JP3390202B2 - ボイラの支持構造体 - Google Patents
ボイラの支持構造体Info
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Description
り、特に地震時の応答荷重低減を考慮したボイラの支持
構造体に関するものである。
中のボイラ本体2の自由な熱膨脹を可能とするために、
支持鉄骨1より吊りボルト3で吊り下げられているの
で、そのままでは、地震発生時にはボイラ本体は吊り鐘
のように振り子運動をする。その際、ボイラ本体と支持
鉄骨との相対変位を限度内に制限する目的で、振れ止め
装置(サイスミックタイ)4が設けられている。相対変
位の限度は、ボイラ本体に接続される配管(特に高圧蒸
気配管)やダクト等を保護するために設定される。
を図6に、その平面内の配置を図7に示す。振れ止め装
置は、ボイラ本体を構成する水壁5の補強部材であるバ
ックステー6に取付けられた2個のストッパ11で支持
鉄骨1を挟み込むように構成される。図中の矢印で示
す”振動方向”にボイラ本体を構成する水壁5およびバ
ックステー6が振れた場合、ストッパ11が支持鉄骨1
に接触し、振幅が制限される。
お互いを拘束するものはなく、そのために図中に示す座
標系のyおよびZ方向のボイラ本体の熱膨脹は自由とな
る。ボイラ全体の熱膨脹を考慮して、平面的には図7に
示すように振れ止め装置が配置される。地震発生時に大
きな塑性変形を生じながら拘束を行うと、地震応答荷重
が低減することはよく知られており、この考え方に基づ
く配管系の振れ止め装置にエネルギーアブソーバがあ
る。しかしながら、上記従来技術ではストッパ11は剛
性が大きく変形し難い構造となっているので、その付け
根部にひずみが集中することにより、大きな塑性変形が
許容できず、地震エネルギーの吸収量が小さくて、地震
応答荷重の低減は小さかった。このような従来技術に比
較し大きな塑性変形を可能にするものとして、図8およ
び図9に示す本発明者の出願にかかる未公知のボイラ振
れ止め装置(特願平4−133732号)がある。上記
発明では、両端がバックステー6とバインダ8で固定さ
れた等応力梁様式の変形を生ずる複数の弾塑性エレメン
ト7を用いて拘束するため、大きな塑性変形を許容で
き、前記従来技術の欠点は解消されている。ただし、上
記発明のボイラ振れ止め装置についてその後種々実験し
た結果、弾塑性エレメント7に変形が生じる際に、バッ
クステー6とバインダ8が常に平行を保つような機構が
設けられていないために、その性能を充分に発揮できな
い場合があるということが判明した。
かるボイラ振れ止め装置では、弾塑性エレメント7が変
形しても、なおかつバックステー6とバインダ8が平行
を保つように考慮されておらず、図10(a)に示すよ
うな変形様式を生ずる。図10(a)に示す変形様式
は、荷重導入部であるバインダ8と固着端、つまり反力
を生ずるバックステー6との間に距離があり、振れ止め
装置全体に転倒モーメントが作用することによる。図1
0(a)において、転倒モーメントの影響の小さい中央
部の弾塑性エレメント7aは、等応力梁として想定され
た変形様式となるが、転倒モーメントの影響の大きい外
側の弾塑性エレメントについては、圧縮力が作用する7
bは座屈して曲がりの進行が想定を超えて生じ、引張り
力が作用する7cでは端部のみが急激に曲がり、中間部
は直線に近い状態となる。
は次のように考えられる。まず、図10(a)の変形様
式を単純化して表現すると図10(b)のようになる。
物体に作用する外力と、それに対する反力の間に偏心が
あると、物体を回転させようとする偶力が生じるので、
物体をバランスさせるためには、外力による偶力を打ち
消す偶力が必要となる。図10(b)の場合はバネ1の
伸び抵抗力とバネ2の圧縮抵抗力とにより、下式の釣り
合いでバランスがとれる。
キを掛けた場合にフロントフォークのスプリングは縮
み、リアサスペンションのスプリングは延びることと同
じである。この場合、重心に生ずる慣性力が上図外力に
対応し、路面とタイヤの間に生ずる摩擦力が上図反力に
対応する。
イクのフロントフォークのスプリングの縮みに相当する
側のプレートエレメントの変形は、塑性域で座屈を伴っ
て生ずることになる。実物大の試作品の試験結果として
得られた弾塑性エレメントのひずみ挙動を図11aおよ
び図11bに示す。図11aは図10(a)の7aに示
す弾塑性エレメントのひずみを、図11bは図10
(a)の7bに示す弾塑性エレメントのひずみを示す。
等応力梁として想定された変形様式を示す図11aで
は、変位とひずみの関係は一定の勾配を持つ直線に沿っ
て変化し、変位を繰返しても直線から大きく外れること
はない。これに対し、想定を超えた変形を生ずる図11
bでは、変位とひずみの関係は前記関係直線を外れ、し
かも、繰返すたびに片側(圧縮側)へシフトしていく挙
動を示す。その結果、中央部の弾塑性エレメントは実用
上必要とする繰返し変形に対して充分耐え得るのに対
し、外側の弾塑性エレメントは繰返し変形により、予想
より早い時点で破断する。
解消し、繰返し変形に対する耐久性を有し、地震応答荷
重低減効果を安定して発揮するボイラ振れ止め装置を提
供することにある。
本願の第1の発明は、ボイラ本体を支持する支持鉄骨
と、支持鉄骨に懸架されボイラ本体を熱による伸縮を許
容するごとく吊り下げ支持する吊り下げ部材と、ボイラ
本体と支持鉄骨との間に設けられ地震発生時の両者の相
対変位を限度内に制限する振れ止め装置とを備えたボイ
ラの支持構造体において、前記振れ止め装置を、ボイラ
本体側と支持鉄骨側にそれぞれ設けられた固着部材と、
該固着部材相互にそれぞれ両端が固着された複数の弾塑
性エレメントと、前記固着部材相互にそれぞれ両端が回
転自由度を有するピンで接続された2本以上のリンク部
材とで構成したことを特徴とするボイラの支持構造体に
関する。
いて、前記リンク部材のピン支持点間の長さを前記弾塑
性エレメントの長さより短く設定したことを特徴とする
ボイラの支持構造体に関する。
してのサイスミックタイに用いる弾塑性エレメントの両
端を固着部材で固着し、両固着部材間に平行作動リンク
機構を設けることにより、外側弾塑性エレメント(7
b)が過剰な変形を生じないように、弾塑性エレメント
の端部の描く軌跡を、リンクの支点ピンの描く軌跡と相
似に制約することにより、外側の弾塑性エレメントのひ
ずみの増長が抑制され、繰返し変形による早期の破断は
解消される。
って挙動する中央部の弾塑性エレメント(7a)の端部
の描く軌跡と、リンクの支点ピンの描く軌跡がほぼ同一
とななるように、リンクの長さを弾塑性エレメントの長
さよりも短く設定することにより、外側の弾塑性エレメ
ントのひずみ挙動は、充分な耐久性を有する中央部の弾
塑性エレメントと同程度の耐久性を有することになり、
振れ止め装置全体としても耐久性の優れたものとなる。
持方法の概念を図1に、本発明の実施例を図2に示す。
図2の実施例は、弾塑性エレメント7とリンク9で構成
されるサイスミックタイをユニットとして組立て、搬
入、取付けを行えるように、バインダ8をボイラ本体側
と支持鉄骨側の両方に設けている。また、図2の実施例
では、サイスミックタイの取付け部を必要に応じて補強
が容易に行える支持鉄骨側にバインダ8を固着し、ボイ
ラ本体側のバインダ8に荷重導入を行っている。しかし
ながら、一方の端を固着し、他方の端を変位させて等応
力梁の変形様式を弾塑性エレメントに生じさせ、その拘
束力でボイラ本体と支持鉄骨との相対変位を制限する基
本原理は、前記の本発明者の提案にかかる未公知のボイ
ラ振れ止め装置と同一である。
一対として用い、バインダ8に回転自由度を有するピン
10で接続される。本発明の特徴であるリンク部の部分
拡大部を図3aおよび図3bに示す。図3aは変形前の
状態を、図3bは変形後の状態を示す。図3aの状態か
ら図3bの状態へ変形する際に移動側ピン10bの描く
軌跡は、固定側ピン10aを中心とし、リンク9のピン
支点間長さLを半径とする円弧となる。移動側ピン10
bと移動側バインダ8bの間には相対的な変位はないの
で、固定側バインダ8aと移動側バインダ8bの面間距
離の変化量δは下式にて示される。
されているので、弾塑性エレメント7の変形も上式の制
約を受け、過剰な変形は防止される。リンク9のピン支
点間長さLを、弾塑性エレメント7の長さaより短く設
定する必要性を示すのが図4a、図4bおよび図4cで
ある。図4aは等応力梁の一端が回転拘束を受けたまま
δだけ変位を受けた場合の変形様式を示す。変形曲線に
沿った長さは当然変形前の長さと同じaとなるように、
移動側端部の変位u0 が生じる。図4bはリンク9の支
点間長さLを、弾塑性エレメント7の長さaと等しくし
た場合を示す。リンク9は移動後も直線であり、移動側
ピン10bの変位u1 は、図4aのu0 よりも小さくな
る。言い換えれば、L=aとするリンク9を用いた場合
は、弾塑性エレメント7は等応力梁の変形様式でなく、
ほぼ直線的に引き伸ばされることになる。一方、図4c
はリンク9の支点間長さLを弾塑性エレメント7の長さ
aより短く設定した場合を示す。リンク9は、図4cに
破線で示す弾塑性エレメント7の変形曲線を多直線近似
する形に変位するので、端部変位u2は、図4aに示す
変位u0 に近いものとなる。実用的な弾塑性エレメント
7の長さの上、下限に対し、前記のu0 、u1 およびu
2 の関係を図5aおよび図5bに示す。図5a、図5b
のいずれにおいても、リンク9の長さLは、弾塑性エレ
メント7の長さaの80%を用いた場合、前記u0 とu
2 はほぼ一致しており、リンク9は弾塑性エレメント7
を等応力梁の変形様式に導くことが可能となる。
分な剛性を持たせることにより、2つのバインダ8は常
に平行な直線を保つことになり、全ての弾塑性エレメン
ト7に同様な等応力梁の変形様式を与えることが可能に
なる。つまり、試験で良好な耐久性が得られているとこ
ろの、図11に示す変位とひずみの関係が、全ての弾塑
性エレメント7に適用されることになり、振れ止め装置
全体の耐久性も良好なものとなる。
拘束力を発生する複数の弾塑性エレメントの全てを、等
応力梁の変形様式に保持するためのリンクを設けたこと
により、繰返し変形に対する弾塑性エレメントの耐久性
を向上することが可能となり、地震応答荷重低減に好適
で、かつ、信頼性の高いボイラ支持構造体を得ることが
できる。
図。
図。
長さより短く設定した場合の説明図。
長さの80%程度としたときの状態を示す説明図。
ックタイ)の斜視図。
平面内配置図。
め装置(サイスミックタイ)の斜視図。
め装置(サイスミックタイ)の他の実施例を示す平面
図。
品の変形状態を示す説明図。
品の試験で得られた弾塑性エレメントの変位とひずみの
関係図。
サイスミックタイ、5…水壁、6…バックステー、7…
弾塑性エレメント、8…バインダ、9…リンク、10…
ピン、11…ストッパ。
Claims (2)
- 【請求項1】 ボイラ本体を支持する支持鉄骨と、支持
鉄骨に懸架されボイラ本体を熱による伸縮を許容するご
とく吊り下げ支持する吊り下げ部材と、ボイラ本体と支
持鉄骨との間に設けられ地震発生時の両者の相対変位を
限度内に制限する振れ止め装置とを備えたボイラの支持
構造体において、前記振れ止め装置を、ボイラ本体側と
支持鉄骨側にそれぞれ設けられた固着部材と、該固着部
材相互にそれぞれ両端が固着された複数の弾塑性エレメ
ントと、前記固着部材相互にそれぞれ両端が回転自由度
を有するピンで接続された2本以上のリンク部材とで構
成したことを特徴とするボイラの支持構造体。 - 【請求項2】 前記リンク部材のピン支持点間の長さを
前記弾塑性エレメントの長さより短く設定したことを特
徴とする請求項1に記載のボイラの支持構造体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08213993A JP3390202B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | ボイラの支持構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08213993A JP3390202B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | ボイラの支持構造体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06300212A JPH06300212A (ja) | 1994-10-28 |
JP3390202B2 true JP3390202B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=13766096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08213993A Expired - Lifetime JP3390202B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | ボイラの支持構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3390202B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112323981B (zh) * | 2020-10-28 | 2021-10-08 | 中国矿业大学(北京) | 抗三维移动变形的可变向导轨式支撑结构 |
-
1993
- 1993-04-08 JP JP08213993A patent/JP3390202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06300212A (ja) | 1994-10-28 |
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