造を提供することができる。

第９の態様に係る浮体構造物は、中空部材４３Ｂは、円筒形状をなす複数のプレキャストコンクリート部材が軸方向に重ねられて構成される。これにより、プレキャストコンクリート部材を予め別の場所で製作して現場に搬送すればよく、現場でのコンクリートの養生期間が不要となり、工期短縮を図ることができる。

第１０の態様に係る浮体構造物は、複数のプレキャストコンクリート部材は、圧縮力が付与されて連結される。これにより、中空部材４３Ｂの剛性が高くなり、作用する荷重に対するひび割れなどが発生せず、高い水密性を確保することができる。

第１１の態様に係る浮体構造物は、支持板４１Ｆの直径Ｄ１が中空部材４３の直径Ｄ２より大きく、例えば、１．２倍から１．６倍に設定される。これにより、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆが海洋から波を受けて動揺したとき、支持板４１Ｆの周囲と海水との間に、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆの移動方向と逆向きである渦が発生する。この渦は、支持板４１Ｆに対して、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆが移動する運動を妨げる流体力を作用させることとなり、浮体１１Ｆ，１２Ｆ，１３Ｆの動揺を低減することができる。

第１２の態様に係る浮体構造物は、支持板４１Ｇは、貫通孔８１が形成される。これにより、浮体１１Ｇ，１２Ｇ，１３Ｇが海洋から波を受けて動揺したとき、支持板４１Ｆの貫通孔８１周囲と海水との間に、浮体１１Ｇ，１２Ｇ，１３Ｇの移動方向と逆向きである渦が発生する。この渦は、支持板４１Ｇに対して、浮体１１Ｇ，１２Ｇ，１３Ｇが移動する運動を妨げる流体力を作用させることとなり、浮体１１Ｇ，１２Ｇ，１３Ｇの動揺を低減することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｆ，１０Ｇ 浮体構造物
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１２，１２Ｆ，１３，１３Ｆ 浮体
２１，２２，２３ 上部連結部材
３１，３２，３３ 下部連結部材
４１，４１Ｆ，４１Ｇ 支持板
４２ 支持柱
４３，４３Ａ，４３Ｂ 中空部材
４４ 蓋部材
５１ 第１支持壁
５２ 第２支持壁
５３，５５ 支持壁
６１ ベローズ
７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈ，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈ 分割中空部材
８１ 貫通孔
Ｓ１ 軸方向隙間
Ｓ２ 径方向隙間
Ｓ３，Ｓ４ 空間部

Claims (12)

1. 複数の浮体と、
   複数の前記浮体の上部同士を連結する上部連結部材と、
   複数の前記浮体の下部同士を連結する下部連結部材と、
   を備え、
   前記浮体は、
   支持板と、
   軸方向の一端部が前記支持板に固定される支持柱と、
   軸方向の一端部が前記支持板における前記支持柱の周囲に固定される中空部材と、
   を有し、
   前記上部連結部材は、端部が前記支持柱の軸方向の他端部に連結され、
   前記下部連結部材は、端部が前記支持板に連結される、
   浮体構造物。
2. 前記中空部材は、軸方向の他端部が自由状態となるように前記支持板に片持ち支持される、
   請求項１に記載の浮体構造物。
3. 前記支持柱における軸方向の他端部と前記中空部材における軸方向の他端部は、径方向に対して相対移動自在である、
   請求項１または請求項２に記載の浮体構造物。
4. 前記上部連結部材は、端部が前記中空部材における上端部に連結されずに軸方向隙間を空けて位置し、前記支持柱における軸方向の他端部に連結される、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の浮体構造物。
5. 前記中空部材は、前記支持柱に対して周方向および軸方向に沿う径方向隙間を空けて配置される、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の浮体構造物。
6. 前記中空部材における軸方向の他端部と前記支持柱における軸方向の他端部との間にベローズが配置され、前記径方向隙間が被覆される、
   請求項５に記載の浮体構造物。
7. 前記中空部材は、中空円筒形状をなす、
   請求項５に記載の浮体構造物。
8. 前記中空部材は、周方向に沿って配置される複数の分割中空部材を有する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の浮体構造物。
9. 前記中空部材は、円筒形状をなす複数のプレキャストコンクリート部材が軸方向に重ねられて構成される、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の浮体構造物。
10. 前記複数のプレキャストコンクリート部材は、圧縮力が付与されて連結される、
    請求項９に記載の浮体構造物。
11. 前記支持板の直径が前記中空部材の直径より大きく設定される、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の浮体構造物。
12. 前記支持板は、貫通孔が形成される、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の浮体構造物。

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