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特許6647558球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6647558
(24)【登録日】2020年1月17日
(45)【発行日】2020年2月14日
(54)【発明の名称】球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造
(51)【国際特許分類】
B65D 90/12 20060101AFI20200203BHJP
B65D 90/22 20060101ALI20200203BHJP
E04H 7/14 20060101ALI20200203BHJP
E04H 9/02 20060101ALI20200203BHJP
【ＦＩ】
B65D90/12 D
B65D90/22 D
E04H7/14
E04H9/02 311
【請求項の数】6
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2015-167551(P2015-167551)
(22)【出願日】2015年8月27日
(65)【公開番号】特開2017-43387(P2017-43387A)
(43)【公開日】2017年3月2日
【審査請求日】2018年8月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】000147729
【氏名又は名称】株式会社石井鐵工所
(72)【発明者】
【氏名】石井 宏治
(72)【発明者】
【氏名】吉川 修永
(72)【発明者】
【氏名】寺尾 達朗
【審査官】
宮崎 基樹
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−１８４０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１８０７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１６００２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１０４２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１１／０２３２２２１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６５Ｄ ８８／００−９０／６６
Ｅ０４Ｈ ７／１４
Ｅ０４Ｈ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
球形タンクの球殻体を支持する既設の支柱間に設けられているＸ字状に交差する既設のタイロッドブレースの全体にわたってその外表面から間隙を設けて、長手方向に沿って複数に分割した新規の半割り円筒管同士の長手継手部に帯板状の裏当板を設けて溶接し、かつ前記新規の半割り円筒管の円周方向に沿った周継手部に半短管状の裏当リングを設けて溶接して一体形成した新規の円筒ブレースにて被覆形成し、前記新規の円筒ブレースは、少なくとも前記球形タンクの既設のタイロッドブレースの交差箇所を被覆する交差部と、前記球形タンクの支柱のガセットプレートに差込みかつ前記新規の円筒ブレースの中心が支柱の中心と同じとなる位置に差込溝を設けた支柱取付部とで構成することを特徴とする球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造。
【請求項2】
前記新規の円筒ブレースは、地震時に前記新規の円筒ブレースの断面に発生する応力が耐震設計基準に適合する材質、外径及び肉厚を有する鋼管材で形成するとともに、当該脚部耐震補強構造の耐震設計評価は前記新規の円筒ブレースのみで評価することを特徴とする請求項１記載の球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造。
【請求項3】
前記新規の円筒ブレースの交差部は、該交差部の一方向の新規の円筒ブレースの中央に前記既設のタイロッドブレースを挿通する切り欠きを設け、交差する他の二方向の新規の円筒ブレースを前記一方向の新規の円筒ブレースの中央部に溶接で接続し一体化して形成することを特徴とする請求項１又は２記載の球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造。
【請求項4】
前記既設のタイロッドブレースと前記新規の円筒ブレースとの間隙に、該間隙の間隔を保持し組立精度を向上させる半円又は略半円板状のガイドプレートを設け、該ガイドプレートは相互を突き合わせて円板状にした際に前記既設のタイロッドブレースを挿通する穴を形成し、当該穴は、前記新規の円筒ブレース内の前記既設のタイロッドブレースの水平及び鉛直方向の中心位置からの離隔距離及び撓みの距離を超える間隙を有し、前記既設のタイロッドブレースを前記新規の円筒ブレースで被覆形成した際に前記ガイドプレートと前記既設のタイロッドブレースが干渉しないように形成することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造。
【請求項5】
前記ガイドプレートは、前記新規の円筒ブレース内の長手方向の取付位置毎に前記穴の位置を変更し、当該ガイドプレートの穴は、前記既設のタイロッドブレースの撓み分だけ前記ガイドプレートの中心部から鉛直方向離れた位置に設けることを特徴とする請求項４記載の球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造。
【請求項6】
前記新規の円筒ブレース内に、前記既設のタイロッドブレースを固定するＵボルトと該Ｕボルトを取付ける取付材を設け、当該Ｕボルトの取付材は前記既設のタイロッドブレースの外表面と一部が接触する位置に設けるとともにＵボルト取付用の長穴を備え、前記既設のタイロッドブレースの撓み分だけ前記新規の円筒ブレース中心部から鉛直方向離れた位置で前記ＵボルトとＵボルト取付材で前記既設のタイロッドブレースを固定することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、タイロッドブレースを有する球形タンクの脚部耐震補強構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
タイロッドブレース７を有する球形タンク１は、図１４のごとく球殻体３を脚部構造２で支持している。この脚部構造２は、基礎５と、この基礎５上に立設した支柱６と、この支柱６を球殻体３に接続する接続部４と、支柱６、６の相互間に傾斜しＸ字状に交差させて設けたタイロッドブレース７とで形成されている。
【0003】
球形タンク脚部のパイプブレースに関する従来技術には、例えば本出願人による特許文献１の特許第５１６４０１２号「球形タンクの脚部耐震補強構造」がある。この発明は、球形タンクの球殻体を支持する既設脚部の支持部、接続部、パイプブレースの外周全体に半割り円筒管よりなる新規の円筒支持部材及び新規の円筒ブレースを被覆し、溶接で一体形成する球形タンクの脚部耐震補強構造であり、既設の支持部と新規の円筒支持部材との間隙、及び既設のパイプブレースと新規の円筒ブレースとの間隙のそれぞれに、該間隙の間隔を保持し、組立精度を向上させる半円板状のガイドリングを設ける構造に関するものである。
【0004】
また、特許文献２の特開２０１４−６１９２１号「球面タンクの耐震補強方法及び耐震補強構造」があり、この発明は、交差ブレースとの間に間隙を設けて縦割り鋼管によって覆い、該縦割り鋼管同士の端部の突合せ部分を溶接し、交差ブレース外周と縦割り鋼管との間隙にコンクリート又はモルタルを充填することにより、ブレースの座屈に対する補強を行う球面タンクの耐震補強構造に関するものである。
【0005】
さらに、本出願人による特許文献３の特開２０１３−１５４９３２号「球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造」の発明は、球形タンクの球殻体を支持する支柱間に傾斜して設けるパイプブレースの交差部の一方のパイプブレースの中央に、八角形の補強用接続プレートを差込んで溶接固着し、交差する他の二方向のパイプブレースをこの補強用接続プレートに差込んで溶接固着して一体に形成し、従来構造よりも剛性を高め、地震に対する安全性を向上させた球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造に関するものである。
【0006】
さらにまた、本出願人による特許文献４の特開平１０−２９９１７４号「ブレーシング」がある。この発明は、球形タンク等の隣接する支柱間のＸ字のタイロッドの立体交差部に緩衝材を設けることにより、当該立体交差部が地震や強風の振動で摩擦や損傷、衝撃音の発生、外観の悪化などを生じないようにする球形タンクのタイロッドブレースの交差部の構造に関するものである。【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第５１６４０１２号公報
【特許文献2】特開２０１４−６１９２１号公報
【特許文献3】特開２０１３−１５４９３２号公報
【特許文献4】特開平１０−２９９１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
図１４のタイロッドブレース７を有する球形タンク１を補強して耐震性を高めることを目的として、新規のタイロッドブレースに交換する耐震補強工事が行われることがあるが、最新の耐震設計基準を満足するために、より太径のタイロッドブレースを使用して断面性能を向上するか、より強度の高い鋼材によるタイロッドブレースを使用するか、或いは同じ支柱間に複数のタイロッドブレースを設置する必要が生じることがあり、材料の調達や施工に手間を要していた。既設のタイロッドブレース７を撤去して新規のタイロッドブレースに交換する耐震補強工事では、既設のタイロッドブレース７を撤去した脚部構造２の耐震強度が低下するため、既設のタイロッブレース７の撤去中に地震が発生した場合には、支持構造部が損傷し、球形タンクが倒壊するリスクが高かった。また、既設のタイロッドブレース７を撤去する工程に労力と時間を要していた。
タイロッドブレース７の交差部は、強風に伴う振動による摩擦や衝突で摩耗や損傷が進み、強度の低下や外観の悪化を招く恐れがあった。
【0009】
特許文献１の特許第５１６４０１２号「球形タンクの脚部耐震補強構造」の発明は、球形タンクの既設ブレースを新規の半割り円筒管で被覆し、新規の円筒ブレースと既設のパイプブレースとの間に間隔を保持する半割りのガイドリングを設ける耐震補強構造であるが、タイロッドブレースを新規の半割り円筒管で被覆する構造ではなく、ガイドリングの構造もタイロッドブレースの取付位置や撓みを考慮したものではない。
【0010】
特許文献２の特開２０１４−６１９２１号「球面タンクの耐震補強方法及び耐震補強構造」の発明は、交差ブレースの圧縮荷重に対する強度を向上させるために交差ブレースを縦割り鋼管で被覆し、相互の間隙にコンクリート又はモルタルを充填するパイプブレースの構造に関するものであり、タイロッドブレースに縦割り鋼管を被覆する場合のパイプブレース交差部の耐震補強構造やガイドプレートの構造に関するものではない。
【0011】
特許文献３の特開２０１３−１５４９３２号「球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造」の発明は、球形タンク脚部のパイプブレース交差部の耐震強度を増す構造に関するものであるが、八角形の補強用接続プレートを新規の中空のパイプブレース交差部に差し込む構造であり、タイロッドブレースの上から被覆したパイプブレースの交差部を補強する構造ではない。
【0012】
特許文献４の特開平１０−２９９１７４号「ブレーシング」の発明は、タイロッドブレース相互が地震や強風等により摩擦や衝突等しないようにする構造であるが、タイロッドブレースの交差部又は全周に合成ゴム材や合成樹脂材等で形成された緩衝材を設ける構造であり、タイロッドブレースに強度部材である半割りパイプ材を被覆する耐震補強構造に関するものではない。
【0013】
この発明は上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、タイロッドブレースを有する球形タンク支持構造物の耐震補強において、工事中に既存の耐震強度を低下させることのない球形タンクの脚部耐震補強構造を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0014】
請求項１の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、球形タンクの球殻体を支持する既設の支柱間に設けられているＸ字状に交差する既設のタイロッドブレースの全体にわたってその外表面から間隙を設けて、長手方向に沿って複数に分割した新規の半割り円筒管同士の長手継手部に帯板状の裏当板を設けて溶接し、かつ前記新規の半割り円筒管の円周方向に沿った周継手部に半短管状の裏当リングを設けて溶接して一体形成した新規の円筒ブレースにて被覆形成し、前記新規の円筒ブレースは、少なくとも前記球形タンクの既設のタイロッドブレースの交差箇所を被覆する交差部と、前記球形タンクの支柱のガセットプレートに差込みかつ前記新規の円筒ブレースの中心が支柱の中心と同じとなる位置に差込溝を設けた支柱取付部とで構成することを特徴とする。【0015】
請求項２の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１記載の新規の円筒ブレースを、地震時に前記新規の円筒ブレースの断面に発生する応力が耐震設計基準に適合する材質、外径及び肉厚を有する鋼管材で形成するとともに、当該脚部耐震補強構造の耐震設計評価は前記新規の円筒ブレースのみで評価することを特徴とする。【0016】
請求項３の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１又は２記載の新規の円筒ブレースの交差部において、該交差部の一方向の新規の円筒ブレースの中央に前記既設のタイロッドブレースを挿通する切り欠きを設け、交差する他の二方向の新規の円筒ブレースを前記一方向の新規の円筒ブレースの中央部に溶接で接続し一体化して形成することを特徴とする。【0017】
請求項４の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１乃至３いずれか一項に記載の既設のタイロッドブレースと前記新規の円筒ブレースとの間隙に、該間隙の間隔を保持し組立精度を向上させる半円又は略半円板状のガイドプレートを設け、該ガイドプレートは相互を突き合わせて円板状にした際に前記既設のタイロッドブレースを挿通する穴を形成し、当該穴は、前記新規の円筒ブレース内の前記既設のタイロッドブレースの水平及び鉛直方向の中心位置からの離隔距離及び撓みの距離を超える間隙を有し、前記既設のタイロッドブレースを前記新規の円筒ブレースで被覆形成した際に前記ガイドプレートと前記既設のタイロッドブレースが干渉しないように形成することを特徴とする。【0018】
請求項５の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項４記載のガイドプレートにおいて、前記新規の円筒ブレース内の長手方向の取付位置毎に前記穴の位置を変更し、当該ガイドプレートの穴は、前記既設のタイロッドブレースの撓み分だけ前記ガイドプレートの中心部から鉛直方向離れた位置に設けることを特徴とする。【0019】
請求項６の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１乃至３いずれか一項に記載の新規の円筒ブレース内に、前記既設のタイロッドブレースを固定するＵボルトと該Ｕボルトを取付ける取付材を設け、当該Ｕボルトの取付材は前記既設のタイロッドブレースの外表面と一部が接触する位置に設けるとともにＵボルト取付用の長穴を備え、前記既設のタイロッドブレースの撓み分だけ前記新規の円筒ブレース中心部から鉛直方向離れた位置で前記ＵボルトとＵボルト取付材で前記既設のタイロッドブレースを固定することを特徴とする。【発明の効果】
【0020】
請求項１の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、球形タンクの球殻体を支持する既設の支柱間に設けられているＸ字状に交差する既設のタイロッドブレースの全体にわたってその外表面から間隙を設けて、長手方向に沿って複数に分割した新規の半割り円筒管同士の長手継手部に帯板状の裏当板を設けて溶接し、かつ前記新規の半割り円筒管の円周方向に沿った周継手部に半短管状の裏当リングを設けて溶接して一体形成した新規の円筒ブレースにて被覆形成し、前記新規の円筒ブレースは、少なくとも前記球形タンクの既設のタイロッドブレースの交差箇所を被覆する交差部と、前記球形タンクの支柱のガセットプレートに差込みかつ前記新規の円筒ブレースの中心が支柱の中心と同じとなる位置に差込溝を設けた支柱取付部とで構成するので、この新規の円筒ブレースは、複数の構成部材に分割することにより、重量と長さが低減され、現場での調整や組立てが容易となり、かつ複数箇所での施工が可能であって、現場施工の効率化が図れる。また、複数の構成部材に分割することにより、地震時に各構成部材に作用する応力に応じて、各構成部材毎に適切な鋼管材を使用して補強することが可能となり、鋼材費をコストダウンすることが可能となる。
既設のタイロッドブレースを撤去することなく、既設のタイロッドブレースの上から新規の円筒ブレースを被覆して耐震補強する構造であることから、撤去工事に掛かる費用や労力が削減でき、工期を短縮することが可能である。また、既設のタイロッドブレースを撤去しないので、工事施工中であっても既存の耐震強度を維持することが可能であり、万が一施工中に地震が発生した場合にあっても球形タンクが損傷するリスクを抑えることができる。
既設のタイロッドブレースは、球形タンクの支柱間において２本のブレースがＸ字状に交差している構造であり、当該既設のタイロッドブレースを新規の円筒ブレースで被覆することにより、強風により既設のタイロッドブレース交差部近傍が当接し擦れることによる摩耗等を抑制することが可能となる。
新規の円筒ブレースの支柱取付部は、取付時に新規の円筒ブレースと支柱の中心が一致するように差込溝を設けているので、既設の支柱に対して中心がずれることなく新規の円筒ブレースを設けることが可能である。
【0021】
請求項２の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１記載の新規の円筒ブレースを、地震時に前記新規の円筒ブレースの断面に発生する応力が耐震設計基準に適合する材質、外径及び肉厚を有する鋼管材で形成するとともに、当該脚部耐震補強構造の耐震設計評価は前記新規の円筒ブレースのみで評価するので、新規の円筒ブレースを被覆した球形タンクの脚部構造は、新規の円筒ブレースの強度に当該新規の円筒ブレース内の既設のタイロッドブレースの強度が付加されるため、従来の脚部構造と比較して地震動が作用した場合の損傷や破壊等のリスクが低くなり、球形タンクが倒壊することを抑制することが可能となる。
【0022】
請求項３の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１又は２記載の新規の円筒ブレースの交差部において、該交差部の一方向の新規の円筒ブレースの中央に前記既設のタイロッドブレースを挿通する切り欠きを設け、交差する他の二方向の新規の円筒ブレースを前記一方向の新規の円筒ブレースの中央部に溶接で接続し一体化して形成するので、従来の円筒ブレースの交差部と異なり、一方向の新規の円筒ブレースの中央部に他の二方向の新規の円筒ブレースを挿入するための大口径の穴を設ける必要がなく、一方向の新規の円筒ブレースの加工が既設のタイロッドブレースを挿通するための小さい切り欠きを設ける程度で済むため、新規の円筒ブレース交差部の製作に掛かる時間やコストを削減することが可能である。
【0023】
請求項４の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１乃至３いずれか一項に記載の既設のタイロッドブレースと前記新規の円筒ブレースとの間隙に、該間隙の間隔を保持し組立精度を向上させる半円又は略半円板状のガイドプレートを設け、該ガイドプレートは相互を突き合わせて円板状にした際に前記既設のタイロッドブレースを挿通する穴を形成し、当該穴は、前記新規の円筒ブレース内の前記既設のタイロッドブレースの水平及び鉛直方向の中心位置からの離隔距離及び撓みの距離を超える間隙を有し、前記既設のタイロッドブレースを前記新規の円筒ブレースで被覆形成した際に前記ガイドプレートと前記既設のタイロッドブレースが干渉しないように形成するので、新規の円筒ブレースを既設のタイロッドブレースに被覆する際の位置合わせが容易となり、新規の円筒ブレースを支柱の中心に合わせて取付けることが可能となる。現場で既設のブレースの形状に沿わせて前記新規の半割り円筒部材を取付ける際に、既設部材に合わせ易く中心がずれることなく組立てが容易にできるため、作業効率良く耐震補強工事を行うことが可能である。
また、前記ガイドプレートは、工場で予め新規の円筒ブレースの各半割り円筒部材に取付けることにより、捩れの防止が図られ正確な半割り円筒形状を確保し、運送時や組立時に形状維持をすることが可能である。
さらに、ガイドプレートは、片方のガイドプレートの略半円板を新規の円筒ブレースの半割り管の周継手の端部より突出させ、片方のガイドプレートの略半円板を新規の円筒ブレースの半割り管の周継手の端部より埋没させて、相互を凹凸関係とすることにより、既設のタイロッドブレースを被覆する新規の円筒ブレースの半割り管相互の位置合わせや仮組みが容易となる。
【0024】
請求項５の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項４記載のガイドプレートにおいて、前記新規の円筒ブレース内の長手方向の取付位置毎に前記穴の位置を変更し、当該ガイドプレートの穴は、前記既設のタイロッドブレースの撓み分だけ前記ガイドプレートの中心部から鉛直方向離れた位置に設けるので、既設のタイロッドブレースをガイドプレートと干渉させることなく、新規の円筒ブレースで被覆することが可能である。
【0025】
請求項６の発明に係る球形タンクの円筒ブレースとタイロッドブレースからなる脚部耐震補強構造は、請求項１乃至３いずれか一項に記載の新規の円筒ブレース内に、前記既設のタイロッドブレースを固定するＵボルトと該Ｕボルトを取付ける取付材を設け、当該Ｕボルトの取付材は前記既設のタイロッドブレースの外表面と一部が接触する位置に設けるとともにＵボルト取付用の長穴を備え、前記既設のタイロッドブレースの撓み分だけ前記新規の円筒ブレース中心部から鉛直方向離れた位置で前記ＵボルトとＵボルト取付材で前記既設のタイロッドブレースを固定するので、新規の円筒ブレースを既設のタイロッドブレースに被覆する際の位置合わせが容易となり、新規の円筒ブレースを球形タンクの支柱上下部に中心がずれることなく取付けることが可能となり、作業効率良く耐震補強工事を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】この発明に係る球形タンク脚部の耐震補強構造で既設のタイロッドブレースに新規の円筒ブレースを被覆した場合の全体説明図である。
【図3】新規の円筒ブレースの構成部材と各構成部材を既設のタイロッドブレースへ被覆する手順の事例を示す説明図である。
【図4】新規の円筒ブレースの交差部の詳細構造の事例を示す説明図である。
【図5】新規の円筒ブレースの支柱取付部の詳細構造の事例を示す説明図である。
【図6】新規の円筒ブレースの中間取付部の詳細構造の事例を示す説明図である。
【図11】交差部と交差部以外の新規の円筒ブレースの断面の寸法の事例を示す説明図である。
【図12】新規の円筒ブレースの交差部の構造の事例を示す分解斜視説明図である。
【図13】新規の円筒ブレースの交差部の組立後の詳細構造の事例を示す説明図である。
【図14】従来のタイロッドブレースを有する球形タンクの全体側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
この発明に係る球形タンク脚部の耐震補強構造の実施形態について、図１乃至図１３を参照しながら説明する。図１乃至図１３にわたって同一の用語には同一の符号を使用し、各符号の説明は一部を省略している。この実施形態は、タイロッドブレースを有する球形タンクの脚部の耐震補強に適用する。
球殻体３を接続部４で支持する支柱６の数は、球形タンク１の規模に応じて増設する。
本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記の構成要素の省略または付加、構成要素の形状等の実施形態の変更を加えることが出来るのはもちろんである。なお、図は概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。
【0028】
図１は、この発明に係る球形タンク脚部の耐震補強構造の実施形態として球形タンクの既設のタイロッドブレースに新規の円筒ブレースを被覆する事例を示す。球形タンク１は、球殻体３を脚部構造２で支持している。
この脚部構造２は、基礎５と、この基礎５に立設して球殻体３を支持する地面に対して垂直な支柱６と、この支柱６を球殻体３に接続する接続部４と、支柱６、６の相互間に傾斜しＸ字状に交差させて設けたタイロッドブレース７とで形成されている。
この既設のタイロッドブレース７の全体を覆う形で新規の円筒ブレース８を被覆し溶接で一体形成し、耐震補強構造とする。
【0029】
図２は、図１の球形タンク脚部の耐震補強構造の詳細構造を示す説明図である。新規の円筒ブレース８を既設のタイロッドブレース７の全体に被覆し溶接で一体形成し、耐震補強構造とする。
この新規の円筒ブレース８は、図２に示す通り、８ａ、８ｂ、８ｃのように複数に分割することにより、重量と長さが低減され、現場での調整が容易や組立てが容易となり、かつ複数箇所での施工が可能であって、現場施工の効率化が図れる。また、複数の構成部材に分割することにより、地震時に各構成部材に作用する応力に応じて、各構成部材毎に適切な肉厚の鋼管材を使用して補強することが可能となり、新規の円筒ブレース８全体を、地震時に引張力と圧縮力が同時に作用して最大応力が生ずる交差部の必要な肉厚に合わせた均一な肉厚で補強する場合と比較し、鋼材費をコストダウンすることが可能となる。
既設のタイロッドブレース７を撤去しないので、工事施工中の既存の耐震強度を維持することが可能であり、万が一施工中に地震が発生した場合にあっても球形タンク１が損傷するリスクを抑えることができる。また、既設のタイロッドブレース７を撤去することなく、既設のタイロッドブレース７の上から新規の円筒ブレース８を被覆して耐震補強する構造であることから、撤去工事に掛かる費用や労力が削減でき、工期を短縮することが可能である。
また、既設のタイロッドブレース７は、球形タンク１の支柱６、６間において２本のブレースがＸ字状に交差している構造であり、当該既設のタイロッドブレース７を新規の円筒ブレース８で被覆することにより、強風に伴う振動で既設のタイロッドブレース交差部近傍が当接し擦れることによる摩耗等を抑制することが可能となる。
【0030】
図３は、新規の円筒ブレース８の構成部材と各構成部材を既設のタイロッドブレース７へ被覆する手順の事例を示す説明図である。図３は、新規の円筒ブレース８を、球形タンク１の既設のタイロッドブレース７の中心部を被覆する交差部８ａと、支柱６上下部を被覆する支柱取付部８ｃ及び当該交差部８ａと支柱取付部８ｃの間に位置する中間取付部８ｂとで構成した事例を示す。なお、新規の円筒ブレース８は、全体の長さに応じて、前記中間取付部８ｂを複数設けるか、或いは省略して前記交差部８ａと支柱取付部８ｃのみで形成しても良い。
図３の事例では、球形タンク１の既設のタイロッドブレース７の交差部に新規の円筒ブレース８の交差部８ａを被覆した（ステップ１）のち、球形タンク１の支柱６上下部に支柱取付部８ｃを被覆する（ステップ２）。そのあと、交差部８ａ端部と支柱取付部８ｃ端部間の距離を測定し、その距離に合わせて中間取付部８ｂを切断及び開先加工して長さ及び形状を調整し、当該中間取付部８ｂを交差部８ａ端部と支柱取付部８ｃ端部間に取付ける（ステップ３）。
【0031】
図４は、新規の円筒ブレース８の交差部８ａの詳細構造の事例を示す説明図であり、下図は交差部８ａの正面図、上図はＣ-Ｃの断面図である。図４の交差部８ａは、球形タンク１の既設のタイロッドブレース７の交差部を被覆する半割り鋼管で構成し、溶接１７で相互を接合して円筒形状とする。当該交差部８ａは、傾斜する一方向の新規の円筒ブレース８ａ１に対して、交差して接続する他の二方向の新規の円筒ブレース８ａ２、８ａ２の端縁を溶接１７で固着して剛性を高め、一体化構造とする。
【0032】
図５は、新規の円筒ブレース８の支柱取付部８ｃの詳細構造の事例を示す説明図であり、下図は支柱取付部８ｃの正面図、中央図は支柱取付部８ｃの平面図、上図はＤ-Ｄの断面図である。図５の支柱取付部８ｃは、球形タンク１の支柱６のガセットプレート１９へ取付ける半割り短管で構成し、溶接１７で相互を接合して円筒形状とする。当該支柱取付部８ｃは、施工時に支柱６と新規の円筒ブレース８の中心が一致するように、新規の円筒ブレース８の支柱取付部８ｃに差込溝１２を開口しておき、この差込溝１２をガセットプレート１９に差込んで先端縁を支柱６の側面に溶着し、この差込み部の周縁を溶接し、球形タンク１の支柱６へ取付ける。
新規の円筒ブレース８の支柱取付部８ｃの差込溝１２を支柱６のガセットプレート１９に差込んで周縁を溶接しているため、十分な接続強度を有しており、支柱６との溶着部やその近傍の破損を抑制することが可能である。
【0033】
図６は、新規の円筒ブレース８の中間取付部８ｂの詳細構造の事例を示す説明図であり、下図は中間取付部８ｂの平面図、上図はＥ-Ｅの断面図である。前記中間取付部８ｂは、半割り短管で構成し、溶接１７で相互を接合して円筒形状とする。当該中間取付部８ｂは、前記の交差部８ａ端部と支柱取付部８ｃ端部との間に設け、溶接で一体形成することにより、既設のタイロッドブレース７を被覆する。また、９,９は半割りの円板リング状のガイドプレートを示しており、裏当板１４,１４が当る部位に切り欠き部を有し、既設のタイロッドブレース７を挿通する部分に穴１０を有している。なお、図６の中間取付部８ｂは、新規の円筒ブレース８の全体の長さに応じて、単数或いは複数設けることができ、省略することも可能である。【0034】
図７は、新規の円筒ブレースの長手方向及び周方向の継手部及びガイドプレートの構造の事例であり、図２のＢ部を示す分解斜視説明図である。図４から図７に示すように、半割り円筒の長手方向に沿った縦継手部に帯板状の裏当板１４、１４を設け、半割り円筒の両端縁の円周方向に沿った周継手部に半短管状の裏当リング１３、１３を設ける。
また、既設のタイロッドブレース７と新規の円筒ブレース８との間隙に、所定間隔を保持し組立精度を向上させるガイドプレート９と既設のタイロッドブレース７を挿通する穴１０を設ける。
【0035】
このように、半割り円筒の長手継手部に帯板状の裏当板１４，１４を設け、半割り円筒の円周継手部に半短管状の裏当リング１３，１３を設けることにより、新規の円筒ブレース８の継手部は、位置合せが適正となり確りした溶接１７を行うことができる。また、これらの裏当リング１３や裏当板１４は、予め工場で新規の円筒ブレース８の継手部に取付けることにより、現場での組立て時に仮組みが容易となり、継手部の確実な位置合わせを行うことができる。
このように、裏当リング１３や裏当板１４を設けることにより、継手部の寸法設定と精度が向上し完全な溶接ができるため適正な接続構造が得られる。
【0036】
図８は、既設のタイロッドブレースと新規の円筒ブレースとの間隙に設けるガイドプレートの実施形態例であり、図２のＡ-Ａ断面を示す説明図である。図８は、新規の円筒ブレース８と既設のタイロッドブレース７との間に施工時の組立精度や間隔を保持するためのガイドプレート９を設ける事例を示している。当該ガイドプレート９は、半円板状９ａ又は略半円板状９ｂとし、当該２つのガイドプレート９、９を突き合せた際に、既設のタイロッドブレース７を挿通する穴１０を有するように形成する。新規の円筒ブレース８と既設のタイロッドブレース７との間隙に設けるガイドプレート９の穴１０の大きさや形状、位置等は、新規の円筒ブレース８内の各ガイドプレート９を取付ける位置や既設のタイロッドブレース７の外径や撓みの程度等に応じて調整する。
図８の（ａ）〜（ｅ）は、ガイドプレート９及び穴１０の構造と組合せの事例を示している。
（ａ）は、半円板状のガイドプレート９ａ、９ａの内、片方のガイドプレート９ａのみに半楕円状の穴１０ａを設ける事例である。この（ａ）の構造は、例えば既設のタイロッドブレース７の取付位置が明確であり、撓みがほとんどない場合に採用する。
（ｂ）は、半円板状のガイドプレート９ａ、９ａの内、片方のガイドプレート９ａのみに半径が既設のタイロッドブレース７より大きい半円状の穴１０ｂを設ける事例である。この（ｂ）の構造は、例えば既設のタイロッドブレース７の水平方向の取付位置は明確であるが、既設のタイロッドブレース７に撓んでいる箇所があり、当該既設のタイロッドブレース７の撓んでいる箇所とガイドプレート９ａとの干渉を避けるために、穴１０ｂの鉛直方向に間隙を設ける必要がある場合に採用する。
（ｃ）は、半円板状のガイドプレート９ａ、９ａの両方に切り欠きを設け、ガイドプレート９ａ、９ａ相互を突き合わせた際にガイドプレート９の中央部に楕円状の長穴１０ｃが形成されるようにする事例である。この（ｃ）の構造は、例えば既設のタイロッドブレース７の水平方向の取付位置が明確でなく、既設のタイロッドブレース７に撓んでいる箇所がほとんどない場合に、当該既設のタイロッドブレース７とガイドプレート９ａとの干渉を避けるために、穴１０ｃの水平方向に間隙を設ける必要がある場合に採用する。
（ｄ）は、半円板状のガイドプレート９ａ、９ａの両方に切り欠きを設け、ガイドプレート９ａ、９ａ相互を突き合わせた際にガイドプレート９の中央部に大きい円状の穴１０ｄが形成されるようにする。この（ｄ）の構造は、例えば既設のタイロッドブレース７の鉛直及び水平方向の取付位置が明確でなく、既設のタイロッドブレース７に撓んでいる箇所がある場合に、当該既設のタイロッドブレース７の撓んでいる箇所とガイドプレート９ａとの干渉を避けるために、穴１０ｄの水平及び鉛直方向に間隙を設ける必要がある場合に採用する。
（ｅ）は、異なる形状の略半円板状のガイドプレート９ｂ、９ｂの内、片方のガイドプレート９ｂのみに半楕円状の穴１０ａを設ける事例である。この（ｅ）の構造は、例えば既設のタイロッドブレース７の水平方向の取付位置が明確でなく、既設のタイロッドブレース７に撓んでいる箇所がない場合に、既設のタイロッドブレース７とガイドプレート９ｂとの干渉を避けるために、穴１０ａの水平方向に若干の間隙を設ける必要がある場合に採用する。
また、この（ｅ）のガイドプレート９ｂ、９ｂは、片方のガイドプレート９ｂの略半円板を新規の円筒ブレース８の半割り管の周継手の端部より突出させ、もう片方のガイドプレート９ｂの略半円板を新規の円筒ブレース８の半割り管の周継手の端部より埋没させて、相互を凹凸関係とすることにより、既設のタイロッドブレース７を被覆する新規の円筒ブレース８の半割り管相互の位置合わせや仮組みが容易となる。
【0037】
既設のタイロッドブレース７は、支柱６に設けられたガセットプレート１９にピン構造の取付具を設けて連結されており、図８に示すガイドプレート９と穴１０の構造を採用することにより、新規の円筒ブレース８を既設のタイロッドブレース７に被覆する際の位置合わせが容易で、新規の円筒ブレース８を支柱６の中心に合わせて取付けることが可能となる。既設のタイロッドブレース７と新規の円筒ブレース８との間隙に、所定間隔を保持し組立精度を向上させる半円板状又は略半円板状のガイドプレート９を設けるので、現場で既設のブレースの形状に沿わせて前記新規の半割り円筒部材を取付ける際に、既設部材に合わせ易く中心がずれることなく組立てが容易にできるため、作業効率良く耐震補強工事を行うことが可能である。
また、このガイドプレート９は、工場で予め新規の円筒ブレース８の各半割り円筒部材に取付けることにより、捩れの防止が図られ正確な半割り円筒形状を確保し、運送時や組立時に形状維持をすることが可能である。
【0038】
図９は、既設のタイロッドブレース７と新規の円筒ブレース８との間隙に設けるガイドプレート９の第２実施形態例であり、図２のＡ-Ａ断面を示す説明図である。 球形タンク１の既設のタイロッドブレース７の撓みが生じている箇所とガイドプレート９との干渉を避けるため、新規の円筒ブレース８内の既設のタイロッドブレース７の撓みがない部分に設けるガイドプレート９については、穴１０を鉛直中心部に開け、撓みが大きい位置に設けるガイドプレート９については、その撓み量に応じて穴１０の鉛直方向の位置を変更する。既設のタイロッドブレース７の撓み量は、現場での計測や撓みの計算等によって算出する。なお、図９は、半円板状のガイドプレート９ａが半楕円状の穴１０ａを有す事例を示している。 図９は、既設のタイロッドブレース７の撓みがブレースの交差部近傍で最大となっている事例を示している。図９の（イ）、（ロ）は、図２に示す球形タンク１の新規の円筒ブレース８内に設けるガイドプレート９の構造の事例を示している。（ロ）の位置の既設のタイロッドブレース７は、（イ）の位置と比べて撓み量δが大きいため、それに伴ってガイドプレート９の穴１０をその撓み量δ分中心から離隔した位置とする。【0039】
図８のガイドプレート９の穴１０の形状の変更、或いは図９のガイドプレート９の穴１０の位置の変更は、既設のタイロッドブレースの取付位置や撓みの状況等に応じて、どちらか一方或いは両方を採用する。【0040】
図１０は、既設のタイロッドブレース７と新規の円筒ブレース８との間隙に設けるＵボルト１５とＵボルト取付材１６の実施形態例であり、図２のＡ-Ａ断面を示す説明図である。図１０の（ｆ）又は（ｇ）は、片方の半割り管にＵボルト１５の取付板１６ａ又は形鋼材１６ｂを溶接等で固定し、既設のタイロッドブレース７を前記取付材１６に沿わせて設置したのち、Ｕボルト１５で既設のタイロッドブレース７を取付材１６に固定する。
前記の取付板１６ａは、新規の円筒ブレース８の内径と同等の幅を有す板とし、その厚さと長さについては特に規定しないが、新規の円筒ブレース８の中間取付部８ｂ等の各構成部材の長さと同等の長さを有す板を各構成部材毎に設けるか、或いは短い取付板１６ａを新規の円筒ブレース８内にガイドプレート９のように一定の間隔で設けるようにしても良い。また、形鋼材１６ｂの形状については特に規定しないが、新規の円筒ブレース８の内径と同等の長さを有す形鋼材を使用する。
図１０のＵボルト１５の取付穴１１の形状や大きさは、新規の円筒ブレース８内の既設のタイロッドブレース７の鉛直及び水平方向の取付位置や既設のタイロッドブレース７の緊張状態に応じて固定位置を調整することが可能な長穴等とし、Ｕボルト１５の固定位置を調整可能とする。
前記のＵボルト１５やＵボルト取付材１６を使用することにより、新規の円筒ブレース８を既設のタイロッドブレース７に被覆する際の位置合わせが容易となり、新規の円筒ブレース８を球形タンク１の支柱６上下部に中心がずれることなく取付けることが可能となり、作業効率良く耐震補強工事を行うことが可能である。
【0041】
図１１は、新規の円筒ブレースの交差部と交差部以外の新規の円筒ブレースの断面の寸法の事例を示す説明図である。（ａ）は新規の円筒ブレース８の交差部８ａの断面図、（ｂ）は交差部８ａ以外の新規の円筒ブレース８ｂ、８ｃの断面図を示す。新規の円筒ブレース８ａ（８ｂ,８ｃ）の鋼管材については、地震時に新規の円筒ブレース８ａ（８ｂ,８ｃ）の断面に作用する応力が耐震設計基準に適合する材質、外径Ｄ１（Ｄ２）及び肉厚ｔ１（ｔ２）のものを選定し、使用する。また、新規の円筒ブレース８と既設のタイロッドブレース７からなる脚部耐震補強構造の耐震設計評価に既設のタイロッドブレース７は含めず、新規の円筒ブレース８のみで評価する。
新規の円筒ブレース８ａ（８ｂ,８ｃ）は、既設のタイロッドブレース７の強度を含めない条件で耐震設計基準の評価を行い、その評価を満足する鋼管材を選定して使用するが、新規の円筒ブレース８を既設のタイロッドブレース７に被覆した球形タンク１の脚部構造２は、新規の円筒ブレース８の強度に新規の円筒ブレース８内の既設のタイロッドブレース７の強度が付加されるため、従来の脚部構造２と比較して地震動が作用した場合の損傷や破壊等のリスクが低くなり、球形タンク１が倒壊することを抑制することが可能となる。
【0042】
図１１の前記交差部８ａは、（ａ）に示すように、交差部８ａの肉厚ｔ１を他の新規の円筒ブレース８ｂ、８ｃの肉厚ｔ２と比較して大きい値とする。新規の円筒ブレース８は、複数の構成部材に分割しているので、新規の円筒ブレース８の全体を、地震時に引張力と圧縮力が同時に作用して最大応力が生ずる交差部８ａの必要な肉厚ｔ１に合わせた均一な肉厚の鋼管材で施工する必要がなく、新規の円筒ブレース８全体の内、交差部８ａのみを厚肉化して補強することが可能となり、新規の円筒ブレース８全体を均一に厚肉化して補強する場合と比較して鋼材費をコストダウンすることが可能となる。
交差部８ａを前記構造とすることにより、該交差部８ａの耐震強度が向上し、地震の横揺れに対して強い球形タンク１の脚部耐震補強構造が得られる。
前記の交差部８ａの補強構造は、従来の貫通部を設けて補強用プレートを差し込む場合や鋼管材の中空内部に補強円板を設けて耐震補強する場合等と異なり、既設のタイロッドブレース７を撤去せずに施工することが可能であり、従来の交差部８ａの補強構造と比較して簡単な構造や施工により、最新の耐震設計基準に適合した構造とすることが可能である。
図１１は、新規の円筒ブレース８の交差部８ａと該交差部８ａ以外の新規の円筒ブレース８ｂ、８ｃの外径Ｄ１とＤ２を一致させる事例を示しているが、内径ｄ１とｄ２を一致させて施工することも可能である。
また、交差部８ａを更に補強する場合は、この交差部８ａの各外周コーナー部４箇所にガセットと呼ばれる三角形のプレート（図示せず）を設け、交差部８ａの各管壁の表面へ溶接固着し、耐震補強することが可能である。
【0043】
図１２は、新規の円筒ブレースの交差部の構造の事例を示す分解斜視説明図を示し、図１３はその組立後の詳細構造の事例を示す説明図である。交差部８ａは、傾斜する一方向の半割り管状の新規の円筒ブレース８ａ１と他の二方向の半割り管状の新規の円筒ブレース８ａ２, ８ａ２で構成され、各半割り管の突合せ部分を溶接１７で接合する。
前記交差部８ａは、傾斜する一方向の新規の円筒ブレース８ａ１の中央部に他の二方向の新規の円筒ブレース８ａ２, ８ａ２端部を溶接固着１７し、形成する。
また、前記一方向の新規の円筒ブレース８ａ１の中央に既設のタイロッドブレース７を挿通する切り欠き１８を設ける。
また、前記一方向の新規の円筒ブレース８ａ１及び他の二方向の新規の円筒ブレース８ａ２, ８ａ２の各半割り管内面には、既設のタイロッドブレース７を挿通する穴を有すガイドプレート９を取付ける。
【0044】
図１２、１３の交差部８ａの構造は、従来の円筒ブレースの交差部の構造と異なり、一方向の新規の円筒ブレース８ａ１の中央部に他の二方向の新規の円筒ブレース８ａ２,８ａ２を挿入する大口径の穴を設ける必要がなく、一方向の新規の円筒ブレース８ａ１の加工が既設のタイロッドブレース７を挿通するための小さい切り欠き１８を設ける程度で済むため、交差部８ａの製作に掛かる時間やコストを削減することが可能である。【0045】
なお、上記で示した新規の円筒ブレース８の構造や施工手順は事例であり、種々の構造や方法を採用することが可能である。【産業上の利用可能性】
【0046】
この発明に係る球形タンクの脚部耐震補強構造は、球形タンクのみならず、給水用の高架球形タンク、モニュメントなどのブレース構造の脚部の耐震補強や部分補修にも適用することができる。【符号の説明】
【0047】
１ 球形タンク ２ 脚部構造
３ 球殻体（球殻板）
４ 接続部
５ 基礎
６ 支柱
７ 既設のタイロッドブレース
８ 新規の円筒ブレース
８ａ 新規の円筒ブレース８の交差部
８ａ１ 交差部８ａの一方向の新規の円筒ブレース
８ａ２ 交差部８ａの他の二方向の新規の円筒ブレース
８ｂ 新規の円筒ブレース８の中間取付部
８ｃ 新規の円筒ブレース８の支柱取付部
９ ガイドプレート
９ａ 半円板状のガイドプレート
９ｂ 略半円板状のガイドプレート
１０ 穴
１０ａ 半楕円状の穴
１０ｂ 半円状の穴
１０ｃ 楕円状の穴
１０ｄ 円状の穴
１１ Ｕボルト取付材１６のＵボルト取付穴
１２ 差込溝
１３ 裏当リング
１４ 裏当板
１５ Ｕボルト
１６ Ｕボルト取付材
１６ａ Ｕボルト取付板
１６ｂ Ｕボルト取付形鋼材
１７ 溶接部
１８ 一方向の新規の円筒ブレース８ａ１の既設のタイロッドブレース７挿通用の切り欠き
１９ ガセットプレート
ｔ１ 新規の円筒ブレース８の交差部８ａの肉厚
ｄ１ 新規の円筒ブレース８の交差部８ａの内径
Ｄ１ 新規の円筒ブレース８の交差部８ａの外径
ｔ２ 交差部８ａ以外の新規の円筒ブレース８ｂ、８ｃの肉厚
ｄ２ 交差部８ａ以外の新規の円筒ブレース８ｂ、８ｃの内径
Ｄ２ 交差部８ａ以外の新規の円筒ブレース８ｂ、８ｃの外径
δ 既設のタイロッドブレース７の撓み量