JPH1082502A - ボイラ耐震支持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吊り下げ式ボイラの耐震支持のために多数の
サイズミックタイを設置する代わりに、耐震支持装置の
設置数が少なくかつ反力を小さい耐震支持方法を提供す
る。 【解決手段】 吊り下げ式ボイラのボイラ本体１とボイ
ラフレーム２の間にエネルギ吸収機能を有する防振器３
を設けて水平方向の振動エネルギを吸収するようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、支持フレームを有
する構造物の振動緩和の方法に関し、特に吊り下げ式ボ
イラに適した耐震支持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所やゴミ処理場等に用いられる
ボイラは水管で構成される壁の強度を余り強くできない
ため自立型の容量に制約があり、また火炉の熱膨張を下
方に逃がすことができる利点があるため、ボイラフレー
ムの支持架構から吊り下げて支持する吊り下げ式ボイラ
が多用されてきた。吊り下げ式ボイラは重量体が吊下さ
れた構造であるため、地震時にはボイラ本体とボイラフ
レームとが異なる動きをするので、フレームとの相対振
動に対する対策が必要である。また、ボイラフレームと
ボイラを連結する支持装置にはボイラの温度変化により
生ずる部材の熱膨張に対する対策が必要である。

【０００３】図４は、従来の代表的な耐震支持方法であ
るサイズミックタイを吊り下げ式ボイラに適用した状態
を示す略図である。図４に示すように、水管チューブ間
を溶接して１枚板としたボイラ壁の外面にバックステー
を水平方向に取り付けて補強メンバーとしている。バッ
クステーの各所には雄形のストッパ梁を取り付けてあ
る。ボイラフレームにはバックステーに対応する高さ位
置に鉄骨からなる支持架構が水平に配設されていて、雄
形ストッパ梁に対向する位置に雌形の受け構造が取り付
けてある。雄形ストッパ梁を雌形の受けに挿入して水平
動する荷重を支持する。このようなサイズミックタイ
は、梁と受けの間に２〜４ｍｍの微小な間隔を持たせる
ようにしてボイラの熱膨張を逃がし、地震による振動の
みをボイラフレームと一体化して抑制しようとするもの
である。したがって、ボイラの慣性力をそのままボイラ
フレームに伝えるため、ボイラの大型化に伴いストッパ
となる梁や受けの部材も剛性を保持するため大型にした
り、１個当たりの荷重が大き過ぎると構造上の無理が生
じるため部材設置数を大幅に増加する必要がある。

【０００４】特公昭５８−３６２４５明細書には、梁も
しくは受けのいずれかの一部に他の部分より小さい断面
を持った横方向の剛性が弱い部分を設けておき、地震時
には梁もしくは受けに弾塑性変形を発生させて過大な運
動エネルギを塑性エネルギとして吸収させることによ
り、振動の減衰効果を高めた吊り下げ式ボイラの補強装
置が開示されている。これにより大型のボイラに対して
もストッパ部材を大きくしなくとも良くなり経済的な補
強装置を提供できるようになった。しかし、これらサイ
ズミックタイを用いた耐震支持方法は、梁等の塑性変形
に達しない程度の地震では地震動がそのままボイラ本体
に伝わるため揺れの抑制効果が小さい。また、梁等が塑
性変形に達する荷重を正確に設定することが難しく、地
震に対して期待通りの効果を発揮しない場合も多い。さ
らに、荷重が集中するとボイラ構造に弱い部分が生ずる
ので荷重を分散するため多数のサイズミックタイが必要
になるなど、効果の不確実性、設計上の不正確性、施工
上の大きな手数等、幾つかの課題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、吊り下げ式ボイラのボイラ本体を
耐震支持する構造において、設置する耐震支持装置を少
なくし、反力を小さくできる方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の耐震支持方法は、ボイラ本体をボイラフレ
ームの上から吊り下げた吊り下げ式ボイラにおいて、ボ
イラ本体の側部とボイラフレームの間にほぼ水平に設け
たエネルギ吸収機能を有する防振器によりボイラの振動
を抑制するようにしたことを特徴とする。なお、防振器
は速度にほぼ比例する減衰力を有するものがより好まし
い。また、防振器をボイラ本体の上端部の４隅と下端部
の４隅に１対ずつ設けるようにすることが好ましい。さ
らに、防振器をボイラ本体の隅とボイラフレームの支柱
の間に挿入するようにしてもよい。

【０００７】本発明の耐震支持方法によれば、吊り下げ
式ボイラとボイラフレーム間に挿入される防振器が地震
時に吊り下げ式ボイラとボイラフレーム間に発生する水
平方向の相対運動のエネルギを吸収するため、全体構造
を柔な振動系とみなすことができ、地震で励振される振
幅が従来方法を用いた場合より小さくなり、かつ反力が
小さくなる。また、防振器を設置すべき箇所も大きく減
少するため、経済的にも優れた耐震支持が可能となる。
なお、油圧式ダンパやメカニカルダンパ等、エネルギ吸
収機能を有する防振器のうちで速度に比例する減衰力を
有するような防振器を使用すれば、耐震設計計算が簡単
になり、小さな計算機により迅速に結果を得ることが出
来る。特にシミュレーション演算により設計する場合の
効果は大きい。また、防振器はボイラ周辺の補強メンバ
ーのどこに設置しても良いが、特にボイラ本体の上端部
の４隅と下端部の４隅に１対ずつ設けるようにすると、
振動モードが単純になりさらに演算が簡略化される。さ
らに防振器をボイラ本体の隅とボイラフレームの角に設
けるコンクリート支柱の間に挿入するようにしたもの
は、ボイラ本体をボイラフレーム中の最も剛性を有する
部分と直接的に連結することができるため防振効果が大
きい。また、ボイラフレームの構造を簡約化することも
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明に係る
吊り下げ式ボイラの耐震支持方法を詳細に説明する。図
１は本発明の吊り下げ式ボイラ耐震支持方法を説明する
斜視図、図２はボイラの１隅における取付状態の別例を
示す部分平面図、また図３は取付状態のさらに別の例を
示す部分平面図である。図１において、参照番号１は耐
震支持の対象となるボイラの本体、２はボイラフレーム
である。ボイラフレーム２は４隅に設けられ基礎を地面
において固定された鉄筋コンクリート製支柱２１によっ
て支持され、頂部に吊下用フレーム２２が固設されてい
る。吊下用フレーム２２には何本かの梁２３が渡されて
いて、その梁２３ごとに複数設けられた支持具２４によ
りボイラ１が吊り下げられている。この様な支持方法を
用いると、休止時と運転時の温度差によりボイラ本体に
生ずる大きな熱膨張が垂下方向に自由に逃げて特別な対
策が不要であるため、全体の構造が簡単になる。ボイラ
１は火炉部１１と節炭器部１２を有し、構造上の主要な
容積および重量は火炉部１１が占めている。

【０００９】ボイラ１の上端の周縁部に第１の補強メン
バー１３が巡らされており、火炉部１１の下端近くの周
縁部に第２の補強メンバー１４が巡らされている。ま
た、ボイラフレーム２のコンクリート支柱２１の間に
は、ボイラの第１補強メンバー１３に対応する高さに第
１補強メンバーより大きな外周を有する第１の鉄骨梁２
５が、また第２補強メンバー１４に対応する高さに第２
補強メンバーより大きな外周を有する第２の鉄骨梁２６
が方形にはり渡されている。さらに、第１補強メンバー
１３と第２補強メンバー１４の各４隅には防振器を２個
ずつ取り付けることができる防振器取付用アタッチメン
トが溶接されている。一方、それぞれに対応する第１鉄
骨梁２５と第２鉄骨梁２６の各頂点で交差する２本の鉄
骨それぞれの頂点に近い位置に内側に向けて防振器取付
用のアタッチメントが溶接されている。なお、鉄骨梁の
頂点が補強メンバーの隅から遠くなる場合には鉄骨梁の
中間に補充の梁を設けて、そこに形成される頂点の内側
にアタッチメントを取り付けることにより対処すること
ができる。ボイラ側のアタッチメントとボイラフレーム
側のアタッチメントの間にそれぞれ防振器３が取り付け
られていて、防振器は各隅毎に２基ずつ、合計で１６基
用いられている。各防振器３は鉄骨梁に対してほぼ垂直
に取り付けられ、第１補強メンバー１３と第２補強メン
バー１４の隅をボイラフレームから支持する構造になっ
ている。防振器３は、運動エネルギを吸収する機能を有
するオイルダンパであって、両端の取付部間の距離が変
化する速度と減衰力が比例するようになっている。

【００１０】本発明の防震支持方法を適用した対象は、
重量が４０００ｔあるボイラ本体を高さが１００ｍのボ
イラフレームで上から吊り下げて支持する吊り下げ式ボ
イラで、水平の１方向に周波数０．１８Ｈｚの、またこ
れに垂直な水平方向に周波数０．２０Ｈｚの主要な固有
振動を有する振動モードを持っている。この吊り下げ式
ボイラを従来のサイズミックタイにより防震支持しよう
とすると、構造上の無理が生じないように荷重を分散し
て１個当たりの荷重を小さくする必要がある。従って、
ボイラ本体の外壁に多数のバックステーを設けて、その
上に多数のストッパを配列しなければならず、施工上の
困難に加えてボイラの重量が余計に大きくなる欠点もあ
る。しかも、梁が塑性変形に達する荷重を正確に設定す
ることが難しいため、設計余裕を大きく取ってより多数
のサイズミックタイを設置することになりがちである。
さらに、小さな地震では地震動がそのままボイラ本体に
伝わって揺れの抑制効果が小さい。また、この吊り下げ
式ボイラを固いバネを有する支持装置を用いて上記１６
カ所の支持点で支持しようとすると、支持点における最
大変位量を４００ｍｍまで許すとしても各点で２００ｔ
の反力に耐えるようにしなければならない。このため、
ボイラの強度を高めるか、バックステー等の補強メンバ
ーの構造を強固にする必要がある。あるいは、支持点の
数を増やして支持装置当たりの反力を軽減させなければ
ならない。

【００１１】ところが、エネルギ吸収機能を有する防振
器を用いる防震支持方法によれば、地震時に励起される
ボイラの水平方向の運動を効果的に抑制する。防振器の
働きでボイラの振動を減衰させるときの減衰率を０．２
６に選び、支持点における最大変位量を３００ｍｍに抑
えたとしても、上記１６カ所の支持点おける反力は僅か
に２５ｔとなり、普通に使用される比較的小型のオイル
ダンパ等で十分対応できる。また、防振器を介してボイ
ラ本体に作用する反力が小さいため、防振器を支持する
構造体に対する負荷も小さい。上記説明した通り、本発
明の防震支持方法を適用した吊り下げ式ボイラの耐震支
持構造は、小さい反力を少数の防振器で吸収することに
より危険な振動状態を十分抑制することができるから、
防振器総体に係るコストが軽減されるばかりでなく、ボ
イラ本体の補強構造も格段に簡易化され、それだけ軽量
化される効果も有する。

【００１２】なお、本実施例で適用対象とした吊り下げ
式ボイラの諸元は単なる代表例であって、減衰率や変位
量あるいは荷重等は条件に従って選択できる。さらに設
計変更の範囲内で、より小さなボイラにも、またより大
きなボイラにも適用できることは言うまでもない。また
上記においては、本発明の方法を説明するため、取付位
置相互間の変位速度に比例した減衰力を表すようなエネ
ルギ吸収機能を有する防振器を利用したが、両者の間が
線形関係であれば設計計算上の利便が大きいということ
で、減衰力が速度に対して増加関数の関係にあれば本発
明の方法に使用できることは言うまでもない。なお、実
施例ではオイルダンパを用いて説明したが、本発明の防
震支持方法に使用する防振器はエネルギ吸収機能を有す
るものであればよく、メカニカルダンパや摩擦式ダンパ
等、オイルダンパ以外の防振器も使用できる。

【００１３】また、各隅に配置された２個の防振器がコ
ンクリート支柱間に渡された鉄骨梁に連結された構成に
ついて説明したが、図２に示すように、支柱２１の両側
面に防振器取付用アタッチメント２７を直接取り付け
て、これとボイラ側の補強メンバー１３、１４の各隅に
溶接したアタッチメント１５の間に防振器３を挿入する
ようにしても良い。上記のように防振器３を支柱２１で
直接支持するようにすると、支柱間に渡した鉄骨梁には
ボイラの振動を支持する機能を持たせる必要がなく、ボ
イラフレーム構造としての必要性に基づいて設計すれば
よくなるので、ボイラフレーム構造が単純になり場合に
よっては鉄骨梁の省略も可能となる。なお、図３に示す
ように、防振器取付用アタッチメント２７を支柱２１の
内側のボイラ補強メンバー１３、１４の隅に対向する位
置に取り付け、補強メンバーに取り付けるアタッチメン
ト１５を補強メンバー１３、１４の隅から少し辺側に離
れた位置に配設して、両アタッチメント間に挿入される
防振器３の軸心の延長線が支柱２１の剛心を通るように
配置すると、支柱２１にかかる捻りモーメントが小さく
なり、構造上の強度が大きくなる利点がある。ボイラフ
レームの支柱２１の断面形状は円に限らず任意の形状で
よく、材料もコンクリートに限らず鉄骨により構成され
ていても良い。また、防振器３は１本の支柱２１に対し
て１基ずつ設けた場合にも同様の効果を得ることが出来
る。なお、本発明の耐震支持方法は地震時に励振されて
支持構造体に対して相対的変位運動を行うものに作用し
て同じ効果が得られるので、吊り下げ式ボイラに限ら
ず、支持フレームに吊下して支持された構造物であれば
同様に適用できる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の吊り下げ式
ボイラ耐震支持方法により、従来のサイズミツクタイの
代わりに油圧式防振器等のエネルギを吸収するタイプの
防振器を用いることにより、耐震支持装置の数を少なく
反力を小さくして、大型の吊り下げ式ボイラについても
より経済的な耐震支持構造を実現することができるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吊り下げ式ボイラの耐震支持方法を説
明する斜視図である。

【図２】本発明の方法における防振器の別の取付例を示
す部分平面図である。

【図３】本発明の方法における防振器のさらに別の取付
例を示す部分平面図である。

【図４】従来の吊り下げ式ボイラの耐震支持方法を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１ ボイラ本体 ２ ボイラフレーム ３ 防振器 １１ 火炉部 １２ 節炭器部 １３、１４ 補強メンバー １５ アタッチメント ２１ 支柱 ２２ 吊下用フレーム ２３ 梁 ２４ 支持具 ２５、２６ 鉄骨梁 ２７ アタッチメント

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ本体をボイラフレームの上端から
   吊り下げ、ボイラ本体の側部とボイラフレームの間にほ
   ぼ水平に設けたエネルギ吸収機能を有する防振器によ
   り、ボイラの振動を抑制させることを特徴とする吊り下
   げ式ボイラの耐震支持方法。
2. 【請求項２】 前記防振器が速度にほぼ比例する減衰力
   を有する防振器であることを特徴とする請求項１記載の
   吊り下げ式ボイラの耐震支持方法。
3. 【請求項３】 前記防振器をボイラ本体の上端部の４隅
   と下端部の４隅に１対ずつ設けることを特徴とする請求
   項１または２記載の吊り下げ式ボイラの耐震支持方法。
4. 【請求項４】 前記防振器がボイラ本体の隅とボイラフ
   レームの支柱の間に挿入されることを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれかに記載の吊り下げ式ボイラの耐震
   支持方法。