JP5853447B2 - タワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、タワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法に関する。

従来のボイラとしては、高温ガスの対流伝熱によって流体を加熱する部分（接触伝熱面）を、火炉の後側に配置したものが一般的である。これに対してタワーボイラは、接触伝熱面を火炉の上側に配置するようにしたもので、接触伝熱面が火炉の後側に配置されている従来のボイラに比べ、設置スペースが約２０％程度少なくなり、したがって据付場所の制約を受けるような場合に好適とされている。

このようなタワーボイラは、その建屋（ボイラ架構）に、吊部材を介してボイラ本体が吊り下げられて支持された構造となっている。
ところで、タワーボイラの建屋の主柱は、従来ではコンクリート製のものが用いられていたが（例えば、特許文献１参照）、近年では鉄骨によって組み立てる鉄骨主柱が検討されている。すなわち、タワーボイラを構成するボイラ本体や、主柱間に配設される鉄骨ユニットを予め分割してブロック化しておき、これらブロックを現場にて組み立てるのと同様に、建屋の主柱についても鉄骨を予め工場等で組んでブロック化しておき、これらブロックを現場にて組み立てるブロック工法が検討されている。

特開２００２−９８３０４号公報

しかしながら、タワーボイラ建屋の主柱は従来（通常）のボイラに比べて背（高さ）が高いため、ブロック工法によって主柱を組み立てようとした場合、組立誤差による主柱の高さバラツキが問題になる。すなわち、ブロックどうしの高さ寸法のバラツキを無くすのは困難であり、したがってこのような高さのバラツキを有するブロックを積み上げていくと、形成した主柱にもその高さに誤差が生じてしまい、主柱間で高さにバラツキが生じてしまう。また、ブロックを積み上げて行くに連れて、各ブロックの中心軸がずれたり鉛直方向に対して傾いたりしてしまうおそれもある。したがって、タワーボイラ建屋の主柱を鉄骨で建造しようとした場合、現場施工にて高さ等を微調整しつつ鉄骨を組み上げ、鉄骨主柱を組み立てるようにするしかないのが現状である。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ブロック工法を採用した鉄骨主柱の組立方法として、特に高さの誤差や中心軸のずれや傾きを抑制することが可能な、タワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法を提供することにある。

本発明のタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法は、複数の鉄骨ブロックを鉛直方向に積み上げて連結するとともに、該複数の鉄骨ブロック間の少なくとも一部を、つなぎ鉄骨柱を介して連結することを特徴とする。

また、前記タワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法においては、前記前記つなぎ鉄骨柱を介して鉛直方向に連結された鉄骨ブロック間に、つなぎブレースを取り付けることが好ましい。

また、前記タワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法においては、前記鉄骨ブロックとして、四本の柱とこれら柱間を連結する梁及びブレースとを備えた直方体状のものを用い、前記つなぎ鉄骨柱は、前記鉄骨ブロック間の対応する柱間をそれぞれ連結するように、前記鉄骨ブロック間において四本用いることが好ましい。

また、前記タワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法においては、前記鉄骨ブロックの柱は、梁及びブレースより上下に延出して配設され、前記つなぎブレースを、下側に配置された鉄骨ブロックの柱の上側に延出した部位と、上側に配置された鉄骨ブロックの柱の下側に延出した部位とを連結するように取り付けることが好ましい。

本発明のタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法によれば、複数の鉄骨ブロックを鉛直方向に積み上げて連結するとともに、該複数の鉄骨ブロック間の少なくとも一部を、つなぎ鉄骨柱を介して連結するようにしたので、鉄骨ブロック間を連結するつなぎ鉄骨柱により、高さや中心軸のずれ・傾きを微調整することができる。また、ブロック工法を採用して鉄骨主柱を組み立てることができるようにしたので、現場施工にて鉄骨主柱を組み立てる従来法に比べ、工期短縮やコストダウンを図ることができる。

本発明に係るタワーボイラの概略構成を示す模式図である。 本発明に係るボイラ建屋の一例を模式的に示す斜視図である。 鉄骨ブロックの概略構成を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の鉄骨主柱の組立方法の一実施形態を説明するための工程図である。 本発明に好適に用いられる天秤の底面図である。

以下、本発明のタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法を、図面を参照して詳しく説明する。
図１は、本発明に係るタワーボイラを模式的に示す側面図であり、図１中符号１はタワーボイラ、２はボイラ建屋（ボイラ架構）、１０はボイラ本体である。ボイラ本体１０は、吊り部材１０ａを介してボイラ建屋２に吊り下げられ、支持された構造となっている。

ボイラ建屋２は、図２に示すように、前後左右に所定の間隔をあけて立設された四本の主柱（鉄骨主柱）３と、該主柱３の上端を連結するように配設された天井大梁４と、前記主柱３間における前後左右の壁面をそれぞれ形成する鉄骨ユニット５と、を備えて形成されている。なお、ボイラ建屋２の前記鉄骨ユニット５は、本実施形態ではブロック工法によって形成されるものである。すなわち、ボイラ建屋２の各壁面となる鉄骨ユニット５は、該鉄骨ユニット５をその上下方向（鉛直方向）に複数分割して形成されたフロアブロック５ａにより、形成されている。

四本の主柱３は、本実施形態では鉄骨によって形成されており、したがって本発明に係る鉄骨主柱となっている。これら鉄骨主柱３は、高さが例えば数十ｍ〜百ｍ程度のもので、ブロック工法を用いて組み立てられている。すなわち、この鉄骨主柱３は、図３に示すような、予め工場等で鉄骨を組み立てて作製した鉄骨ブロック６が、複数用いられて組み立てられている。

鉄骨ブロック６は、四本の柱７と、これら柱７間を連結する梁８及びブレース９とを備えたもので、例えば１辺の長さが５〜８ｍ程度の正方形枠状の底面形状（平面形状）を有し、（柱７の）高さが８〜１２ｍ程度に形成された直方体状のものである。なお、同じ高さの梁８間には必要に応じて鋼板（図示せず）が設けられていてもよい。また、柱７、梁８、ブレース９は、全て鉄骨製となっている。

柱７は、上側の梁８ａより上に延出し、かつ下側の梁８ｂより下に延出しており、これら延出した部位が延出部７ａ、７ｂとなっている。また、柱７には、梁８ａ、８ｂが取り付けられた位置に、取付部１１が配設されている。取付部１１は、梁８ａ（８ｂ）の上側から下側にかけて延在して配設されており、上側の梁８ａより下側、及び下側の梁８ｂの上側にて、前記ブレース９がボルト止めや溶接などによって連結され、固定されている。また、取付部１１の、柱７の上側の延出部７ａ側、及び下側の延出部７ｂ側には、後述するつなぎブレースが取り付けられるようになっている。

次に、このような鉄骨ブロック６を用いた本実施形態の鉄骨主柱３の組立方法を説明する。
本実施形態では、まず、鉄骨主柱３を据え付ける現場にて、図４（ａ）に示すようにクレーン１２によって鉄骨柱１３を四本、正方形の各頂点となる所定位置にそれぞれ立設し、固定する。その際、これら鉄骨柱１３には、予めブレース（図示せず）を仮止めしておく。なお、図４（ａ）においては、クレーン１２で鉄骨柱１３を吊っている状態と、その後、該鉄骨柱１３を立設した状態の両方を示している。

次に、図３に示した鉄骨ブロック６を、図４（ｂ）に示すようにクレーン１２で吊り上げ、さらにこの鉄骨ブロック６を、先に立設した四本の鉄骨柱１３上に載せる。そして、四本の鉄骨柱１３の上端部と鉄骨ブロック６の柱７の下端部とを、ボルト止めや溶接などによって連結する。これにより、鉄骨ブロック６によって鉄骨主柱３の第２節を形成する。その際、鉄骨ブロック６の柱７には、予めつなぎブレース（図示せず）を仮止めしておく。なお、図４（ｂ）においては、クレーン１２で鉄骨ブロック６を吊っている状態と、その後、該鉄骨ブロック６を鉄骨柱１３上に連結した状態の両方を示している。

また、鉄骨ブロック６をクレーン１２で吊り上げる際には、図４（ｂ）に示すように天秤１４を用いる。天秤１４は、例えば図５に示すように、鉄骨製の枠梁１５を矩形枠状に組み、さらにこの矩形枠の対角線となる位置に、鉄骨製の斜め梁１６を交差した状態に取り付け、固定したものである。枠梁１５がなす矩形枠の各頂点には、ワイヤロープ等の吊り材を取り付ける外側吊点１７が設けられている。また、斜め梁１６には、その交点から等距離の位置に、四つの内側吊点１８が設けられている。

これら外側吊点１７と内側吊点１８とは、異なる寸法の鉄骨ブロック６に対応して吊り上げを行えるように設計されたもので、本実施形態に用いられる鉄骨ブロック６は、内側吊点１８によって吊り上げられるようになっている。すなわち、内側吊点１８の各位置は、図５中二点鎖線で示す鉄骨ブロック６の四本の柱７の位置にほぼ対応している。したがって、これら内側吊点１８にワイヤロープを取り付け、図４（ｂ）に示すように天秤１４からほぼ真っ直ぐにワイヤロープ１９を垂らすことにより、鉄骨ブロック６の吊り下げ、吊り上げを安定した状態で行えるようになっている。

図４（ｂ）に示したように鉄骨ブロック６によって鉄骨主柱３の第２節を形成したら、図４（ｂ）中二点鎖線で示すように、先に立設した四本の鉄骨柱１３とこれの上の鉄骨ブロック６との間に、鉄骨柱１３に仮止めしておいたブレース２０を斜めに取り付け、固定する。その際、ブレース２０の下端部は鉄骨柱１３の下端部に予め設けた取付部（図示せず）に、ボルト止めや溶接などによって取り付ける。一方、ブレース２０の上端部は、鉄骨ブロック６の柱７における前記取付部１１の延出部７ｂ側に、ボルト止めや溶接などによって取り付ける。このようにしてブレース２０を四本の鉄骨柱１３と鉄骨ブロック６の取付部１１の延出部７ｂ側との間にそれぞれ取り付け、固定することにより、鉄骨主柱３の第１節を形成する。

続いて、図４（ｃ）に示すようにクレーン１２によってつなぎ鉄骨柱２１を吊り上げ、第２節を構成する鉄骨ブロック６の柱７の上に順次吊り降ろし、該鉄骨ブロック６の各柱７の上に四本のつなぎ鉄骨柱２１を連結し、ボルト止めや溶接などによって固定する。その際、つなぎ鉄骨柱２１の取付位置や長さ（高さ）等を調整することにより、先に設けた鉄骨ブロック６の高さ寸法の、設計寸法に対する誤差を無くすようにする。また、鉄骨ブロック６の中心軸のずれや鉛直方向に対する傾きについても、それぞれ微調整し、ずれや傾きを無くすようにする。なお、図４（ｃ）においては、クレーン１２でつなぎ鉄骨柱２１を吊っている状態と、その後、該つなぎ鉄骨柱２１を連結した状態の両方を示している。

図４（ｃ）に示したようにつなぎ鉄骨柱２１を連結したら、続いて、図４（ｄ）に示すように新たな鉄骨ブロック６を、天秤１４を用いてクレーン１２で吊り上げ、さらにこの鉄骨ブロック６を、先に連結した四本のつなぎ鉄骨柱２１上に載せる。そして、四本のつなぎ鉄骨柱２１の上端部と鉄骨ブロック６の柱７の下端部とを、ボルト止めや溶接などによって連結する。これにより、鉄骨ブロック６によって鉄骨主柱３の第４節を形成する。その際、鉄骨ブロック６の柱７には、予めつなぎブレース（図示せず）を仮止めしておく。なお、図４（ｄ）においては、クレーン１２で鉄骨ブロック６を吊っている状態と、その後、該鉄骨ブロック６をつなぎ鉄骨柱２１上に連結した状態の両方を示している。

鉄骨ブロック６によって鉄骨主柱３の第４節を形成したら、図４（ｄ）中二点鎖線で示すように、先に配設した第２節の鉄骨ブロック６と、この第４節の鉄骨ブロック６との間に、つなぎブレース２２を斜めに取り付ける。すなわち、第２節を形成する鉄骨ブロック６に予め仮止めしておいたつなぎブレース２２の一端部を、第２節の鉄骨ブロック６の柱７における前記取付部１１（図３参照）の延出部７ａ側に、ボルト止めや溶接などによって取り付け、他端部を、第４節の鉄骨ブロック６の柱７における前記取付部１１（図３参照）の延出部７ｂ側に、ボルト止めや溶接などによって取り付ける。このようにして、つなぎブレース２２を下側の鉄骨ブロック６の全ての柱７と上側の鉄骨ブロック６の全ての柱７との間にそれぞれ斜めに取り付け、固定することにより、つなぎ鉄骨柱２１とつなぎブレース２２とからなる第３節を形成する。

このように第３節、第４節を形成したら、以下、図４（ｃ）に示したつなぎ鉄骨柱２１の連結と、図４（ｄ）に示した鉄骨ブロック６の連結、及び、つなぎブレース２２の連結を順次繰り返し行う。これにより、偶数番号の節（第６節、第８節…）を鉄骨ブロック６で形成するとともに、奇数番号の節（第５節、第７節…）をつなぎ鉄骨柱２１とつなぎブレース２２とによって形成する。そして、予め設定された高さとなるようにこれら各節を積み上げ、最上部には鉄骨ユニット６を配設することにより、図２に示した鉄骨主柱３を完成させる。すなわち、前後左右に所定の間隔をあけた状態で、四本の鉄骨主柱３を立設する。

ここで、奇数番号の節を形成するためのつなぎ鉄骨柱２１を配設し、下側の鉄骨ブロック６の柱７に連結する際には、つなぎ鉄骨柱２１の取付位置や長さ（高さ）等を調整することにより、下側の鉄骨ブロック６の高さ寸法の、設計寸法に対する誤差を無くすようにする。また、下側の鉄骨ブロック６の中心軸のずれや傾きについても、それぞれ微調整を行い、ずれや傾きを無くすようにする。さらに、２本目以降の鉄骨主柱３を立設する際には、先に立設した鉄骨主柱３との間で高さにずれ（バラツキ）が生じないよう、つなぎ鉄骨柱２１の取付位置や長さ（高さ）等を調整する。

このようなタワーボイラ建屋の鉄骨主柱３の組立方法によれば、複数の鉄骨ブロック６を鉛直方向に積み上げて連結するとともに、該複数の鉄骨ブロック６、６間を、つなぎ鉄骨柱２１を介して連結するようにしたので、鉄骨ブロック６、６間を連結するつなぎ鉄骨柱２１により、高さや中心軸のずれ・傾きを微調整して設計通りの高さ・鉛直度で鉄骨主柱３を組み立てることができる。また、ブロック工法を採用して鉄骨主柱３を組み立てることができるようにしたので、現場施工にて鉄骨主柱を組み立てる従来法に比べ、工期短縮やコストダウンを図ることができる。

また、つなぎ鉄骨柱２１を介して鉛直方向に連結された鉄骨ブロック６、６間に、つなぎブレース２２を取り付けるようにしたので、鉄骨ブロック６に代えて部分的につなぎ鉄骨柱２１を用いることによる、鉄骨主柱３の強度低下を抑えることができる。

さらに、鉄骨ブロック６として、四本の柱７とこれら柱７間を連結する梁８及びブレース９とを備えた直方体状のものを用い、つなぎ鉄骨柱２１は、鉄骨ブロック６、６間の対応する柱７、７間をそれぞれ連結するように、前記鉄骨ブロック６、６間において四本用いているので、得られる鉄骨主柱３を充分に高い強度に形成することができる。

また、鉄骨ブロック６の柱を、梁８及びブレース９より上下に延出して配設し、つなぎブレース２２を、下側に配置された鉄骨ブロック６の柱７の上側に延出した部位（延出部７ａ側の部位）と、上側に配置された鉄骨ブロック６の柱７の下側に延出した部位（延出部７ｂ側の部位）とを連結するように斜めに取り付けるので、上下に配設される鉄骨ブロック６、６間を、つなぎ鉄骨柱２１だけでなくつなぎブレース２２によっても連結することができ、したがって鉄骨ブロック６、６間をより強固に連結することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、奇数番号の節を鉄骨柱１３とブレース２０、又はつなぎ鉄骨柱２１とつなぎブレース２２によって形成し、偶数番号の節を鉄骨ブロック６で形成するようにしたが、逆に、偶数番号の節をつなぎ鉄骨柱２１とつなぎブレース２２とによって形成し、奇数番号の節を鉄骨ブロック６で形成するようにしてもよい。ただし、その場合にも、最上部については構造的に強度が高い鉄骨ユニット６で形成するのが、形成した鉄骨主柱３、３間に天井大梁４を設けるなどの点から、好ましい。

また、前記実施形態ではつなぎ鉄骨柱２１（鉄骨柱１３を含む）からなる節と鉄骨ブロック６からなる節とを交互に配設したが、つなぎ鉄骨柱２１（鉄骨柱１３を含む）については、上下に配設される鉄骨ブロック６、６間の全てに配設することなく、一部の鉄骨ブロック６、６間にのみ配設するようにしてもよい。例えば鉄骨ブロック６については二つを一組とし、上下に配設される鉄骨ブロック６の組（二つの鉄骨ブロック６）の間に、つなぎ鉄骨柱２１を配設するようにしてもよい。このように鉄骨ブロック６からなる節の数をつなぎ鉄骨柱２１（鉄骨柱１３を含む）からなる節より多く（例えば２倍に）することにより、得られる鉄骨主柱３、３の強度を高めることができるとともに、施工をより効率化して工期短縮やコストダウンを図ることができる。

１…タワーボイラ、２…ボイラ建屋、３…鉄骨主柱（主柱）、４…天井大梁、５…鉄骨ユニット、６…鉄骨ブロック、７…柱、７ａ…上側の延出部、７ｂ…下側の延出部、８、８ａ、８ｂ…梁、９…ブレース、１０…ボイラ本体、１１…取付部、１３…鉄骨柱、１４…天秤、２０…ブレース、２１…つなぎ鉄骨柱、２２…つなぎブレース

Claims (4)

1. 複数の鉄骨ブロックを鉛直方向に積み上げて連結するとともに、該複数の鉄骨ブロック間の少なくとも一部を、つなぎ鉄骨柱を介して連結することを特徴とするタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法。
2. 前記つなぎ鉄骨柱を介して鉛直方向に連結された鉄骨ブロック間に、つなぎブレースを取り付けることを特徴とする請求項１記載のタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法。
3. 前記鉄骨ブロックとして、四本の柱とこれら柱間を連結する梁及びブレースとを備えた直方体状のものを用い、前記つなぎ鉄骨柱は、前記鉄骨ブロック間の対応する柱間をそれぞれ連結するように、前記鉄骨ブロック間において四本用いることを特徴とする請求項２記載のタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法。
4. 前記鉄骨ブロックの柱は、梁及びブレースより上下に延出して配設され、
   前記つなぎブレースを、下側に配置された鉄骨ブロックの柱の上側に延出した部位と、上側に配置された鉄骨ブロックの柱の下側に延出した部位とを連結するように取り付けることを特徴とする請求項３記載のタワーボイラ建屋の鉄骨主柱の組立方法。

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