JPS6266003A - 吊下形ボイラの耐震構造 - 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】 本発明は、吊下形ボイラの地震時における耐震方法およ
びボイラ本体ならびにボイラフレームの強度メンバの損
傷を防止する吊下形ボイラの耐震構造の改良に係る。

一般に吊下形ボイラば、ボイラ本体をこれを囲むボイラ
フレームの天井面から吊下げてその自重を支持せしめる
ことにより運転時におけるボイラ本体の熱膨張がボイラ
フレームに悪影響を及ぼすことを避けようとする形式で
ある。

このような吊下形ボイラでは、ボイラ運転時における種
々の原因によるボイラ本体やボイラフレームの振動ある
いは強風にょるボイラ本体を主とした横揺れの外、地震
による水平震カを受けることがある。

特に吊下形ボイラが地震による水平力を受けた時にはボ
イラ本体の地震応答性とボイラフレームの地震応答性が
異るためにボイラ本体とボイラクレーム間の相対変位が
大きくなりいわゆるぶらぶらする構造となる。

このため、吊下形ボイラでは、ボイラ本体の強度メンバ
（パックスティ）と前記ボイラ本体を囲んで該本体を吊
下支持するボイラフレーＪ・（７）　強！メンバー（ラ
ーメン構造部材、−７−メン。

プレース構造部材、トラス構造部材等）との間に両者の
相対的な横移動を制限するスト、ツバを設け、ボイラ本
体とボイラフレームとを一体構造物と見做して建築基準
法に基く静的水平震度法による耐震設計をするのが普通
である。

以下、耐ＮＬよりみた従来公知の吊下形ボイラの構造例
とこれ等の構造の強震時における問題点につき図面に従
って説明する。

ボイラ本体（１）は、第１図に示すようにボイラフレー
ム（２）の天井面（３）から多数の吊棒（４）を介して
吊り下げられている。第２図に示すように。

モノウオール構造のドラム形ボイラでは、ボイラ本体（
１）の炉壁（７）が水管（８）で形成されているため、
ボイラが運転に入るとボイラ本体（１）は、第１図、第
２図ノＸ０−ＸＯ９ＹＯ−ＹＯオヨびＺｏ−Ｚｏヲ伸び
の起点として水管（８）の温度に応じて各方向に熱膨張
する。炉壁（７）には、地震時ならびに炉内圧によるふ
くらみおよび燃焼による炉内圧の変動に伴う炉壁（７）
の振動などを防ぐために、ボイラ本体（１）の強度のメ
ンバとして水平方向に所定の間隔でパックスティ（９）
がタガのようにその四方ヲ巻いている。パックスティ（
９）の断面は。

第３図ａ、第３図すおよび第５図にその詳細を示すよう
に通常■形断面の形鋼を採用しており。

主として曲げと圧縮を受は持たせる構造となっている。

（大型の吊下形ボイラでは、Ｊ：記のような複数個の水
平パックスティの外側にこれ等と直交する大型の工形鋼
の垂直パックスティを取付けさらにこの垂直パックステ
ィの外側を水平方向のトラス構造で補強した構造のもの
もある。）炉壁（７）に掛る水平方向の引張り力は、水
管（８）の外側に別に設けたテンション・バーα０によ
って受は持たせており、パックスティ（９）は。

炉壁（７）の伸びの起点となる個所Ｘｏ−ＸｏおよびＹ
ｏ−Ｙｏの近くの水管（８）に溶接された止め具αηを
介してボルトα埠により強固に取付けられている。

該バ・・・クステイ（９）は、さらに長孔を有する複数
個のステイラップ＠を介して前記テンション・バー（Ｉ
ｃＩに取付られ炉壁（７）の伸びに対してスライド出来
るようにしである。

（１，，４）は、炉壁（７）の外側に張られた保温材で
ある。

このようにして、ボイラ本体（１）は通常時伸びの方向
には自由になっているが、備前後方向および左右方向に
は、伸びの起点となる個所Ｘｏ　−Ｘｏ　。

Ｙｏ−Ｙｏを通る垂直面内における所定の位置に設けら
れたストッパα乳αＱ・・・により拘束されている。

さらにストッパαυの構造を詳細に説明すれば。

第４図および第５図に示す例ではヌトッパα均ば。

ボイラフレーム（２）の２本の強度メンバ００，０８間
に垂直に取付けられた雄ストッパαη、およびこれと数
ミリのクリヤランスを持ってパックスティ（９）に取付
けられ、前記雄ストッパα力を挾む雌ストッパ（１８）
、（１８）とから成り、ボイラ本体（１）の熱、膨張に
基く、パックスティ（９）とボイラフレーム（２）の強
度メンバｃｔｅとの鉛直方向ならびに水平方向の相対変
位を吸収するとともに、雄スト、ツバ何と雌ヌトノパα
８）、側を横切る水平方向には前述のような地震時その
他の相対的な横移動を制限するストッパαυとしてボイ
ラフレーム（２）の強度メンバα０とボイラ本体（１）
の強度メンバでアルパックスティ（９）とを結合してい
る。

また、第６図および第７図に示したスト、ツバ０Ｑの別
の例では、ボイラ本体（１）の伸びの起点Ｘｏ−Ｘｏ、
　Ｙｏ−Ｙｏに近いボイラフレーム（２）の強度メンバ
σＱに、水平片持梁翰とプンーヌ（財）あるいは水平片
持梁＠を介してボイラフレーム（２）の複数階を貫く長
いバンパ柱（ハ）が、多数のボルト（ホ）でボイラフレ
ーム（２）の一部として強固に取付けられている。そし
て、ボイラ本体（１）に取付けられた複数（１階当り２
本）のパックスティ（９）に溶接された雌ストッパ（至
）、０句が第７図に示すように僅かな間隙を置いて前記
パンパ柱（ハ）を挾んでいる。ｄはパックスティ（９）
に設けた突起α勇と前記バンパ柱（ハ）との間に設けた
ボイラ本体（１）の最大伸び量以北に取った間隙である
。

この様なストッパ０均では地震時にボイラフレ−ム（２
）に掛る水平力は、雄ストッパαηまたはバンパ柱（ハ
）から雌ヌトッパα句を介してそのままパックスティ（
９）に伝えられボイラフレーム（２）はボイラ本体（１
）と一体となって振動する。

この時、パンパ柱（ハ）が受けるボイラ本体（１）の慣
性力に基く反力は各階に設けられた複数雌ストッパ（ト
）、０句・・・を介してバンパ柱（ハ）に伝えられる。

バンパ柱＠に伝えられた水平力はバンパ柱（ハ）を曲げ
水平片持梁翰、ブレーヌＱ１）及び水平片持梁（イ）等
の接合部材に分配され、そこに設けられているボイラフ
レーム（２）の強度メンバαＧ、αのによりボイラフレ
ーム（２）へ集約されボイラフレーム（２）の基礎へ伝
えられる。

さらに第８図及び第９図に例示するように短壁（７）の
四方に取付けられたパックスティ（９）、　（９）・・
・・・・の四隅部とボイラフレーム（２）の強度メンバ
ａＱ、αＱとの間に夫々強いロッド状のストッパαυ。

αυ設けだものも知られている。

この形式のストッパαつもパックスティ（９）に強固に
取付けられたストッパαυの構成部材であるピン状の結
合部材０１）およびボイラフレーム（２）の強度メンバ
αＱに強固に取付けられたブラケット働とピンＱからな
る結合部材を備えたロッド（至）とからなっている。

この形式のストッパα均も、ボイラ本体（１）の熱膨張
の影響を避けるような工夫は為されているが地震時にボ
イラフレーム（２）に掛る水平力は。

該ストッパ０均を介してボイラ本体（１）の強度メンバ
であるパックスティ（９）に伝えられ、ボイラフレーム
（２）とボイラ本体（１）が一体となって振動すること
は前記の例と同様である。

なお、この種ストッパ０υをボイラ本体（１）の伸びの
起点Ｘｏ−Ｘｏ、　Ｙｏ−Ｙｏに近い位置に設けたもの
もあるが、このようなストッパα０も地震時にボイラフ
レーム（２）とボイラ本体（１）が一体となって振動す
る点では第８図、第９図に示したものと同・様である。

以北、各側について説明したように、従来公知のストッ
パα均では、ボイラフレーム（２）トポイラ本体（１）
が、一体となって水平振動する構造となっているため、
ボイラフレーム（２）の質量のみでなく大重量物である
ボイラ本体（１）の質量も付加した質量の慣性力がスト
ッパα均を介してボイラフレーム（２）に作用し、該フ
レーム（２）のみの地震応答よりも大きいものとなる。

したがって、地震の規模が大きくフレーム（２）の基部
加速度が大きくなると略比例的に慣性力が増大し、ボイ
ラフレーム（２）の強度メンバＣＩＱおよびボイラ本体
（１）の強度メンバであるパックスティ（９）に過大な
応力が発生してくる。

このため、ボイラフレーム（２）の強度メンバαＱパッ
クスティ（９）およびストッパαＱの強度を十分に大き
くとる必要がある。そのようにしなければ、大地震時に
ストッパαＯを強固に取付けたボイラ本体（１ンのパッ
クスティ（９）およびボイラフレーム（２）の強度メン
バｑＱの何れかまたは両方が破損して吊下形ボイラに重
大な損傷を与えることになると考えられている。

本発明は、以北説明した公知の吊下形ボイラにおける耐
震方法とその構造北の欠点を改良することを目的として
なされたものである。

このため２本発明は、ボイラ本体の強度メンバと前記ボ
イラ本体を囲んでこの本体を吊下支持するボイラフレー
ムの強度メンバとの間に両者の相対的な横移動を制限す
るストッパを備えてなる吊下形ボイラの耐震構造におい
て、前記ストッパが、一端が前記ボイラ本体の強度メン
バに連結し他端が前記ボイラフレームの強度メンバに連
結しだ液圧シリンダとラムとの液圧機構からなる吊下形
ボイラの耐震構造を提供している。

本発明のものによれば、ボイラ本体に小さい外力が加わ
ったときは、外力をストッパを介してボイラフレームに
伝えてボイラフレームで支持し、大きな外力のときは、
ボイラフレームからの反力がボイラ本体に伝わらないよ
うに液圧機ｔＷ　ｆ反力を吸収し、ボイラ本体の重大な
損傷が発生するのを防止する。

次に、第１０図、第１１図に示す実施例により本発明を
具体的に説明する。

第１０図に示すように、パックスティ（９）とボイラフ
レーム（２）の強度メンバαＱに、各々ピン０１）とポ
ルｌ−ｍで油圧シリンダ■とそのラム（ハ）を取付ける
構造において、途中にＩＪ　ＩＪ−フパルプ（ハ）を有
する油吐出用配管ひ８をヘッドタンク翰に接続しており
、ヘッドタンク西向の油は大気と自由表面で接している
。一方途中にチェ、ンクバルブ６１）を有する油吸入用
配管８２もまだヘッドタンク（７俤と接続している。

地震時には、まずボイラフレーム（２）とボイラ本体（
１）間の相対変位に起因するスト・ツバ０９の反力Ｒが
生じるとともに、油圧シリンダ（ハ）内の油の圧縮分だ
け小さく変位する（第１１図０Ａ）ｌ、。

かし地動が大きくなるとシリンダ反力Ｒも比例して犬と
なり第１１図Ａ点に達するとリリーフパルプ（ハ）が作
動してシリンダ反力Ｒが頭打ちとなる（第１１図０Ａ）
。

そこから、地動が少くなると（反対方向振動でも同様）
、リリーフパルプ（ハ）は閉じ、一方チェックバルプｔ
８１）が開いて、タンク艶より油が供給されるため、シ
リンダ圧力は小となり第１１図におけるＢ　ＣｆＤの経
路をたどって塑性変形と類似（配置の）の履歴を描く。

したがって２例えば第８図の公知例のようにボイラフレ
ーム（２）とボイラ本体（１）の相対変位が互に逆方向
となる反対の位置にシリンダ（ハ）を取付けることによ
って。

Ｒとδの関係は、第１１図に示すように実線０ＡＢＣ”
−Ｄと破線ＯＡ／Ｂ’Ｃ’Ｄ／を重量したものとなる。

シリンダ（ハ）の代りに密封シリンダをまたリリーフパ
ルプ（ハ）の代りに破裂板を用いても類似の作用を行わ
せることができる。

風とか度々発生するような中小地震時には従来通・りの
ストッパ効果があり、さらに大地震時には、シリンダ（
ハ）の反力が大となってリリーフパルプ１５７１の設定
値を越えるため、シリンダに）中の圧油が外部へ吐出し
てシリンダ（ハ）の反力が頭打ちとなる結果、ヌトノパ
卵の反力も頭打ちとなり地震応答も頭打ちとなる。また
、スト、：）パ（１ｑの反力の履歴による減衰効果も応
答を小さくする。

【図面の簡単な説明】

第１図は吊下形ボイラの概略構造を示す側面図、第２図
は第１図のｌ−１線に沿う同構造の横断面図、第３図ａ
はボイラ本体の一部を省略した拡大断面図、第３図すは
第３図ａ中ｂ　−ｂ矢視図、第４図は公知のストッパー
の一例を示す側面図、第５図は第４図の■−■線に沿う
横断面図、第６図はストッパの異なる公知例を示す見取
図、第７図は第６図の■−■線に沿う横断面図、第８図
はヌトノパのさらに異る公知例を説明するために吊下形
ボイラの一部を横断面で示したものであり、第９図は第
８図のＩＸ−ＩＸ線に沼う拡大断面図、第１０図は本発
明の吊下形ボイラの耐震構造の一実施例をするためにス
トッパの近辺を示しだ平面図、第１１図は第１１図の実
施例における反力Ｒとストッパの変位δの関係を示すグ
ラフである。 （１）・・・ボイラ本体、（２）・・・ボイラフレーム
、（３）・・・天井面、（４）・・・吊棒、（９）・・
・パックスティ、α喝・・・ストッパ、σＱ・・・強度
メンバ、（ハ）・・・シリンダ、　６６＞・・・ラム、
Ｒ・・・反力、δ・・・相対変位第１図 第２図 第３田ａ　　　　第３図６ 第４図 第５図 第６図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ本体の強度メンバと前記ボイラ本体を囲んでこの
   本体を吊下支持するボイラフレームの強度メンバとの間
   に両者の相対的な横移動を制限するストッパを備えてな
   る吊下形ボイラの耐震構造において、前記ストッパが、
   一端が前記ボイラ本体の強度メンバに連結し他端が前記
   ボイラフレームの強度メンバに連結した液圧シリンダと
   ラムとの液圧機構からなることを特徴とする吊下形ボイ
   ラの耐震構造。