JPS6266005A - 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は、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
ことによシ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
いは強風によるボイラ本体を主とした横揺れの外、地震
による水平震力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
大きくなシ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ムノ強度メンバー（ラーメン構
造部材、ラーメン。

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ッパを設け、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寞設計をするのが普通で
ある。

以下、ｉｉｈ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Ｉ）　Ｘｏ−Ｘｏ、　Ｙｏ　−Ｙｏ　オヨびＺｏ−
Ｚｏを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１・土、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ヤに
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を巻いている。

パックスティ（９）の断面は。

第３図ａ、第３図１１および第５図にその詳細を示すよ
うに通常工形断面の形鋼を採用し７ており。

主として曲げと圧縮を受は持だ仕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（３）の外側に別に設けたテンション・バーｇＢ
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
Ｙｏ−Ｙｏの近くの水管（８）に溶接された止め具０１
）を介してボｌレトへ３により強固に取付けられている
。

該パックスティ（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コン・バーαＱに取
付けられ炉壁（７）の伸びに対してスライド出来るよう
にしである。

α→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七〇〇・・・によシ拘束されている。

さらにストッパαＱの構造を詳細に説明すれば。

第４図および第５図に示す例ではスト、ソバαＯは。

ボイラフレーム（２）の２本の強度メンバαＱ、α＠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αηを挾る雌スト、−、パａ８
１．（至）とから成り、ボイラ本体（１）の熱膨張に基
く、バックステ、イ（９）とボイラフレーム（２）の強
度メンバαＱ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、雄ヌト、ンパαηと雌ヌトツパ０
尋、（支）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スルストッパ００としてボ
イラフレーム（２）の強度メンバσＱとボイラ本体（１
）の強度メンバであるパックスティ（９）とを結合して
いる１、また、第６図および第７図に示しだス■・ツバ
０９の別の例では、ボイラ本Ｋ　（１）の伸びの起点Ｘ
ｏ−Ｘｏ、　Ｙｏ−Ｙｏに近いボイラ７レーム（２）（
７）強度メンバｑＱに、水平片持梁翰とプレースＣ１）
あるいは水平片持梁（イ）を介し７てボイラフレーム（
２）の複数階を貫く長いバンパ柱＠が、多数のボルト（
ト）でボイラフレーム（２）の〜部とし７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）のペックスティ（９）に溶接さ
れた雌ストッパ（１段、Ｑｌｐか第７図に示すように僅
かな間隙を背いて＠記バンバ柱（イ）を挾んでいる。ｄ
はパックスティ（９）に設けた突起（１４）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
量以とに取った間隙である。

この様なストッパ０Ｑでは地震時にボイラフレーム（２
）に掛る水平力は、雄ストッパａ′７）またはバンパ柱
＠から雌ストッパσ→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）ハボイラ本体（１
）と一体となって振動する。

この時、バンパ柱（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α８
）、（１８）・・・を介してバンパ柱翰に伝えられる。

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■、プし・−スｅυ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◇＊、ａＳ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炉壁（７）の
四方に取付けられたパックスティ（９Ｌ　（９）・・・
・・・の四隅部とボイラフレーム（２］の強度メンバμ
ｓ、αｅとの間に夫々強いロッド状のストッパα０゜０
０設けだものも知られている。

この形式のストッパαＧ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０］）およびボイラフレーム（２）の強度メンバ
ａＯに強固に取付けられたブラケット（至）とピン（至
）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αＧ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αＯ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αυ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αυ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１−
１ 以ト、各側について説明したように、従来公知のストッ
パα〜では、ボイラフレーム（２）とボイラ本体（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は性力がス１
ヘツパ０υ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
。

しだがって、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ａ０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Ｏｅパッ
クスティ（９）およびストッパαＱの強度全十分に犬尊
くとる必要がある８そのようにしなければ、大地震時に
ストッパα均を強固に取付けたボイラ本体（１）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σＱ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
震構造上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、前記ストッパが前記ボイラ本体の強度メンバに取付
けられるベースプレート、一部の断面が他の断面より小
さく、前記ボイラ本体の強度メンバとベースプレートと
を貫通してベースプレートを固定、する連結部材、前記
ベースプレートに固着された雄スト、ンパ、同雄ストッ
パをはさむように前記ボイラフレームの強度メンバに固
着された雌ストッパとからなる吊下形ボイラの耐震構造
を提供している。

本発明の耐震構造によれば、ボイラ本体にかかる外力が
小さい場合、ボイラ本体への外力を雌ストッパ、雄スト
ッパ、ベースプレー）連結部材を介してボイラフレーム
に伝えてボイラ本体を支持し、外力が大きくなると、連
結部材が切断し、ボイラフレームからボイラ本体へ作用
する大きな反力の伝達を防ぐことにより、ボイラ本体の
重大な損傷発生を防止している。

次に、第１０図乃至第１５図に示す実施例により９本発
明を具体的に説明する。

第１０図において、（９）はボイラの強度メンバーであ
るパックスティ、αＱはこれに対向するボイラ７レーム
（２）の強度メンバーで、それら部材の構成２作用は従
来のものとほぼ同様である。α載αηはそれぞれ雌、雄
ストッパであり、従来通り対峙して配置するが、雄スト
ッパａηはその端部にベースプレート（７）を固清し、
それとパ、・戸りステーのフランジ０］）とを、ボルト
（６）とす・ソト（ロ）によって結合されている。ボル
ト（６）は第１２図に示すように、ベースプレート］と
フランジ［株］のとの接触位置に切シ欠き（財）が設け
られている。

ボイラの熱膨張に対する制限および逃げの様子は従来の
ものと同様である。地震時には第１３図のボイラ本体（
１）、ボイラフレーム（２）およびストッパαυからな
る振動系の模式図から明らかなように、地動αによって
まずボイラフレーム（２）が移動し吊シ棒（４）に吊シ
下けられたボイ”２本体（１）（質量Ｍ）との間に大き
な相対変位δ（第１４図）を生じようとするが、第１０
図に示したように雌雄ストッパ側、αηが当接し、２点
鎖線のような小さい相対変位を生じる。すなわち、第１
３図で示すようにボイラ本体（１）およびボイラフレー
ム（２）間に小さい相対変位δおよびスト、ツバ０Ｑに
反力Ｒが発生する。

したがって反力Ｒに対応して、ボルト（６）の切り欠き
部（至）にセン断力が作用する。地震αが大きくなると
、ストッパα９の反力Ｒおよびボルト（６）のセン断力
も比例的に増大し、切り欠２き部優におけるセン断力が
ボルト（転）の材質と切欠部（転）の太さによって決っ
ている所定の値に達すればポ１ｖｌ−□□□は切シ欠き
部■の位置で切断する。この場合、ストッパα９の反力
Ｒと相対変位δの関係は、第１５図に示すように、スト
ッパαυの反力尺の設定値であるＡ点又はＢ点の反力以
内では。

Ａ−０−Ｂ直線とをストッパαＧの弾性域内で移動する
が、Ａ点を越えるような反力に至ったとき、ボルト（６
）の切断によって、急激に反力Ｒが消滅しＣに到る。そ
の後は反力Ｒは発生せずＣ−Ｄ線」二を移動する。

本実施例では、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（至）の効果を有すると共に、
大地震時にはストッパα０の反力尺が設定値を越え、予
めこの値に対応するセンする。このため、ボイラフレー
ム（２）からボイラ本体（１）に地震動を伝えるストッ
パー反力Ｒが消滅するためボイラ本体（１）の地震応答
が減小し。

その結果としてボイラフレーム（２）の応答も減小する
。

したがって大地震に対してはヌ）　ツバ−００の部材の
一部のみを損傷させること（７７：より、ボイラフレー
ム（２）およびボイラ本体（１）の強度メンバ性および
強度メンバαＱの軽量化が可能となる。

本適用例ではポル１−（６）の一部に切欠き部（転）を
設けることにより破損予想個所の設定を行〕でいるが、
切欠き部（財）を設けなくてもボルト恒が１ｍければベ
ースプレート（至）と７ランジ（７）の間で同じ効果が
期待できる。なお、地震後のストッパＯＱの修復はポル
）　Ｑ３の交換のみで十分であり。

修復作業の簡便化に効果的であることは明らかである。

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■−…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８図すは
第３図ａ中ｂ−ｂ矢視図、第４図は公知の７トツパーの
一例を示す側面図、第５図は第４図のｖ−■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
ストッ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線に沼う拡大縦断面図、第１０図は本発
明の一実施例を説明するためにストッパの近辺を示した
平面図、第１１図は第１Ｏ図のＸＩ−ＸＩ線に浴う縦断
面図、第１２図は第１Ｏ図、第１１図に示したストッパ
αυのボルトに）を示す横断面図、第１３図は第１０図
、第１１図、第１２図にその構造の一部を例示した本発
明の詳細な説明するために一方のストッパαυを省略し
て示した説明図、第１４図は第１３図のストッパαＱが
破断した状態を示す説明図。

第１５図はこの場合のストッパαＱに掛る反力Ｒとスト
ッパαυの変位δの関係を示すグラフである。

（１）・・・ボイ・う本体、（２）・！・ボイラフレー
ム、（３）・・・天井面、（４）・・・吊棒、（９）・
・・パックスティ、０５つ・・・ストッパ、αＱ・・・
強度メンバ、Ｒ・・・反力、δ・・・相対変位。

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、前記ストッパが前
   記ボイラ本体の強度メンバに取付けられるベースプレー
   ト、一部の断面が他の断面より小さく、前記ボイラ本体
   の強度メンバとベースプレートとを貫通してベースプレ
   ートを固定する連結部材、前記ベースプレートに固着さ
   れた雄ストッパ、同雄ストッパをはさむように前記ボイ
   ラフレームの強度メンバに固着された雌ストッパとから
   なることを特徴とする吊下形ボイラの耐震構造。