TWI623674B - Support structure - Google Patents

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TWI623674B
TWI623674B TW104139567A TW104139567A TWI623674B TW I623674 B TWI623674 B TW I623674B TW 104139567 A TW104139567 A TW 104139567A TW 104139567 A TW104139567 A TW 104139567A TW I623674 B TWI623674 B TW I623674B
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Kunihiro Morishita
Motoki Kato
Yuji Kuroda
Tatsuya Amano
Keiichi Moritsuka
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Mitsubishi Hitachi Power Sys
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Abstract

提案一種手法，其即使是實施拉伸對策的位置不是一律固定的構造物，也可容易地特定產生在免震裝置的拉伸力會變得過大的位置來實施拉伸對策。
在對特定免震裝置(5)實施拉伸對策的鍋爐支撐構造體(10)中，關於各自的免震裝置(5)係利用是否滿足式(1)來進行拉伸對策對象之特定。
NDn+NEQn>Ntn…式(1)
NDn(NDn<0)：依據鍋爐支撐構造體(10)所負載的固定負載算出的產生在各自的免震裝置(5)之壓縮負載
NEQn(NEQn>0)：作為產生地震而算出的產生在各自的免震裝置(5)之拉伸力
Ntn(Ntn>0)：利用各自的免震裝置(5)之容許拉伸應力所算出的各自的免震裝置(5)之容許拉伸耐力。

Description

支撐構造物
本發明係關於一種有效率地實施拉伸對策的支撐構造物。
在一般的大樓等的構造物100中，相對於固定負載(自重及外加負載等隨時作用的靜負載)，作用於各柱腳101的垂直方向之反作用力的平衡在平面方向上是大致均等，並且作用在免震化時的各免震裝置之垂直力R也會形成為大致均等(參照第12圖(a))。然後，因為地震作用水平力而作用翻覆力矩時，由於拉伸(伸張)力在構造物100的端部E會有特別明顯之傾向，所以會在一般的構造物100的端部E之免震裝置實施拉伸對策(參照第12圖(b)、(c))。
然而，在鍋爐鋼架等的設備支撐構造物的情況下，由於會因為所支撐的機器之負載而造成各柱腳的垂直方向反作用力之平面方向的平衡會不均一，所以也不一定會在構造物的端部作用拉伸力。因此，在設備支撐構造物的情況下，無法如一般的構造物般地一律將實施拉伸對 策的位置決定在端部。
例如，專利文獻1、2揭示有關於拉伸對策的提案。
專利文獻1係提案有下述內容：在高層建築物的中央部設置貫穿樓層的內部空間，並且利用長期表面壓力的容許值為150~300kg/cm2的積層橡膠軸承進行支撐。該提案係在建築物設置內部空間，藉此相較於相同佔有面積且不具有內部空間的建築物，由於會使對於建物下部的長期負載大量地施加在周緣部的積層橡膠軸承，所以會變得不易翻覆並且變得不易在積層橡膠軸承產生拉伸力。
另外，專利文獻2係提案有下述內容：在具有積層橡膠與其上下的凸緣之積層橡膠軸承，將上下的凸緣之彎曲剛性設定成下述大小：藉由比會使積層橡膠產生損傷程度的軸向拉伸力更小的軸向拉伸力就能產生面外彎曲形變。該提案係當在上部構造發生上浮時，會在作用使積層橡膠產生損傷的朝垂直方向的拉伸力之前，使上下的凸緣利用比積層橡膠更低的剛性，一邊發揮因應垂直位移的阻力一邊產生彎曲形變，所以能夠解除或減輕在積層橡膠作用拉伸力。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開平10-325261號公報
[專利文獻2]特開2005-61565號公報
雖然認同專利文獻1、2的提案能夠達成各自所述的效果，但其完全未揭示或暗示關於在設備支撐構造物中，實施拉伸對策的位置。
在此，本發明的目的係提案一種手法，其即使是如設備支撐構造物般地實施拉伸對策的位置不是一律固定的構造物，也可容易地特定產生在免震裝置的拉伸力會變得過大的位置來實施拉伸對策。
依據上述目的而開發完成的本發明之支撐構造物係具備：被支撐體、經由柱腳豎立地設置在基礎的複數根柱、連接相鄰的柱之複數根梁、支撐被支撐體的支撐鋼架、支撐單數或複數根柱的複數個免震裝置，並且對特定的免震裝置實施拉伸對策，其特徵為：關於各自的免震裝置係藉由是否滿足下記的式(1)來特定需實施拉伸對策的免震裝置。
NDn+NEQn>Ntn…式(1)
但，NDn、NEQn、Ntn係如下所述般地定義。
NDn(NDn<0)：依據支撐構造物所負載的固定負載算出 的產生在各自的免震裝置之壓縮負載
NEQn(NEQn>0)：作為產生地震者而算出的產生在各自的免震裝置之拉伸力
Ntn(Ntn>0)：利用各自的免震裝置之容許拉伸應力所算出的各自的免震裝置之容許拉伸耐力
再者，在本發明中，定義拉伸力係正(+)的負載，而壓縮力係負(-)的負載。
依據本發明的支撐構造物，能夠藉由簡易的運算來特定產生在各自的免震裝置的拉伸力會變得過大的位置，並且只對特定的免震裝置實施拉伸對策。因此，依據本發明，相較於一律在支撐構造物的端部實施拉伸對策，能夠減少實施拉伸對策的位置。
算出本發明的拉伸力NEQn係依據下記的式(2)來運算為佳。
NEQn=M/Bn…式(2)
但，式(2)的M及Bn係如下所述般地定義。
M：當水平力P作用在上部構造的重心G時產生在免震層的翻覆力矩，依據下記的式(3)、(4)來算出。在此，免震層係表示上部構造與基礎之間的具有免震裝置的樓層。上部構造係比免震層更靠上方的構造部分。
Bn：相對於各自的免震裝置之翻覆力矩M的力臂長度
P=Sa×m…式(3)
M=P×L…式(4)
但，式(3)、(4)之Sa、m、P、L係如下所述般地定義。
Sa：藉由設計地震波的反應譜所算出的比免震層更靠上方的構造部分(上部構造)的固有周期T之加速度反應
m：上部構造的質量
P：上部構造的水平力
L：從上部構造的重心G到免震層的高度方向之中心為止的垂直方向之距離
依據本發明，由於不需執行在算出產生於免震裝置的拉伸力時所進行之地震反應解析，所以能夠簡易地算出產生在免震裝置的拉伸力。因此，依據本發明，相較於實施地震反應解析能夠大幅地節省運算處理所需之工作量，並且能夠大幅地減低設計工時。
作為本發明的拉伸對策，能夠至少包含以下的第1形態及第2形態。
第1形態係將判斷為需要拉伸對策的免震裝置本身之拉伸耐力增強，第2形態係設置負載傳達構件，其用以從被支撐在判斷為需要拉伸對策的免震裝置的柱(腳部)將拉伸力傳達至其他的柱。在本發明中，能夠只選擇第1形態及第2形態的其中一方，也能夠組合第1形態與第2形 態。
在進行第1形態的情況時，能夠進行拉伸對策使得免震層的中立軸不會從進行拉伸對策前位移。
另外，在進行第1形態的情況時，能夠進行拉伸對策使得免震層的中立軸從進行拉伸對策前位移。
只要因應進行拉伸對策前的免震層之中立軸的位置選擇上述任一形態即可。
作為與第2形態對應的拉伸對策，係能夠利用繫梁及水平橫撐的其中一方或雙方來連結被支撐於特定為需要拉伸對策的免震裝置的柱與其他的柱，或是在被支撐於特定為需要拉伸對策的免震裝置的柱與其他的柱之間設置RC板。
在本發明的第2形態中，能夠與免震裝置並列地設置用以連結繫梁與基礎之間的拉伸防止機構。
在本發明的第2形態中，能夠在被支撐於特定為需要拉伸對策的免震裝置的柱之周圍的區域的RC板上設置機器。
依據本發明的支撐構造物，能夠藉由簡易的運算來特定產生在各自的免震裝置的拉伸力會變得過大的位置，並且只對特定的免震裝置實施拉伸對策。因此，依據本發明，相較於一律在支撐構造物的端部實施拉伸對策，能夠減少實施拉伸對策的位置。
1‧‧‧基礎
3‧‧‧鍋爐本體(被支撐體)
5‧‧‧免震裝置
7‧‧‧防止機構
10‧‧‧鍋爐支撐構造體
11‧‧‧支撐鋼架
11a‧‧‧柱
11b‧‧‧柱腳
11c‧‧‧梁
11d‧‧‧水平橫撐
11e‧‧‧繫梁
12‧‧‧垂直支撐
15‧‧‧平板
15A‧‧‧壁厚部
15B‧‧‧機器
17‧‧‧懸吊桿
18‧‧‧支撐件
C‧‧‧中立軸
G‧‧‧重心
M‧‧‧翻覆力矩
第1圖係表示第1實施方式所揭示之鍋爐的支撐構造體的側面圖。
第2圖(a)係表示第1圖的支撐構造體的橫剖面，第2圖(b)係表示第1圖的支撐構造體的各自之免震裝置的配置排列與壓縮負載的圖式。
第3圖係表示是否實施拉伸對策的判定步驟之圖式。
第4圖係表示拉伸力的算出步驟之圖式。
第5圖係表示第2實施方式的圖式。
第6圖係表示第3實施方式的圖式。
第7圖係表示第4實施方式的圖式。
第8圖係表示第4實施方式的變形例之圖式。
第9圖係表示第5實施方式的圖式。
第10圖係表示第5實施方式的變形例之圖式。
第11圖係表示第5實施方式的其他的變形例之圖式。
第12圖係表示一般的大樓(構造物)的垂直力R之圖式。
以下，依據添附圖式所示的實施方式來詳細地說明本發明。
〔第1實施方式〕
本實施方式係以作為支撐構造物的鍋爐支撐構造物為對象，其特徵為：有效率地特定實施拉伸對策的位置，並且依據該處來配置拉伸對策。
在配置拉伸對策的步驟之前，先說明適用該步驟的鍋爐支撐構造物的構成列。
本實施方式所揭示之鍋爐支撐構造體10係如第1圖所示，為設置在基礎1上者，其作為主要元件係具備：支撐鋼架11、以及用以支撐支撐鋼架11的複數個免震裝置5，用於支撐鍋爐本體(被支撐體)3。
支撐鋼架11係組合朝垂直方向延伸的複數根柱11a、朝水平方向延伸的複數根梁11c、以及複數根垂直支撐12所構成。鍋爐支撐構造體10係經由作為構成支撐鋼架11的柱11a的末端部分之柱腳11b而豎立地設置在基礎1。
鍋爐支撐構造體10為了不被運轉中的熱膨脹所約束會經由固定在最上層的梁11c之複數條懸吊桿17使鍋爐本體3從支撐鋼架11的頂部懸吊著。鍋爐支撐構造體10為了限制鍋爐本體3朝水平方向的位移會使跨架在水平方向的支撐件18介於鍋爐本體3與位在支撐鋼架11的最外周的柱11a之間。
鍋爐支撐構造體10係如第1圖所示，在各自的柱腳11b的基部與基礎1之間設置免震裝置5。另外， 也會有1個免震裝置5支撐複數個柱腳11b的情況。
鍋爐支撐構造體10係因應地震力作用於支撐鋼架11而在柱腳11b產生水平反力(以下，單純為柱腳反作用力)的大小來設定各自的免震裝置5的免震特性，而設定成所有的免震裝置5會同步地進行作用。亦即，如第2圖(a)所示，在柱腳反作用力YR較大的位置設置剛性YS較高的免震裝置5，並且在柱腳反作用力YR較小的位置設置剛性YS較低的免震裝置5。第2圖(a)係表示圖中的Y軸方向的柱腳反作用力YR與免震裝置5的剛性YS之對應，並且各自的柱腳11b係如圖中的箭頭所示般地設定成：柱腳反作用力YR會從其中一邊側朝向另一邊側變大，免震裝置5的剛性YS會與其相對應地變大。另外，在各自的免震裝置5會如第2圖(a)所示般地，從左上依序地添附號碼(1)、(2)、(3)...(23)來特定其位置。
再者，在本實施方式中，負載的符號係定義成拉伸力為正(+)，而壓縮力為負(-)。
說明使免震裝置5的剛性如上所述般地相異之理由。
鍋爐的支撐鋼架11係具有會因為柱腳11b的位置而造成柱腳反作用力大幅度地相異之特徵。上述理由為：包含鍋爐本體3的鍋爐支撐構造體10，其水平方向的負載係具有各向異性。因此，在將相同剛性的免震裝置5設置在各柱腳11b的情況時，會使得各免震裝置5的位移變得不同，而無法獲得免震化後的呈穩定之振動模式。亦即， 當在柱腳11b產生第2圖(a)所示的柱腳反作用力的大小時，由於柱腳反作用力較大的位置會使免震裝置5的變形較大，而柱腳反作用力較小的位置則會使免震裝置5的變形較小，所以會有產生扭轉振動模式的可能性。
在此，如第2圖(a)所示，當因應柱腳反作用力YR的大小來調整用以支撐各柱腳11b的免震裝置5的剛性YS時，能夠使各柱腳11b的免震裝置5之位移量一致。藉此，地震時能夠使得鍋爐支撐構造體10會形成一體地進行振動，而提高免震化的效果。
作為本實施方式所使用的免震裝置5，也能夠適用積層橡膠軸承型、滑動軸承型、滾動軸承型之免震裝置的任一種。
然後，以具備以上說明的構造之鍋爐支撐構造體10為對象，參照第2圖~第4圖來說明有效率地特定需配置拉伸對策之位置的步驟。以下的步驟係能夠藉由使用電腦所進行之模擬來實行。另外，第2圖~第4圖中的負載之符號是定義為：+：拉伸力，-：壓縮力。又，添附文字n(1~23)係用以特定各免震裝置5的號碼。
〔特定拉伸對策位置〕 (A)免震裝置5的暫時配置
將所有的免震裝置5作為積層橡膠軸承進行暫時配置。該配置係如第1圖及第2圖(a)所示。
(B)壓縮負載NDn的算出
其次，藉由靜態分析來算出因為鍋爐支撐構造體10所負載的固定負載而產生在各自的免震裝置5之壓縮負載NDn(NDn<0)(第2圖(b))。雖然該固定負載係以作為鍋爐支撐構造體10的上部構造之鍋爐本體3及支撐鋼架11為主要元件，但由於在水平方向會有相當程度的分布，所以在各自的免震裝置5的壓縮負載NDn會產生不小的差異。
(C)拉伸力NEQn的算出
算出發生地震時產生在各自的免震裝置5之拉伸力NEQn(NEQn>0)。該算出係例如藉由以下所說明的拉伸力之算出步驟來進行。
(D)容許拉伸耐力Ntn的算出
利用各自的免震裝置5所具備之積層橡膠軸承部分(免震元件)的容許拉伸應力，算出的免震元件的容許拉伸耐力Ntn(N)(Ntn>0)。例如，當將免震元件的容許拉伸應力設為1N/mm2時，容許拉伸耐力Ntn係能夠利用下記的式(5)來算出。
Ntn=1×A…式(5)
在此，A係積層橡膠軸承的有效剖面積(mm2)。
(E)是否需要拉伸對策的評價
關於各自的免震裝置5係使用下記式(1)來評價是否需要拉伸對策，並且對於滿足式(1)的免震裝置5實施拉伸對策。
如第3圖(a)所示，No.(1)~(23)中，當No.(1)、(4)、(23)的免震裝置5為滿足式(1)者時，會如第3圖(b)所示般地，對No.(1)、(4)、(23)的免震裝置5實施拉伸對策。在此，拉伸對策只能是會滿足預定的拉伸耐力，並且不會阻礙免震性能者即可，不論其具體手段為何。例如，能夠適用直動式滾動軸承、及設置有拉伸防止機構的積層橡膠軸承等。
NDn+NEQn>Ntn…式(1)
〔拉伸力算出步驟〕
地震時的拉伸力NEQn(NEQn>0)係例如能夠藉由以下的步驟來算出。
(a)算出上部構造的加速度反應Sa
藉由設計地震波的反應譜S算出免震構造，在此是鍋爐支撐構造體10的1次固有周期T之上部構造的加速度反應Sa。在第4圖(a)概略地表示算出方法。
(b)算出上部構造的水平力P
利用算出的加速度反應Sa，藉由下記式(3)來算出上 部構造的水平力P。另外，如第4圖(b)所示，水平力P係作用於上部構造X的重心G者。
P=Sa×m…式(3)
在此，m是上部構造的質量。
(c)算出免震層的翻覆力矩M
利用算出的水平力P，藉由式(4)算出當水平力P作用在上部構造X的重心G時產生在免震層的翻覆力矩M(參照第4圖(b))。在此，免震層是指在基礎1與支撐鋼架11之間免震裝置5所佔有的區域。換句話說，免震層係表示上部構造與基礎之間的具有免震裝置的樓層。
M=P×L…式(4)
在式(4)中，L是從上部構造X的重心G到免震層(免震裝置5)的高度方向之中心為止的垂直方向之距離。
(d)免震裝置5的拉伸力NEQn的算出
利用算出的翻覆力矩M，藉由式(2)算出各自的免震裝置5的拉伸力NEQn(第4圖(c))。
NEQn=M/Bn…式(2)
在式(2)中，Bn係相對於各免震裝置5之翻覆力矩的力臂長度(參照第4圖(b))。
在此，式(2)係如第4圖(b)所示，前提為假設2座的免震裝置5，並且具有相同的垂直剛性。在各自的免震裝置5之垂直剛性為相異的情況下，藉由垂直剛性平衡求得中立軸(旋轉中心)，並且滿足下記式(6)來求得各自的免震裝置5之拉伸力NEQn即可。
NEQn=M/Cn…式(6)
在式(6)中，Cn係從免震裝置n的中立軸算起的距離(m)。
〔第1實施方式的效果〕
依據本實施方式，能夠達成以下的效果。
在鍋爐支撐構造體10中，由於可特定拉伸力會變得過大的免震裝置5，所以只要對特定的位置的免震裝置5實施拉伸對策即可，能夠減少實施拉伸對策的免震裝置5的數量。
當對免震裝置5實施拉伸對策時，雖然與積層橡膠軸承般的一般之免震裝置5相比會使成本變高，但由於依據本實施方式能夠減少實施拉伸對策的免震裝置5的數量，所以能夠達成以低成本實現免震構造。
另外，依據本實施方式，由於只要將拉伸對 策組合在由積層橡膠軸承所組成的一般的免震裝置5就足夠，所以不需要進行上部構造的架構計畫之變更，也不需要進行特別的免震裝置之設置，而能夠達成有效率的免震構造。
又，當算出產生在免震裝置5的拉伸力時，雖然一般會進行地震反應解析，但依據本實施方式的手法可利用上部構造的加速度反應簡易地算出產生在免震裝置的拉伸力。因此，能夠省略實施地震反應解析所需的工作量，並且依據本實施方式能夠大幅地減低設計工時。
〔第2實施方式〕
其次，說明本發明的第2實施方式。第2實施方式，係提案一種手法，其進行拉伸對策使得免震層的中立軸(繞水平軸的旋轉中心)不會位移。以下，參照第5圖說明該手法。
第5圖(a)係表示當地震負載施加在未實施拉伸對策的鍋爐支撐構造體10時的免震層之垂直力R的分布。另外，中立軸C係位在鍋爐支撐構造體10的寬度方向(圖中的左右方向)的中央。對其如第5圖(b)所示般地，在圖中的左端的免震裝置5實施拉伸對策α1時，由於中立軸C會朝剛性較大側移動，所以會從當初的拉伸對策前的位置朝左側移動。如此，產生在比中立軸C更靠右側的垂直力會有變得比拉伸對策前更大之虞。在此，第2實施方式係實施拉伸對策使得免震層的中立軸C不會從拉伸對策前位 移。
不使中立軸C位移來實施拉伸對策係能夠採用以下的(1)~(3)的任一種手法。
(1)將與設置完成的拉伸對策相同的拉伸對策設置成與中立軸C對稱。
例如，如第5圖(b)所示般地實施拉伸對策α1時，會如第5圖(c)所示般地以當初的中立軸C為基準，在與拉伸對策α1呈對稱的位置設置拉伸對策α2。如此，由於中立軸C不會從當初的位置位移，所以與當初相比不會使拉伸力增加。
(2)對設置完成的拉伸對策計算繞中立軸C的旋轉剛性((拉伸對策的垂直剛性)×(從旋轉中心算起的力臂長度)，再隔著中立軸將形成為同樣的旋轉剛性之拉伸對策設置在相反側。
(3)對設置完成的複數個拉伸對策計算繞中立軸的旋轉剛性((拉伸對策的垂直剛性)×(從旋轉中心算起的力臂長度)的合計)，再隔著中立軸將形成為同樣的旋轉剛性之拉伸對策設置在相反側。設置在相反側的對策也可以是1個或是複數個亦可。
在上述(1)~(3)中，不僅是新設置也可以利用預定設置的拉伸對策。例如，以第5圖為例，在當初欲將拉伸對策α2實施在圖中從右邊算起第2號的柱11a的情況下，能夠變更成如第5圖(c)所示般地將設置位置變更成右端的柱11a。或者，在當初欲將拉伸對策設置在右端的 柱11a之預定情況下，能夠將右端與左端的拉伸對策之規格作成相同使得中立軸不會移動。
〔第2實施方式的效果〕
依據第2實施方式，藉由以中立軸C為對象的中心實施繞中立軸C的旋轉剛性為相等的拉伸對策，不會有因為拉伸對策而造成中立軸C的位置產生移動之情事，並且會使拉伸對策設置的檢討變得容易。
又，此時藉由利用預定設置之外的拉伸對策，能夠進行更有效率的拉伸對策。
〔第3實施方式〕
其次，說明本發明的第3實施方式。第3實施方式係與第2實施方式相反地提案：藉由實施拉伸對策使得免震層的中立軸的位置會移動。以下，參照第6圖進行說明。
例如，如第6圖(a)、(b)所示，使中立軸C從寬度方向(圖中的左右方向)的中心朝圖中的左側位移。但，第6圖(a)係承受逆時鐘方向的翻覆力矩M，而第6圖(b)則是產生順時鐘方向的翻覆力矩M。在第6圖(a)的情況下，必須對與以虛線圍繞垂直力R3的位置相對應的2個免震裝置5實施拉伸對策。以上述內容為前提，檢討需實施拉伸對策的免震裝置5。
本實施方式，由於有下述傾向：地震所引起的拉伸力在靠近垂直方向的旋轉中心(中立軸C)處較小， 相反地地震所引起的拉伸力在遠離中立軸C處較大，所以其主旨為：實施拉伸對策使得中立軸C朝固定負載所引起的壓縮力較小的一方移動。
例如，只要與第6圖(a)、(b)相對應地實施拉伸對策α1，即可如第6圖(c)、(d)所示般地只對圖中的右端的免震裝置5實施。如此，由於能夠使中立軸C朝寬度方向的中心移動，所以不需對2個免震裝置5實施拉伸對策。
〔第3實施方式的效果〕
依據第3實施方式，由於藉由調整中立軸C的位置，會使固定負載較小的部分之地震時的拉伸負載變小，並且能夠減少需實施拉伸對策的數量，所以能夠進行更有效率的拉伸對策。
〔第4實施方式〕
其次，說明本發明的第4實施方式。第4實施方式係提案：在藉由第1實施方式~第3實施方式的任一實施方式設置拉伸對策的鍋爐支撐構造體10中，設置繫梁作為用以傳達垂直力的構件。以下，參照第7圖進行說明。
第4實施方式所揭示之鍋爐支撐構造體10係如第7圖(a)所示，雖然基本構造是如同鍋爐支撐構造體10，但產生在免震裝置5-1的拉伸力較高，而產生在與其相鄰的免震裝置5-2的拉伸力則較低相對於拉伸耐力十分充裕。不如上述般地進行設置，免震裝置5-1的拉伸力會 因為被分配至免震裝置5-2而使得免震裝置5-2的拉伸力增加變得比使其拉伸耐力更大，而有變得不得不也對免震裝置5-2實施拉伸對策的可性。
該鍋爐支撐構造體10係如第7圖(a)、(b)所示，利用繫梁11e連結免震裝置5-1所支撐的柱11a(柱腳11b)與免震裝置5-2所支撐的柱11a(柱腳11b)。
〔第4實施方式的效果〕
依據如上所述而構成的鍋爐支撐構造體10，由於產生在免震裝置5-1的較高之拉伸力會經由與繫梁11c相鄰接的柱11a被分配至其他的相鄰之免震裝置5-2，所以可減輕產生在免震裝置5-1的拉伸力。藉此，變得不需要對免震裝置5-1實施拉伸對策，而能夠減少需實施拉伸對策的免震裝置5的數量。並且，由於適用在免震裝置5-1的拉伸對策所需求的拉伸耐力會變小，所以能夠將適用在免震裝置5-1的拉伸對策變更成更加簡易且便宜者。
又，依據鍋爐支撐構造體10，藉由配置繫梁11e可確保比免震層更靠上方的水平剛性。藉此，由於比免震層更靠上方的上部構造整體會變得容易獲得形成一體地進行振動之振動模式，所以能夠提高免震化的效果。
在以上內容中，雖然表示只設置繫梁11e的例子，但在垂直剛性不足的情況時，亦可如第7圖(c)所示般地設置水平橫撐11d。
在本實施方式中，由於繫梁11e與水平橫撐11d係用 以傳達垂直力者，所以柱11a(柱腳11b)與繫梁11e、和水平橫撐11d係剛性結合。
在第4實施方式中，能夠如第8圖所示般地與免震裝置5並列地在繫梁11e設置拉伸防止機構7。拉伸防止機構7係將其一端連結在繫梁11e，並且將另一端連結在基礎1。
拉伸防止機構7係構成為：垂直方向的剛性比免震裝置5更高，並且能夠追從免震裝置5的水平方向之位移。例如，能夠將拉伸防止機構7與繫梁11e之連結部分、及拉伸防止機構7與基礎1之連結部分作成為插銷支撐，或是藉由線性滑件進行支撐。
由於藉由如上所述般地設置拉伸防止機構7，能夠使地震時的拉伸力集中在垂直剛性較高的拉伸防止機構7，所以能夠減低該相當量的免震裝置5所負載的拉伸力。藉此，相較於僅設置繫梁11e、水平橫撐11d，能夠更減低產生在免震裝置5的拉伸力。藉此，能夠進一步地減少需實施拉伸對策的免震裝置5的數量。
〔第5實施方式〕
其次，說明本發明的第5實施方式。第5實施方式係提案：如第9圖所示般地設置RC(鋼筋混凝土)製的平板15來作為第4實施方式的繫梁11e的代替。
該平板15係在柱腳11b、11b...之間沒有間隙地設置在水平方向，而會在柱腳11b、11b...的相互間經由平板 15來傳達垂直力。
另外，雖然在第9圖所示的例子中，於所有的相鄰接的柱腳11b設置平板15，但也能夠只限定在需要傳達垂直力的位置配置平板15。
〔第5實施方式的效果〕
平板15相較於第4實施方式的繫梁11e，重量較重。因此，依據第5實施方式時，會使作用在免震裝置5的固定負載所產生的壓縮負載ND(<0)變得比第4實施方式更小。當壓縮負載ND變小時，滿足第1實施方式所示的式(1)(ND+NEQ>Nt)的免震裝置5會變少，而能夠減少需實施拉伸對策的免震裝置5之數量。
另外，由於上部構造的垂直剛性會比第4實施方式更高，並且產生在免震裝置5的拉伸力較高的位置之拉伸力相較於第4實施方式會被分配到更多的其他之免震裝置5，所以會進一步地減輕拉伸力較高的位置之拉伸力。藉此，相較於第4實施方式能夠更減少需實施拉伸對策的免震裝置5的數量。
又，鍋爐支撐構造體10會有因為柱腳11b的位置而使得產生在免震裝置5的拉伸力相異之傾向。當產生在免震裝置5的負載相異時，會需要因應設置位置來配置不同規格的免震裝置5，而變得無法利用整批規格來提供免震裝置，會有成為成本增加的原因之可能性。然而，由於藉由作成為第5實施方式，能夠使產生在各自的免震 裝置5的負載均等，所以不論柱腳11b的位置為何都能夠配置統一規格的免震裝置5，而有助於減低免震裝置5的成本。
〔第5實施方式的變形例〕
在第5實施方式中，如第10圖所示般地在位於拉伸力較高的免震裝置5的正上方之平板15，設置比其他的部位更厚的壁厚部15A。
藉由作成為上述構造，能夠使作用於位在壁厚部15A的正下方之免震裝置5的固定負載所產生的壓縮負載ND(<0)比上述第5實施方式更小。當ND變小時，會減少滿足第1實施方式所示的式(1)(ND+NEQ>Nt)的免震裝置5，而能夠進一步地減少需實施拉伸對策的免震裝置5之數量。
設置平板15的情況下，如第11圖所示般地在位於拉伸力較高的免震裝置5的正上方之RC板上設置機器15B(導管、配管基礎等)為佳。
藉由作成為上述構造，能夠使作用於位在設有機器的正下方之免震裝置5的固定負載所產生的壓縮負載ND(<0)更加減小。當ND變小時，由於會減少滿足第1實施方式所示的式(1)(ND+NEQ>Nt)的免震裝置5，而能夠進一步地需減少實施拉伸對策的免震裝置5之數量。
以上，雖然說明了本發明的實施方式，但只要不脫離本發明的主旨，就能夠對上述實施方式所例舉的 構造進行選擇取捨，或是適當地變更成其他的構造。
以上說明的實施方式，雖然將免震裝置5設置在基礎1與柱11a的柱腳11b之間(作成為第1形態)，但也能夠將設置免震裝置5的位置作成為在支撐鋼架的高度方向之中間區域(作成為第2形態)，或是作成為在支撐鋼架的頂部(作成為第3形態)亦可。
依據第1形態時，能夠將位在比免震裝置5更靠上方的鍋爐本體及支撐構造體的整體予以免震化，而能夠大幅地減低作用在支撐鋼架的地震力。並且，地震時能夠使得支撐構造體會形成為一體地進行振動，而有助於提高免震化的效果。
針對第2形態進行敘述，用以支撐鍋爐本體的支撐構造體係上重下輕的構造物，由於會有支撐負載愈靠上層愈大的傾向，所以即使藉由利用設置中間免震裝置僅將上層予以免震化的第2形態也能夠充分地獲得地震力的減低效果。
又，藉由將免震裝置設置在比柱腳更高的位置，能夠縮短地震時產生的慣性力所造成的免震裝置之翻覆力矩M的力臂長度h。藉此，會減低產生在免震裝置的拉伸力，並且能夠將免震裝置適用於大型鍋爐般的地震時之翻覆力矩M較大的鍋爐支撐構造體。
其次，針對第3形態進行敘述，雖然支撐鋼架係在頂部懸吊著鍋爐本體來進行支撐，但藉由在頂部設置免震裝置，能夠減低地震時作用在支撐鋼架的鍋爐本體 之慣性力。特別是鍋爐支撐構造體未設置支撐件的情況時，鍋爐本體的慣性力會全部從免震裝置經由上部傳達至支撐鋼架。因此，由於藉由在第3形態中將頂部予以免震化，能夠減低傳達至支撐鋼架的鍋爐本體之慣性力，所以能夠減低作用在支撐鋼架的地震負載。
又，由於第3形態藉由使免震裝置的位置變得比第2形態更高，能夠縮短力臂長度h，所以會更進一步地減低地震時產生在免震裝置的翻覆力矩M。藉此，能夠將免震裝置適用在翻覆力矩M會變得非常大的支撐鋼架。
另外，雖然在以上內容，作為支撐構造物係以支撐鍋爐的構造物為例進行說明，但本發明並不限定於此，而是能夠廣泛地適用於能夠產生與水平方向的負載之大小相當的分布之支撐構造物。

Claims (16)

  1. 一種支撐構造物，係具備：被支撐體、經由柱腳豎立地設置在基礎的複數根柱、連接相鄰的前述柱之複數根梁、懸吊前述被支撐體進行支撐的支撐鋼架、以及支撐單數或複數根前述柱的複數個免震裝置，並且對特定的前述免震裝置實施拉伸對策，其特徵為：關於各自的前述免震裝置係藉由是否滿足下記的式(1)來特定需實施前述拉伸對策的前述免震裝置，NDn+NEQn>Ntn…式(1)但，NDn、NEQn、Ntn係如下所述般地定義，NDn(NDn<0)：依據前述支撐構造物所負載的固定負載算出的產生在各自的前述免震裝置之壓縮負載(N)NEQn(NEQn>0)：作為產生地震而算出的產生在各自的前述免震裝置之拉伸力(N)Ntn(Ntn>0)：利用各自的前述免震裝置之容許拉伸應力所算出的前述免震裝置之容許拉伸耐力(N)。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之支撐構造物，其中，算出前述拉伸力NEQn係依據下記的式(2)來運算，NEQn=M/Bn…式(2)但，式(2)的M及Bn係如下所述般地定義，M：當水平力P作用在上部構造的重心G時產生在免震層的翻覆力矩，依據下記的式(3)、(4)來算出，前述上部構造係比前述免震層更靠上方的構造部分(N．m)，Bn：相對於各自的前述免震裝置之翻覆力矩M的力臂長度(m)P=Sa×m…式(3) M=P×L…式(4)但，式(3)、(4)之Sa、m、P、L係如下所述般地定義，Sa：藉由設計地震波的反應譜所算出的前述上部構造的固有周期T之加速度反應(m/s2)m：前述上部構造的質量(kg)P：前述上部構造的水平力(N)L：從前述上部構造的重心G到前述免震層的高度方向之中心為止的垂直方向之距離(m)。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之支撐構造物，其中，前述拉伸對策係包含：第1形態，將判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置本身之拉伸耐力增強。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之支撐構造物，其中，前述拉伸對策係包含：第1形態，將判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置本身之拉伸耐力增強。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之支撐構造物，其中，前述拉伸對策係包含：第2形態，設置負載傳達構件用以從被支撐在判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱將前述拉伸力傳達至其他的前述柱。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載之支撐構造物，其中，前述拉伸對策係包含：第2形態，設置負載傳達構件用以從被支撐在判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱將前述拉伸力傳達至其他的前述柱。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之支撐構造物，其中，前述拉伸對策係包含：第1形態，將判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置本身之拉伸耐力增強；以及第2形態，設置負載傳達構件用以從被支撐在判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱將前述拉伸力傳達至其他的前述柱。
  8. 如申請專利範圍第2項所記載之支撐構造物，其中，前述拉伸對策係包含：第1形態，將判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置本身之拉伸耐力增強；以及第2形態，設置負載傳達構件用以從被支撐在判斷為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱將前述拉伸力傳達至其他的前述柱。
  9. 如申請專利範圍第3項所記載之支撐構造物，其中，前述第1形態中，進行前述拉伸對策使得免震層的中立軸不會從進行前述拉伸對策前位移。
  10. 如申請專利範圍第3項所記載之支撐構造物，其中，前述第1形態中，進行前述拉伸對策使得免震層的中立軸會從進行前述拉伸對策前位移。
  11. 如申請專利範圍第5項所記載之支撐構造物，其中，前述第2形態中，利用繫梁及水平橫撐的其中一方或雙方來連結被支撐於特定為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱與其他的前述柱。
  12. 如申請專利範圍第5項所記載之支撐構造物，其中，前述第2形態中，在被支撐於特定為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱與其他的前述柱之間設置RC板。
  13. 如申請專利範圍第11項所記載之支撐構造物，其中，進一步地具備：與前述免震裝置並列地設置，用以連結前述繫梁與前述基礎之間的拉伸防止機構。
  14. 如申請專利範圍第12項所記載之支撐構造物，其中，在被支撐於特定為需要前述拉伸對策的前述免震裝置的前述柱之周圍的區域的前述RC板上設置機器。
  15. 一種方法，其係在具備複數個免震裝置的支撐構造物中，藉由電腦來從前述複數個免震裝置中特定必須實施拉伸對策之對象的方法，前述支撐構造物，係具備：被支撐體、經由柱腳豎立地設置在基礎的複數根柱、連接相鄰的前述柱之複數根梁、懸吊前述被支撐體進行支撐的支撐鋼架、以及支撐單數或複數根前述柱的前述複數個免震裝置，其特徵為：關於各自的前述免震裝置，前述電腦係藉由判斷是否滿足下記的式(1)來將滿足前述式(1)的前述免震裝置特定作為必需實施前述拉伸對策的前述對象，NDn+NEQn>Ntn…式(1)但，NDn、NEQn、Ntn係如下所述般地定義，NDn(NDn<0)：依據前述支撐構造物所負載的固定負載算出的產生在各自的前述免震裝置之壓縮負載(N)NEQn(NEQn>0)：作為產生地震而算出的產生在各自的前述免震裝置之拉伸力(N)Ntn(Ntn>0)：利用各自的前述免震裝置之容許拉伸應力所算出的前述免震裝置之容許拉伸耐力(N)。
  16. 如申請專利範圍第15項所記載之方法，其中，算出前述拉伸力NEQn係依據下記的式(2)來運算，NEQn=M/Bn…式(2)但，式(2)的M及Bn係如下所述般地定義，M：當水平力P作用在上部構造的重心G時產生在免震層的翻覆力矩，依據下記的式(3)、(4)來算出，前述上部構造係比前述免震層更靠上方的構造部分(N．m)，Bn：相對於各自的前述免震裝置之翻覆力矩M的力臂長度(m)P=Sa×m…式(3) M=P×L…式(4)但，式(3)、(4)之Sa、m、P、L係如下所述般地定義，Sa：藉由設計地震波的反應譜所算出的前述上部構造的固有周期T之加速度反應(m/s2)m：前述上部構造的質量(kg)P：前述上部構造的水平力(N)L：從前述上部構造的重心G到前述免震層的高度方向之中心為止的垂直方向之距離(m)。
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