JP6473400B2 - 配管支持構造物 - Google Patents

Description

本発明は、発電、化学、石油及びゴミ処理等の各種プラントに敷設された配管を支持する配管支持構造物に関し、特に、配管の軸方向と直交する２方向において、又は配管の軸方向と直交する２方向に配管の軸方向を加えた３方向において配管を拘束支持する配管支持構造物に関する。

各種プラントにおいては、プラント内に敷設された配管が地震等の外力や熱変位等によって損傷することを防止するため、配管を拘束支持する配管支持構造体が各所に設置されている。

図８は、従来技術による配管支持構造体を配管の軸方向から見た図である。図８において、配管支持構造体１は、躯体面７ｂに左右に所定の間隔を隔てて固定された２本の垂直柱２ａ，２ｂと、これら２本の垂直柱２ａ，２ｂの間に上下に所定の間隔を隔てて溶接等で接合された２本の水平梁３ａ，３ｂと、配管４ｂの外周面の上下左右に溶接等で接合された４つの配管ラグ５とを備えている。

配管支持構造体１は、２本の垂直柱２ａ，２ｂのそれぞれの下端部に溶接等で接合されたフランジ状の垂直柱基部６ａ，６ｂを躯体面７ｂに埋め込むことにより、躯体面７ｂに固定されている。

配管４ｂが垂直柱２ａ，２ｂと水平梁３ａ，３ｂとで形成された矩形状の支持枠内に挿通して配置され、４つの配管ラグ５が垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂのそれぞれに当接することにより、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）と直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）の変位が拘束される。なお、４つの配管ラグ５は、垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂに対してそれぞれ摺動可能に配置されているため、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）の変位は許容されている。

特許文献１には、上述した配管の軸方向と直交する２方向において配管を拘束支持する配管支持構造体、及び配管の軸方向と直交する２方向に配管の軸方向を加えた３方向において配管を拘束支持する配管支持構造体が開示されている。

また、特許文献２には、配管２を支持する支持部材１１，１２の内部に互いに接触した状態で相対的に移動可能な複数の物体２１〜２５を収容し、複数の物体２１〜２５どうしの衝突、摩擦によって配管２の振動を低減することができる配管支持構造が開示されている。

特開２０１１−６４２８８号公報 特開２００８−２００１３号公報

特許文献１に記載の配管支持構造体は、設置方向において大きな剛性を有するため、設置方向が配管の拘束方向と一致するように、配管の拘束方向と直交する躯体面に設置することが望ましい。

しかしながら、各種プラントに敷設される配管は、通路や作業空間の確保および配管支持構造体の設置性の観点から、壁面、床面、天井面等の近傍に設置されることが多く、配管を効率的に支持できる好適な拘束位置の近傍において配管の拘束方向と直交する躯体面に配管支持構造体を設置することが困難な場合が多い。

例えば、配管の好適拘束位置と、配管の拘束方向と直交する近傍の躯体面との間隔が小さ過ぎる場合は、当該間隔を所定の大きさ以上になるまで配管の拘束位置を好適拘束位置からずらず、あるいは、配管の好適拘束位置から大きく離間した躯体面（図示せず）から配管支持構造体を組み上げる必要がある。そのため、配管支持構造体に対して要求される支持強度が大きくなることにより配管支持構造体の重量が大きくなる、あるいは、配管の好適拘束位置から大きく離間した躯体面から配管支持構造体を組み上げることにより配管支持構造体が大型化するといった課題があった。

一方、特許文献２に記載の配管支持構造は、複数の物体２１〜２５が互いに接触した状態、すなわち高密度で支持部材１１，１２に収容されているため、重量が大きくなるという課題がある。また、複数の物体２１〜２５は、互いに相対的に移動可能な状態で支持部材１１，１２に収容されているため、支持部材１１，１２の支持強度には寄与しないと考えられる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、壁面、床面、天井面等の近傍に敷設された配管を好適な拘束位置で拘束支持できる配管支持構造体を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、第１の躯体面のみに固定され、配管をその軸方向と直交する方向において拘束支持する配管支持構造体において、前記配管の外周面に接合された複数の配管ラグと、前記複数の配管ラグのそれぞれと当接するように相互に接合された複数の中空鋼材と、前記複数の中空鋼材の少なくとも１つの内部に充填され、所定の方向の強度指向性を有する充填材とを備え、前記第１の躯体面と直交する第２の躯体面と前記配管の拘束位置との間隔が前記第１の躯体面と前記配管の拘束位置との間隔よりも小さく、前記所定の方向は、前記第２の躯体面と直交する方向であるものとする。

本発明によれば、配管支持構造体の設置方向を配管の拘束方向と一致させる必要がなくなるため、配管支持構造体を好適な拘束位置の近傍に配置することが可能となる。その結果、配管の拘束位置を好適な拘束位置からずらず、あるいは、配管の好適な拘束位置から大きく離間した躯体面から大型の配管支持構造体を組み上げる必要がなくなり、配管支持構造体の軽量化又は小型化が可能となる。

なお、上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態による配管支持構造体によって拘束支持された配管系を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態による配管支持構造体を配管の軸方向から見た図である。 本発明の実施形態による垂直柱のＸＺ断面図（図２のＡｙ−Ａｙ矢視図）である。 本発明の実施形態による垂直柱のＹＺ断面図（図３のＡｘ−Ａｘ矢視図）である。 本発明の実施形態の変形例による垂直柱のＹＺ断面図（図３のＡｘ−Ａｘ矢視図）である。 本発明の実施形態による水平梁のＹＺ断面図（図２のＢｘ−Ｂｘ矢視図）である。 本発明の実施形態による水平梁のＸＺ断面図（図６のＢｙ−Ｂｙ矢視図）である。 従来技術による配管支持構造体を配管の軸方向から見た図である。 従来技術による垂直柱のＸＺ断面を示す図（図８のＡｙ−Ａｙ矢視図）である。 従来技術による垂直柱のＹＺ断面図（図９のＡｘ−Ａｘ矢視図）である。 従来技術による水平梁のＹＺ断面図（図８のＢｘ−Ｂｘ矢視図）である。 従来技術による水平梁のＸＺ断面図（図１１のＢｙ−Ｂｙ矢視図）である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態による配管支持構造体によって支持された配管系を示す概略斜視図である。図１において、躯体７は、互いに直交する躯体面７ａ，７ｂ，７ｃを有し、プラント建築物等の構造体を構成している。なお、各図中、躯体面７ｃと直交する方向（配管４ｂの軸方向）をＺ軸、躯体面７ｂ及び躯体面７ａとそれぞれ直交する方向（配管４ｂの軸方向と直交する２方向）をＸ軸及びＹ軸で示している。

配管系４は、躯体面７ａの表面近傍に水平方向（Ｙ方向）に敷設された配管４ａと、この配管４ｂの一端に接続され、躯体面７ｂの近傍で鉛直下方向（Ｚ方向）に延び、躯体面７ｃを貫通して敷設された配管４ｂとを有する。配管支持構造体１は、躯体面７ｂに固定され、配管４ｂを拘束支持する。

図２は、本実施形態による配管支持構造体１を配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）から見た図である。図２において、配管支持構造体１は、躯体面７ｂに左右に所定の間隔を隔てて固定された２本の垂直柱２ａ，２ｂと、これら２本の垂直柱２ａ，２ｂの間に上下に所定の間隔を隔てて溶接等で接合された２本の水平梁３ａ，３ｂと、配管４ｂの外周面の上下左右に溶接等で接合された４つの配管ラグ５とを備えている。

配管支持構造体１は、２本の垂直柱２ａ，２ｂのそれぞれの下端部に溶接等で接合されたフランジ状の垂直柱基部６ａ，６ｂを躯体面７ｂに埋め込むことにより、躯体面７ｂに固定されている。

配管４ｂは、垂直柱２ａ，２ｂと水平梁３ａ，３ｂとで形成された矩形状の支持枠内に挿通して配置され、４つの配管ラグ５は、垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂのそれぞれに当接している。これにより、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）と直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）において、配管４ｂの変位が拘束される。なお、４つの配管ラグ５は、垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂのそれぞれに対して摺動可能に配置されているため、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）の変位は許容されている。

図３は、図２のＡｙ−Ａｙ矢視図（垂直柱２ａのＸＺ断面図）であり、図４は、図３のＡｘ−Ａｘ矢視図（垂直柱２ａのＹＺ断面図）である。図３及び図４に示すように、垂直柱２ａは中空鋼材で構成されており、その内部には、Ｘ方向の貫通孔を多数形成することにより軽量化した（Ｘ方向の強度指向性を有する）充填材８が充填されている（垂直柱２ｂについても同様）。ここで、図３及び図４においては、充填材８の構造としてハニカム構造を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば図５に示すように、波板と平板とを交互に重ね合わせた構造を採用しても良い（後述する水平梁３ａ，３ｂについても同様）。このように、Ｘ方向の強度指向性を有する充填材８を垂直柱２ａ，２ｂの内部に充填することにより、垂直柱２ａ，２ｂの重量を大きく増加させることなく垂直柱２ａ，２ｂのＸ方向の剛性を大きくすることができる。

図６は、図２のＢｘ−Ｂｘ矢視図（水平梁３ａのＸＺ断面図）であり、図７は、図６のＢｚ−Ｂｚ矢視図（水平梁３ａのＹＺ断面図）である。図６及び図７に示すように、水平梁３ａは中空鋼材で構成されており、その内部には、Ｙ方向の強度指向性を有する充填材８が充填されている（水平梁３ｂについても同様）。このように、Ｙ方向の貫通孔を多数有する多孔構造の充填材８を水平梁３ａ，３ｂの内部に充填することにより、水平梁３ａ，３ｂの重量を大きく増加させることなく水平梁３ａ，３ｂのＹ方向の剛性を大きくすることができる。なお、水平梁３ａ，３ｂを構成している中空鋼材は、その軸方向（Ｘ方向）において既に大きな剛性を有しているため、配管４ｂの拘束方向と水平梁３ａ，３ｂを構成する中空鋼材の軸方向（Ｘ方向）とが一致し、かつ水平梁３ａ，３ｂを構成する中空鋼材のみで所要の剛性を確保できる場合は、水平梁３ａ，３ｂの内部に充填材８を充填しなくても良い。

（効果）
本実施形態による配管支持構造体１の効果を、従来技術による配管支持構造体と比較して説明する。

図８は、従来技術による配管支持構造体を配管の軸方向から見た図である。図８において、従来技術による配管支持構造体１の外観上の構成は、本実施形態による配管支持構造体１（図２参照）と同様である。図９は、図８のＡｙ−Ａｙ矢視図（垂直柱２ａのＸＺ断面図）であり、図１０は、図９のＡｘ−Ａｘ矢視図（垂直柱２ａのＹＺ断面図）であり、図１１は、図８のＢｘ−Ｂｘ矢視図（水平梁３ａのＹＺ断面図）であり、図１２は、図１１のＢｙ−Ｂｙ矢視図（水平梁３ａのＸＺ断面図）である。

従来技術による垂直柱２ａは、図９及び図１０に示すように内部が空洞であるため、その軸方向（Ｙ方向）の剛性は大きいものの、その軸方向（Ｙ方向）と直交する２方向（Ｘ方向及びＺ方向）の剛性は小さい（垂直柱２ｂについても同様）。そのため、従来技術による配管支持構造体１では、その設置方向（Ｙ方向）と直交する２方向（Ｘ方向及びＺ方向）において、垂直柱２ａ，２ｂの支持強度が不足するおそれがある。その結果、従来技術による配管支持構造体１の設置方向（Ｙ方向）と配管４ｂの拘束方向とが一致しない場合（例えば、配管４ｂの拘束方向がＸ方向である場合）は、配管支持構造体１によって配管４ｂを適切に拘束支持できない可能性がある。

さらに、従来技術による水平梁３ａは、図１１及び図１２に示すように内部が空洞であるため、その軸方向（Ｘ方向）の剛性は大きいものの、その軸方向（Ｘ方向）と直交する２方向（Ｙ方向及びＺ方向）の剛性は小さい（水平梁３ｂについても同様）。そのため、従来技術による配管支持構造体１では、その設置方向（Ｙ方向）及び配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）において、水平梁３ａ，３ｂの支持強度が不足するおそれもある。

一方、本実施形態による配管支持構造体１は、配管４ｂの拘束方向がＸ方向であって、拘束方向（Ｘ方向）と直交する躯体面７ａと配管４ｂとの間隔が小さ過ぎて躯体面７ａに設置できず、拘束方向（Ｘ方向）に対して平行な躯体面７ｂに設置せざるを得ない場合であっても、図３及び図４に示すように、垂直柱２ａ，２ｂの内部にＸ方向の強度指向性を有する充填材８を充填することにより、配管４ｂの拘束方向（Ｘ方向）における垂直柱２ａ，２ｂの支持強度を向上させることができる。その結果、本実施形態による配管支持構造体１の設置方向（Ｙ方向）と配管４ｂの拘束方向とが一致しない場合（例えば、配管４ｂの拘束方向がＸ方向である場合）であっても、配管支持構造体１によって配管４ｂを適切に拘束支持することが可能となる。

さらに、図６及び図７に示すように、水平梁３ａ，３ｂの内部にＸ方向の強度指向性を有する充填材８を充填することにより、配管支持構造体１の設置方向（Ｙ方向）において、水平梁３ａ，３ｂの支持強度を向上させることができる。

以上のように構成した本実施形態によれば、配管支持構造体１の設置方向を配管４ｂの拘束方向と一致させる必要がなくなるため、配管４ｂを効率的に支持できる好適な拘束位置の近傍に配管支持構造体１を配置することが可能となる。その結果、配管４ｂの拘束方向（Ｘ方向）と直交する躯体面７ａと配管４ｂの拘束位置との間隔が確保されるまで配管４ｂの拘束位置をずらず、あるいは、配管４ｂから大きく離間したその他の躯体面（例えば、躯体面７ａと対向する躯体面）から大型の配管支持構造体を組み上げる必要がなくなるため、配管支持構造体１の軽量化又は小型化が可能となる。

（その他の変形例）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、本実施形態による配管支持構造体１は、配管４ｂの外周面の上下左右に接合された４つの配管ラグ５を垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂからなる矩形状の支持枠内に配置する構成としたが、本発明はこれに限定されず、ラグの数、ラグの接合箇所、支持枠の形状は適宜変更可能である。

また、本実施形態では、配管支持構造体１の設置方向がＹ方向であり、配管４ｂの拘束方向がＸ方向である場合の例を示したが、本発明はこれに限定されず、配管支持構造体１の設置方向と配管４ｂの拘束方向との組合せは任意である。

また、本実施形態では、垂直柱２ａ，２ｂの内部に充填する充填材８の強度指向性の方向をＸ方向で一致させ、水平梁３ａ，３ｂの内部に充填する充填材８の強度指向性の方向をＹ方向で一致させたが、本発明はこれに限定されず、垂直柱２ａと垂直柱２ｂとで、又は水平梁３ａと水平梁３ｂとで強度指向性の方向が異なっても良い。

また、本実施形態による配管支持構造体１は、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）の変位が許容される構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば４つの配管ラグ５又は垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂの少なくとも１つに凹み部を設け、４つの配管ラグ５と垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂのいずれかと係合させることにより、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）の変位も拘束する構成としても良い。その場合、垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂの少なくとも１つの内部にＺ方向の強度指向性を有する充填材８を充填することにより、配管４ｂの軸方向（Ｚ方向）において、垂直柱２ａ，２ｂ及び水平梁３ａ，３ｂの支持強度を向上させることができる。

１…配管支持構造体、２ａ，２ｂ…垂直柱（中空鋼材）、３ａ，３ｂ…水平梁（中空鋼材）、４…配管系、４ａ，４ｂ…配管、５…配管ラグ、６ａ，６ｂ…垂直柱基部、７…躯体、７ａ，７ｂ，７ｃ…躯体面、８…充填材

Claims (1)

1. 第１の躯体面のみに固定され、配管をその軸方向と直交する方向において拘束支持する配管支持構造体において、
   前記配管の外周面に接合された複数の配管ラグと、
   前記複数の配管ラグのそれぞれと当接するように相互に接合された複数の中空鋼材と、
   前記複数の中空鋼材の少なくとも１つの内部に充填され、所定の方向の強度指向性を有する充填材とを備え、
   前記第１の躯体面と直交する第２の躯体面と前記配管の拘束位置との間隔が前記第１の躯体面と前記配管の拘束位置との間隔よりも小さく、
   前記所定の方向は、前記第２の躯体面と直交する方向である
   ことを特徴とする配管支持構造体。

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