JPS60192142A - 耐震支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子カプラント、火力プラント、化学プラント
およびその他一般機械装置全般における機器、構造物の
支持構造に係り、特に地震等の外力作用時に好適な減衰
能を有して外力によって作用される支持構造の変形特性
を有効に利用する事によシ地震エイ・ルギーの吸収をお
こない、地震応答を大巾に低減すると同時に、接続配管
等の相対変位の増巾を防止するに極めて好適な耐震支持
構造に係わるものである。

〔発明の背景〕

原子カプラント、火力プラント、化学プラントおよびそ
の他一般機械装置における代表的機器形状とその支持構
造の匝を第１図に示し、本構造に対して地震等の外力の
作用した場合の問題点と対策について以下説明する。

第１図は各種プラント機器の内、支持脚により構成され
る支持構造を有するタンクの概念図の例を示している。

本図において、タンク１は接続配管２を有して鋼材によ
って構成される支持脚３によシ設置床４上に固定設置さ
れている。

本構造に地震等の外部水平力が作用する場合、上記タン
ク１および支持脚３よシ構成される系は第１図の鎖線で
示す如く脚部３において曲げせん断変形が発生し、この
ため、耐震強度の確保を目的として支持脚３０部材剛性
を向上させる部材形状を大きくする等の対策が多くの場
合実施される事となる。

従づてこの場合鋼材の物量増加等プラント全体のコスト
に与える影響が出てくる事は言うまでもない。

一方、上記の問題解決のために、考案されている方法に
ついて次に紹介する。、 第２図は上記の耐震上および従来の対策の問題点を解決
するべく考案されている支持構造系の概念を第１図と同
様プラント機器の内タンクとその支持脚について示した
図である。

第２図において、タンク１は従来技術と同様に支持脚３
によって支持され、その基礎部に層状免震ラバー５によ
って保持されて、設置床４に固定されている。

第３ａ図、第３ｂ図には本構造の上記層状免震ラバー５
の構造説明図および外力作用時の変形性能および機能等
を説明する図を示す。

第３ａ図に示す様に上記層状免震ラバー５は、既応の免
凝支承構造として知られた構造を有しておシ、上部端板
５ａと下部端板５ｂの間に化学ゴム（例えばクロロプレ
インゴム）あるいは天然ゴムよ多形成された積層ゴム形
免震支承を形成している。

本免震支承は第３ｂ図に示す如く、地震等の水平外力が
作用すると、単純せん断変形（δ）をおこし１本支承で
支える全体系の固有周期をいわゆる長周期域に移動させ
る事により、地震等の人力エネルギの周波数帯域から全
体系の固有周期を大きく引きはずし、系の応答を低減さ
せる特徴を有した構造となっている。まだ、上記免震ラ
ノく−のせん断変形によって生ずる地震エネルギの変形
エネルギへの置換によシ減哀能を引きあげ、系の応答を
軽減させる効果を合せ有している。

不構造の効果・材能を模式的に説明する図を第４図に示
す。

第４図は振動系の応答についてその系の固有周期と系の
保有する減設能との関係について示すいわゆる応答スペ
クトルの形で示したものである。

ここで横軸は系の固有周期、縦軸は糸の応答加速度値を
示している。

本図で、実線による応答曲線り、は第１図に示す従来構
造の場合の応答曲線を示し、その固有周ｈ２は層状免震
ラバーをその支持脚基底部に有する構造系の床応答曲線
を示し、その系の固有周期はＴ２となっている。

前述の如く、本支承免震構造を有する系は免震ラバーの
有する減拭能力が高いことにより（ｈ。

＜ｈ２）、その応答はあらゆる周波数域において従来構
造の応答は低くなっておシ、同時に免震効果による固有
周期の長周期域への変化（Ｔ＋　→Ｔ２　）により、上
記の効果と合せてその応答は大巾に低減している事が示
されている。（α工→α２．α１≧α２　）。

このように、本免妻叉承構造は非常に効果的な特徴を有
しているが、上記の特性に同時に問題点も有している。

すなわち、系の同有周ル」が長周期になる事によシ、系
の変位が非常に増大する事となる欠点がある。

この事は系の加速度応答は本構造によシ低減され、また
支持脚等の地震荷重も大巾に低減されると同時に機器自
体の設置床に対する相対応答変位が増大する事を示して
おシ、このため第２図の如く、機器よシ接続された配管
等測の構造物との取シ合い構造物の設計が非常に困難に
なる欠点が存在する事となる。

このような従来構造における問題点を全て解決し、好適
な支持構造の得られる事が望ましく、応答加速度および
荷重の低減、過大な相対変位の発生防止の両者の利点を
兼ねそなえた耐震支持構造が要望されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、プラント内機器および構築物の支持構
造において、地震応答加速度および地震荷重の大巾な低
減をはかると共に、従来技術において問題となっていた
変位応答の増大化による耐層上の問題をも防止する耐′
ＩＭ機能を有する好適な機器構造物を提供する事にある
。

〔発明の概要〕

本発明の着眼点は、従来技術の項で説明した免震ラバー
の減哀付加効果と同様な効果的な地震等外部人力のエネ
ルギの吸収効果機構を通用する墨にあるが、このため以
下に示すような支持構造部への機構の適用を考慮してい
る。

前述の如く、免′Ｍ２バーの減衰能引きあげ効果による
地震応答の低減効果は大きなものとなるが。

これを支持構造部の基底に設置し、単純せん断変形の効
果として用いるならば、必然的にゴムの特性よシ全体系
の固有周期は長周期側に移行し、前述の変位応答増大化
の問題が生ずる。

このため、本発明では支持脚構造物部材自身に支持脚部
材と平行な摩擦平板を支持棒によシ支持した構造摩擦型
ダンパを支持脚部に縦配列として配置し、いわゆる構造
材と摩擦ダンパによるサンドインチ型支持脚を形成せし
めているものである。

この際、構造材の剛性は従来の支持脚の剛性と同一に保
つ事は可能であり、あとで述べる詳細構造に示すように
本摩擦ダンパの剛性は構造材のそれと比ベオーダー的に
も無視できる程小さなものとなっている。

前述の如く、地震等の外力の作用等には本発明の支持構
造部は曲げせん断変形を生ずるが、これにより前述の構
造摩擦ダンパ部では脚としての曲げ変形によシ摩擦平板
間に支持脚支持点よシの相対変位が発生し、前述の脚の
曲げ変形エネルギーを摩擦平板間の摩擦エネルギーに置
換する事による地震等外力のエネルギー消散効果が得ら
れる。

従って本発明の支持構造では、系の固有周期を従来構造
よシ変える事なしに、系自体の減衰能を熾躍的に上昇さ
せ、系の応答を大巾に低減を可能とするものである。当
然の事ながら系自体の固有周期は不変である事によシ、
長周期人力による変位応答の過大化を防止している事は
言うまでもない。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例と作用原理の詳細を第５図、第６図およ
び第７図を用いて以下に説明する。

第５図は本発明を適用した場合として前記プラン）［器
の内、夕／りの場合の適用例を示す。本図においてタン
ク１は接続配管２を有しており。

本発明の支持構造６により支持され、設置床４に固定支
持されている。第６図は本発明の支持構造の拡大図と、
地震等の外力作用時の変形および機能図を示す。

第６図に示される如く、本発明の支持構造６の１つのエ
レメントは構造部材６ａおよび６ｂ間にそれぞれの構造
部材６ａ、６ｂよシ支持された支持棒６ｄ、スプリング
６ｆおよび摩擦板支持材６ｅによって支持された２枚の
摩擦平板６ｃを１つのユニットとしていくつかを縦配列
した構造を有している。なお、本支持構造の上記ユニッ
）においては、２枚の摩擦平板６Ｃはおたがいにスプリ
ング６ｆによシ圧縮力によシおしつけられた形として形
成されている。また、上記のユニットについてはその縦
方向の配列、個数等ここでは特に定めるものでないが、
これらについては支持構造毎ニコストとの関係によシ適
宜選択出来るものである。

このように形成された本発明の作用について以下説明す
る。

第６ａ図には本発明の支持構造が第６ｂ図にはその構造
の地震等外力を受けた場合の変形図を示しである。

第６ａ図、第６ｂ図に示す如く、支持脚として構成され
ている本支持構造は、地震等の外方作用時に染構造とし
ての曲げせん断変形を図中に示す如くおこす。この時本
構造における構造部材６ａおよび６ｂ間にはさまれた本
発明の減衰付加機構ユニットにおいては、摩擦平板６ｃ
を支持している支持棒６ｄが構造部材６ａ、６ｂによっ
て支持されているため、支持構造全体の曲げせん断変形
によシ、２枚の摩擦平板６０間には支持棒６ｄの中立点
に対し相対変位δ（すベシ量）が生ずる事となシ、この
相対変位発生時にはこれらの摩擦平板６Ｃはスプリング
６ｆによって互いにおしつけられるため、以下の摩擦エ
ネルギーが消散される事となる。

ΔＥ＝４・Ｕ・几・δ ここで ΔＥ：本発明の支持構造の１ユニツトで消散されるエネ
ルギー Ｕ：摩擦平板：６０間の摩擦係数 Ｒニスプリング＝６ｆによる＃擦平板６ｃ間の押し付は
巾 δ：摩擦平板６ｃにおけるすベシ量 このように支持脚全体の曲げせん断染挙動をうまく利用
して構造部材６ａ、ｂによる変形を摩擦平板６Ｃのすベ
シ変形変位に変換し、外部よシの地震エネルギーの局部
吸収をはかる事が本発明の最大の特徴となっている。

第７図は、上記に説明した本発明の支持構造の一摩擦平
板間における摩擦エネルギーによる減衰付加効果を説明
するものである。

第７図においては、第７ａ図の如く前述の支持構造脚部
のみを床面に端点同定し、摩擦平板の有無の場合それぞ
れにおいて１脚部上端に加力したのち自由減衰振動させ
て、それぞれの減衰定数を摩擦ダンパを備えている場合
とそうでない場合について測定した結果を示すものであ
る。第７図で○印は摩擦ダンパを備えた場合、Ｘ印は摩
擦ダンパを備えない場合の測定結果である。第７図に示
される如く摩擦平板の有無によシ支持脚自体の減酋能が
大巾に異なシ、摩擦ダンパを備える本発明の支持構造に
よる付加減課能の大きな事がわかる。

上記変形特性による本発明実施の場合の応答の特性曲線
ｈ３を従来技術の例と比べて第８図に示す。

第８図は前述の応答曲線であるが、既出と同様に実線は
従来技術の場合の系の応答を、破線は本発明の実施によ
る支持構造を適用した場合の系の応答を示す。

本発明によれば、前記の如く系の固有周期を変える事な
く系全体の減衰能のみを飛綱的に上昇させ、系の地震応
答加速度、脚部地震荷重を大巾に低減させると共に、応
答変位の増加等の欠点のない、好適な構造の提供が可能
となる事會示している。

以上が本発明の詳細な説明であるが、以上記述の内容は
本発明の一つの適用例のみで６Ｄ、支持構造に本概念を
適用するに当っての基本的機構のみを示すものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラント機器・構造物の振動系を構成
する要素の内、減衰能のレベルを大巾に向上させる事が
可能となシ、機器の耐震安全上好適な支持構造を提供す
るものとなる。

特に、応答加速度、荷重の低減と共に過大変位応答の防
止に好適な支持構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

筈１図は従来技術における支持構造を実線で。 地震等の水平外力が作用した時の変形状態を鎖線で示し
た立面図、第２図は耐震性向上のために従来考案されて
いる免震式機器支持構造を適用した支持構造の全体立面
図、第３ａ図は第２図に示した免震式支持構造の免震詳
細構造図、第３ｂ図は第３ａ図に示した構造の地震時の
変形説明図、第４図は第２図に示しだ免震式機器支持構
造適用の場合の地震応答低減効果お・よび問題点を説明
するグラフ図、第５図は本発明の耐震支持構造を適用し
たプラント機器への実施例を説明する立面図。 第６ａ図は第５図の耐震支持構造の要部詳細構造図、第
６ｂ図は第６ａ図に示した構造の地震等の外力作用時の
変形状態を説明する図第７図は本職、明の耐震支持構造
の減衰付加効果を実験によシ確認した時の減衰特性図、
第７ａ図は実験モデル図。 第８図は本発明の耐震支持構造の応答低減効果を示す特
性図である。 １・・・タンク、２−・・接続配管、４・・・設置床、
６・・・耐震支持構造、６ａ・・・構造部材、６ｂ・・
・構造部材。 ６Ｃ・・・摩擦板、６ｄ・・・支持棒、６ｅ・・・摩擦
板支持８１　団 ｆｎｚ　田 案３α図 メ３ｂ国 ＄５図 ヌにｂ［Ｆ］ ｆｊＴｃ田 麦拉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、荷重を受ける支持脚において、前記支持脚は並列状
   態の構造部材部分を備え、前記部分の一方に取υ付けた
   摩擦板と他方に取シ付けた摩擦板とを互いに押圧して備
   えることを特徴とした耐震支持構造。