タワー構築用ブロック
【課題】大型の主塔を構築する際に、特に運搬性、耐震性、耐風性を向上させることが可能なタワー構築用ブロックを提供する。
【解決手段】円周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネル20を、円周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成することにより、円筒状の断面形状からなるタワー状構造物1を構築する際に、鉛直方向に隣接するコンクリートパネル20間は、鉄筋又はPC鋼材で接続し、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間は、タワー内側から鋼製部材22で接続する。
【解決手段】円周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネル20を、円周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成することにより、円筒状の断面形状からなるタワー状構造物1を構築する際に、鉛直方向に隣接するコンクリートパネル20間は、鉄筋又はPC鋼材で接続し、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間は、タワー内側から鋼製部材22で接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、風力発電システムにおいて、風を受けるためのプロペラを支持する際に好適なタワー状構造物並びにその構築方法、ならびにこれを構成するタワー構築用ブロックに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球環境保全に関する取り組みが地球的規模で行われるようになり、それに伴って自然エネルギーを利用したクリーンな発電システムが注目されている。特に風力発電システムは、自然エネルギーを利用した発電システムの中でも商業的規模での実用化がすすんでいる発電システムであり、特に欧米等においては風力発電システムが大規模に実用化されている。
【0003】
このような現在実用化されている風力発電システムは、増速機を介して発電機が接続された回転軸の端部にプロペラを設け、風をプロペラで受けることにより、当該回転軸を回転させ、発電機にて発電させるプロペラ型のものが知られている。
【0004】
プロペラを支持するためのプロペラ支持部は、主塔基礎上に立設したタワー状構造物で構成され、かかるタワー状構造物の上端部でプロペラを支持している。このようなプロペラ支持部によれば、風力による転倒モーメント及び水平推力に耐えて、風車全体を安定に支持することが可能となる。
【0005】
ところで、このような風力発電用のプロペラを支持するためのタワー状構造物を現場で構築する場合には、かかる現場において大掛かりな施工設備を建設しなければならず、環境破壊も問題となっていた。また建設工事の工期の延長や工事コストが上昇してしまう点も問題となっていた。
【0006】
このため、従来において、運搬、施工できる最大長の範囲で周方向、或いは鉛直方向に分割してパーツを搬送し、現場で組み立て可能な風力発電施設用主塔が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1の開示技術では、例えば、図10に示すように、周方向に分割されたコンクリート要素110aと、鉛直方向に分割されたコンクリート要素110bをそれぞれ組み合わせて構成されており、基礎113の上に立設されることにより、風力発電施設用主塔110を構築する。そして、この風力発電施設用主塔110の頂部には、発電機を内蔵したプロペラ112を搭載する。図11は、この風力発電施設用主塔110の断面形状の一例を示している。分割されたコンクリート要素190の肉厚内には、シース191が円弧状に内蔵されている。また、シース191は、コンクリート要素190の内壁に開口した分岐管191aを有している。分岐管191aは、切断面192を跨ぐように配設されている。このため、シース191に挿通したPCケーブルをこの分岐管191aから引き出すことによって、各コンクリート要素を接続することが可能となる。
【0007】
また、パーツを組み合わせることにより構成する他の風力発電用のタワー状構造物としては、例えば特許文献2に示すように、コンクリート製筒型セグメントにプレストレスを導入する構成も提案されている。特に、この特許文献2の開示技術では、かかるコンクリート製筒型セグメントの接合面にキー部及びキー溝部を設けることによって、水平荷重に対する抵抗力を増加させるとともに、施工性そのものを向上させることが可能となる。
【0008】
更に他のタワー状構造物としては、複数の鋼管部を上下方向に同心的に接合する構成も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。鋼管部の外面をプレキャストコンクリートで被覆し、ハイブリッド構造をなす中空の構造物を構築するものである。そして、鋼管部とプレキャストコンクリートからなる筒体ユニットを上下方向に複数個、同心的に積層、連結させる。これにより、使用する鉄筋量、コンクリート量を削減することができ、構造物全体の軽量化を図ることが可能となる。
【特許文献1】特開2004−11210号公報
【特許文献2】特開2000−283019号公報
【特許文献3】特開2004−19306号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、特に近年においてプロペラの大型化に伴って主塔も大型化し、特に100m程度の高さに至る主塔も構築されつつある。かかる大型の主塔においては、その耐地震構造、耐風力構造をより強力にする必要があるところ、各パーツを鋼製とすることにより、高い主塔を比較的容易に構築することができる。
【0010】
しかしながら、鋼製の主塔は、腐食により劣化が早いという問題があり、更にその剛性による共振等が問題となる。かかる腐食等の問題点を解消するために各パーツをプレキャストコンクリートで構成した場合には、その接合部たる横目地部、打継ぎ部が破壊の起点ともなる。また、耐風力構造をより向上させるべくプレキャストコンクリートの部材厚を大きくすると、その運搬性が低下してしまうという問題点が生じる。
【0011】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、大型の主塔を構築する際に、特に運搬性、耐震性、耐風性を向上させることが可能なタワー構築用ブロック、これにより構成されるタワー状構造物並びにその構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に係るタワー構築用ブロックは、上述した課題を解決するために、タワー状構造物の周壁を周方向並びに鉛直方向に分割した形状で構成されるコンクリートパネルを備え、上記コンクリートパネルは、周方向より鉛直方向が長く構成され、周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなることを特徴とする。
【0013】
本発明に係るタワー状構造物は、上述した課題を解決するために、周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成し、周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなることを特徴とする。
【0014】
本発明に係るタワー状構造物の構築方法は、上述した課題を解決するために、周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成することによりタワー状構造物を構築するタワー状構造物の構築方法において、周方向に隣接するコンクリートパネル間を接続部材で接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
上述した構成からなる本発明では、鉛直方向に隣接するコンクリートパネル間を、鉄筋又はPC鋼材で接続し、水平方向に隣接するコンクリートパネル間は、タワー内側から鋼製部材で接続する。このため、鉛直方向に負荷される圧縮力には、コンクリートが抵抗し、引張力に対しては、鉄筋又はPC鋼材が抵抗することになる。このため、大型の主塔を構築する際に、特に運搬性、耐震性、耐風性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、例えば風力発電システムにおけるプロペラを支持するためのタワー状構造物について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明を適用したタワー状構造物1の全体構造を示している。タワー状構造物1は、主塔基礎11と、この主塔基礎11上に構築されるタワー構築用ブロック2により構成される。タワー状構造物1は、図2に示すように筒状の断面形状からなる。このタワー状構造物1を構成する周壁5を周方向に向けて所定の角度間隔で分割するとともに、鉛直方向へ向けて所定の間隔で分割することにより、ユニットとしてのタワー構築用ブロック2が構成されることになる。この周方向に隣接するタワー構築用ブロック2間は、密着された状態で固定される場合に限定されるものではなく、互いに隙間を空けた状態で固定されていてもよい。
【0018】
タワー構築用ブロック2は、例えば図3に示すように、タワー状構造物1の周壁5を周方向並びに鉛直方向に分割した形状からなるコンクリートパネル20で構成される。コンクリートパネル20の断面形状は、周方向に隣接する他のコンクリートパネル20と接合可能とするため、略台形状で構成されている。このコンクリートパネル20には、鉛直方向に隣接する他のコンクリートパネルとの間でプレストレスを導入するためのPC鋼材の挿通孔26が鉛直方向に穿設されている。ちなみに、このコンクリートパネル20は、周方向と鉛直方向との間でいかなるサイズ比で構成されていてもよいが、周方向より鉛直方向が長く構成されていることが望ましい。
【0019】
図4は、このコンクリートパネル20を実際にタワー構築用ブロック2として構成し、これをタワー状構造物の周壁5に適用する例を示している。この図4に示すように、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間は、タワー内側から鋼製部材22で接続されている。この鋼製部材22は、リップ付溝形鋼で構成するようにしてもよいが、他のいかなる形状で構成するようにしてもよい。鋼製部材22は、図5に示すように、リップ付溝形鋼のウェブ部分をコンクリートパネル20の内壁に合わせた上で、これをボルト等の係合部材23により固定されることになる。
【0020】
この鋼製部材22の代替として、コンクリート製の部材を利用するようにしてもよい。即ち、この鋼製部材22は、鋼製に限ることはなく、いかなる材質からなる接続部材に代替させてもよい。
【0021】
また、この鋼製部材22はタワー内側から接続される場合に限定されるものではなく、タワー外壁側から接続するようにしてもよい。
【0022】
主塔基礎11は、例えば図6に示すように、基礎地盤12に打設された断面略円形状の筒型で構成されている。この主塔基礎11における上面11a上に、タワー構築用ブロック2が順次立設されていくことになる。この上面11aには、鉛直方向に隣接する他のコンクリートパネル20との間でプレストレスを導入するための後述するPC鋼材の挿通孔31が鉛直方向に開削されていてもよい。
【0023】
次に、本発明を適用したタワー状構造物1の構築方法について説明をする。
【0024】
先ず、図7(a)に示すように主塔基礎11を構築する。この工程においては、予め工場等で製作された筒型の主塔基礎11を基礎地盤12中に打設することによりこれを構築することになる。このとき、挿通孔31に対してPC鋼材を予め埋め込むようにしてもよい。
【0025】
次に、タワー構築用ブロック2を製作する。このタワー構築用ブロック2は、現場打ちで実行してもよいが、工場等で大量に生産してこれをユニット化し、現場へと運搬することがコストや労力の観点から望ましいといえる。
【0026】
次に、図7(b)に示すように、主塔基礎11上にタワー構築用ブロック2を立設していく。このとき、図8に示すように主塔基礎11における上面11a上に開削された挿通孔31に埋め込まれたPC鋼材32に、コンクリートパネル20に穿設された挿通孔26を差し込むことにより、これを立設していく。ちなみに、この主塔基礎11における上面11aにエポキシ系接着剤を塗布した上でコンクリートパネル20を立設するようにしてもよい。また、この工程においては、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間を、タワー内側から鋼製部材22により接合する。
【0027】
次に図7(c)に示すように、コンクリートパネル20の立設を周方向に向けて継続して行っていく。また鋼製部材22の接合についても、この立設作業とともに並行して行っていく。タワー構築用ブロック2における1段目の施工を完了させた後、2段目以降のタワー構築ブロック2も同様の方法に基づいて立設させていくことになる。
【0028】
次に、PC鋼材32を介して鉛直方向にプレストレスを導入する。主塔基礎11上にタワー構築用ブロック2を立設させると、主塔基礎11上における上面11aに開削されてなる挿通孔31と、コンクリートブロック20に開削されてなる挿通孔26とが鉛直方向に向けて連結することになる。この連結された挿通孔26、31に対してPC鋼材32を挿入し、プレストレスを導入する。このとき、例えば、図8に示すように主塔基礎11における挿通孔31に予め挿入されたPC鋼材32と、コンクリートブロック20における挿通孔26に予め挿入されたPC鋼材32とを合わせ込み、さらにカップラー43を介して互いに鉛直方向に接続するとともに、このカップラー43を介してプレストレスを導入するようにしてもよい。なお、このPC鋼材32の代替として、鉄筋を利用するようにしてもよい。
【0029】
頂部に至るまでタワー構築用ブロック2の立設を終了した場合には、例えば風力発電システムにおけるプロペラ等を設置する。
【0030】
このようにして製作される本発明を適用したタワー状構造物1は、鉛直方向に隣接するコンクリートパネル間を、鉄筋又はPC鋼材で接続し、水平方向に隣接するコンクリートパネル間は、タワー内側から鋼製部材で接続する。このため、鉛直方向に負荷される圧縮力には、コンクリートが抵抗し、引張力に対しては、鉄筋又はPC鋼材が抵抗することになる。
【0031】
また、このタワー構築用ブロック2は、パネル(プレキャスト)構造とすることにより、省力化及び工期の短縮を図ることが可能となる。
【0032】
また、このタワー構築用ブロック2を建設現場で製作することもでき、かかる場合には大規模な搬入路の設備が不要となり、工期をより短縮させることも可能となる。また、このタワー構築用ブロック2は、トラック等の運搬車に載せることができることから、予め工場等で大量に製作し、これを建設現場に運搬することも可能となる。
【0033】
さらに、このタワー状構造物1は、必要に応じて、鉛直方向にPC鋼材を配設してプレストレスを導入することにより、その耐震性、耐風性をより強固にすることも可能となる。
【0034】
また、本発明を適用したタワー状構造物1では、地震や強風等に基づいて水平方向から加わる力の伝達性能を向上させるべく、鋼製部材22を配設する。これにより、水平方向の耐震性等をより強固にすることも可能となる。
【0035】
さらに、タワー構築用ブロック2におけるコンクリートパネル20は、円周方向より鉛直方向を長く構成することにより、横目地を少なくすることが可能となる。このとき、円周方向は、運搬可能な長さとするために、2m程度で構成してもよく、また、鉛直方向は、吊上げクレーンの能力により可能な長さ(10〜20m程度)で構成してもよい。これにより、100m程度の大型の主塔を構築する場合に、コンクリートパネルの円周方向の長さを10m程度で構成してある場合には、タワー構築用ブロック2を10段積み上げることで完成させることができ、横目地を少なくさせつつ、工期を短縮でき、労力やコストを低減させることも可能となる。
【0036】
特に、本発明を適用したタワー状構造物1は、風力発電用のタワーとして適用する場合において、タワー構築用ブロック2を、円周方向に複数個に分割した形状で構成することができる。これにより、タワー構築用ブロック2の製作を工場のみならず建上げ現地において実行することができ、風力発電用のタワーを構築するためのコストを大幅に低減させることが可能となる。また、このタワー状構造物1を構成するタワー構築用ブロック2につき、交換を埋め込む、いわゆるハイブリッドタイプで構成することができるため、容易に組立てが可能となり、ひいてはタワー状構造物1そのものを容易に建上げることが可能となる。
【0037】
さらに、本発明を適用したタワー状構造物1を風力発電用のタワーとして適用する場合において、例えば鋼製部材22に作業者用の足場等を取り付けるようにしてもよい。これにより、これにより、作業者用の足場を一から組み直す労力、コストを削減することも可能となる。
【0038】
また、本発明では、例えば図9に示すように、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間を互いに離間させて構成するようにしてもよい。図9(a)では、互いに水平方向に離間させてコンクリートパネル20を積み上げていく例を示している。鋼製部材22は、図9(b)に示すように互いに離間したコンクリートパネル20間に架設されることになる。このような構成においても、上述した効果を得ることができることは勿論である。特に、この図9に示す構成においては、壁面に隙間を空ける構成としているため、風通しをよくすることが可能となり、大きな風圧を直接受けることもなくなる点において有用である。
【0039】
また本発明は、例えば図10に示すように、コンクリートパネル20の設置角度を鋼製部材22の長手方向に対して角度を持たせるようにしてもよい。図10の例においては、コンクリートパネル20の配設角度を鋼製部材22の長手方向に対して略垂直とした例を示している。構成部材22は、図10(b)に示すように、コンクリートパネル20の内周側に沿って配設されることになる。この図10の構成においても壁面に隙間を空ける構成としているため、風通しをよくすることが可能となり、大きな風圧を直接受けることもなくなる点において有用である。
【0040】
なお、上述した例においては、コンクリートパネル20を鉛直方向に連結する場合を例にとり説明をしたが、かかる構成を省略したものであってもよい。即ち、コンクリートパネル20を鉛直方向に連結する代わりに、周方向より鉛直方向がより長く構成されたコンクリートパネル20を1段に亘って配設するようにしてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明を適用したタワー状構造物の全体構造を示す図である。
【図2】タワー状構造物の断面形状を示す図である。
【図3】タワー構築用ブロックの斜視図である。
【図4】コンクリートパネルを実際にタワー構築用ブロックとして構成し、これをタワー状構造物の周壁に適用する例を示す図である。
【図5】リップ付溝形鋼のウェブ部分をコンクリートパネルの内壁に固定する例を示す図である。
【図6】タワー構築用ブロックを立設させるための主塔基礎の斜視図である。
【図7】本発明を適用したタワー状構造物の構築方法について説明するための図である。
【図8】主塔基礎における上面に開削された挿通孔にPC鋼材を埋め込み、さらにコンクリートパネルを立設していく例を示す図である。
【図9】本発明を適用したタワー状構造物の他の例を示す図である。
【図10】本発明を適用したタワー状構造物の更なる他の例を示す図である。
【図11】従来例につき説明するための図である。
【図12】他の従来例につき説明するための図である。
【符号の説明】
【0042】
1 タワー状構造物
2 タワー構築用ブロック
5 周壁
11 主塔基礎
12 基礎地盤
20 コンクリートパネル
22 鋼製部材
31 挿通孔
42 PC鋼材
43 カップラー
【技術分野】
【0001】
本発明は、風力発電システムにおいて、風を受けるためのプロペラを支持する際に好適なタワー状構造物並びにその構築方法、ならびにこれを構成するタワー構築用ブロックに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球環境保全に関する取り組みが地球的規模で行われるようになり、それに伴って自然エネルギーを利用したクリーンな発電システムが注目されている。特に風力発電システムは、自然エネルギーを利用した発電システムの中でも商業的規模での実用化がすすんでいる発電システムであり、特に欧米等においては風力発電システムが大規模に実用化されている。
【0003】
このような現在実用化されている風力発電システムは、増速機を介して発電機が接続された回転軸の端部にプロペラを設け、風をプロペラで受けることにより、当該回転軸を回転させ、発電機にて発電させるプロペラ型のものが知られている。
【0004】
プロペラを支持するためのプロペラ支持部は、主塔基礎上に立設したタワー状構造物で構成され、かかるタワー状構造物の上端部でプロペラを支持している。このようなプロペラ支持部によれば、風力による転倒モーメント及び水平推力に耐えて、風車全体を安定に支持することが可能となる。
【0005】
ところで、このような風力発電用のプロペラを支持するためのタワー状構造物を現場で構築する場合には、かかる現場において大掛かりな施工設備を建設しなければならず、環境破壊も問題となっていた。また建設工事の工期の延長や工事コストが上昇してしまう点も問題となっていた。
【0006】
このため、従来において、運搬、施工できる最大長の範囲で周方向、或いは鉛直方向に分割してパーツを搬送し、現場で組み立て可能な風力発電施設用主塔が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1の開示技術では、例えば、図10に示すように、周方向に分割されたコンクリート要素110aと、鉛直方向に分割されたコンクリート要素110bをそれぞれ組み合わせて構成されており、基礎113の上に立設されることにより、風力発電施設用主塔110を構築する。そして、この風力発電施設用主塔110の頂部には、発電機を内蔵したプロペラ112を搭載する。図11は、この風力発電施設用主塔110の断面形状の一例を示している。分割されたコンクリート要素190の肉厚内には、シース191が円弧状に内蔵されている。また、シース191は、コンクリート要素190の内壁に開口した分岐管191aを有している。分岐管191aは、切断面192を跨ぐように配設されている。このため、シース191に挿通したPCケーブルをこの分岐管191aから引き出すことによって、各コンクリート要素を接続することが可能となる。
【0007】
また、パーツを組み合わせることにより構成する他の風力発電用のタワー状構造物としては、例えば特許文献2に示すように、コンクリート製筒型セグメントにプレストレスを導入する構成も提案されている。特に、この特許文献2の開示技術では、かかるコンクリート製筒型セグメントの接合面にキー部及びキー溝部を設けることによって、水平荷重に対する抵抗力を増加させるとともに、施工性そのものを向上させることが可能となる。
【0008】
更に他のタワー状構造物としては、複数の鋼管部を上下方向に同心的に接合する構成も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。鋼管部の外面をプレキャストコンクリートで被覆し、ハイブリッド構造をなす中空の構造物を構築するものである。そして、鋼管部とプレキャストコンクリートからなる筒体ユニットを上下方向に複数個、同心的に積層、連結させる。これにより、使用する鉄筋量、コンクリート量を削減することができ、構造物全体の軽量化を図ることが可能となる。
【特許文献1】特開2004−11210号公報
【特許文献2】特開2000−283019号公報
【特許文献3】特開2004−19306号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、特に近年においてプロペラの大型化に伴って主塔も大型化し、特に100m程度の高さに至る主塔も構築されつつある。かかる大型の主塔においては、その耐地震構造、耐風力構造をより強力にする必要があるところ、各パーツを鋼製とすることにより、高い主塔を比較的容易に構築することができる。
【0010】
しかしながら、鋼製の主塔は、腐食により劣化が早いという問題があり、更にその剛性による共振等が問題となる。かかる腐食等の問題点を解消するために各パーツをプレキャストコンクリートで構成した場合には、その接合部たる横目地部、打継ぎ部が破壊の起点ともなる。また、耐風力構造をより向上させるべくプレキャストコンクリートの部材厚を大きくすると、その運搬性が低下してしまうという問題点が生じる。
【0011】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、大型の主塔を構築する際に、特に運搬性、耐震性、耐風性を向上させることが可能なタワー構築用ブロック、これにより構成されるタワー状構造物並びにその構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に係るタワー構築用ブロックは、上述した課題を解決するために、タワー状構造物の周壁を周方向並びに鉛直方向に分割した形状で構成されるコンクリートパネルを備え、上記コンクリートパネルは、周方向より鉛直方向が長く構成され、周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなることを特徴とする。
【0013】
本発明に係るタワー状構造物は、上述した課題を解決するために、周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成し、周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなることを特徴とする。
【0014】
本発明に係るタワー状構造物の構築方法は、上述した課題を解決するために、周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成することによりタワー状構造物を構築するタワー状構造物の構築方法において、周方向に隣接するコンクリートパネル間を接続部材で接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
上述した構成からなる本発明では、鉛直方向に隣接するコンクリートパネル間を、鉄筋又はPC鋼材で接続し、水平方向に隣接するコンクリートパネル間は、タワー内側から鋼製部材で接続する。このため、鉛直方向に負荷される圧縮力には、コンクリートが抵抗し、引張力に対しては、鉄筋又はPC鋼材が抵抗することになる。このため、大型の主塔を構築する際に、特に運搬性、耐震性、耐風性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、例えば風力発電システムにおけるプロペラを支持するためのタワー状構造物について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明を適用したタワー状構造物1の全体構造を示している。タワー状構造物1は、主塔基礎11と、この主塔基礎11上に構築されるタワー構築用ブロック2により構成される。タワー状構造物1は、図2に示すように筒状の断面形状からなる。このタワー状構造物1を構成する周壁5を周方向に向けて所定の角度間隔で分割するとともに、鉛直方向へ向けて所定の間隔で分割することにより、ユニットとしてのタワー構築用ブロック2が構成されることになる。この周方向に隣接するタワー構築用ブロック2間は、密着された状態で固定される場合に限定されるものではなく、互いに隙間を空けた状態で固定されていてもよい。
【0018】
タワー構築用ブロック2は、例えば図3に示すように、タワー状構造物1の周壁5を周方向並びに鉛直方向に分割した形状からなるコンクリートパネル20で構成される。コンクリートパネル20の断面形状は、周方向に隣接する他のコンクリートパネル20と接合可能とするため、略台形状で構成されている。このコンクリートパネル20には、鉛直方向に隣接する他のコンクリートパネルとの間でプレストレスを導入するためのPC鋼材の挿通孔26が鉛直方向に穿設されている。ちなみに、このコンクリートパネル20は、周方向と鉛直方向との間でいかなるサイズ比で構成されていてもよいが、周方向より鉛直方向が長く構成されていることが望ましい。
【0019】
図4は、このコンクリートパネル20を実際にタワー構築用ブロック2として構成し、これをタワー状構造物の周壁5に適用する例を示している。この図4に示すように、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間は、タワー内側から鋼製部材22で接続されている。この鋼製部材22は、リップ付溝形鋼で構成するようにしてもよいが、他のいかなる形状で構成するようにしてもよい。鋼製部材22は、図5に示すように、リップ付溝形鋼のウェブ部分をコンクリートパネル20の内壁に合わせた上で、これをボルト等の係合部材23により固定されることになる。
【0020】
この鋼製部材22の代替として、コンクリート製の部材を利用するようにしてもよい。即ち、この鋼製部材22は、鋼製に限ることはなく、いかなる材質からなる接続部材に代替させてもよい。
【0021】
また、この鋼製部材22はタワー内側から接続される場合に限定されるものではなく、タワー外壁側から接続するようにしてもよい。
【0022】
主塔基礎11は、例えば図6に示すように、基礎地盤12に打設された断面略円形状の筒型で構成されている。この主塔基礎11における上面11a上に、タワー構築用ブロック2が順次立設されていくことになる。この上面11aには、鉛直方向に隣接する他のコンクリートパネル20との間でプレストレスを導入するための後述するPC鋼材の挿通孔31が鉛直方向に開削されていてもよい。
【0023】
次に、本発明を適用したタワー状構造物1の構築方法について説明をする。
【0024】
先ず、図7(a)に示すように主塔基礎11を構築する。この工程においては、予め工場等で製作された筒型の主塔基礎11を基礎地盤12中に打設することによりこれを構築することになる。このとき、挿通孔31に対してPC鋼材を予め埋め込むようにしてもよい。
【0025】
次に、タワー構築用ブロック2を製作する。このタワー構築用ブロック2は、現場打ちで実行してもよいが、工場等で大量に生産してこれをユニット化し、現場へと運搬することがコストや労力の観点から望ましいといえる。
【0026】
次に、図7(b)に示すように、主塔基礎11上にタワー構築用ブロック2を立設していく。このとき、図8に示すように主塔基礎11における上面11a上に開削された挿通孔31に埋め込まれたPC鋼材32に、コンクリートパネル20に穿設された挿通孔26を差し込むことにより、これを立設していく。ちなみに、この主塔基礎11における上面11aにエポキシ系接着剤を塗布した上でコンクリートパネル20を立設するようにしてもよい。また、この工程においては、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間を、タワー内側から鋼製部材22により接合する。
【0027】
次に図7(c)に示すように、コンクリートパネル20の立設を周方向に向けて継続して行っていく。また鋼製部材22の接合についても、この立設作業とともに並行して行っていく。タワー構築用ブロック2における1段目の施工を完了させた後、2段目以降のタワー構築ブロック2も同様の方法に基づいて立設させていくことになる。
【0028】
次に、PC鋼材32を介して鉛直方向にプレストレスを導入する。主塔基礎11上にタワー構築用ブロック2を立設させると、主塔基礎11上における上面11aに開削されてなる挿通孔31と、コンクリートブロック20に開削されてなる挿通孔26とが鉛直方向に向けて連結することになる。この連結された挿通孔26、31に対してPC鋼材32を挿入し、プレストレスを導入する。このとき、例えば、図8に示すように主塔基礎11における挿通孔31に予め挿入されたPC鋼材32と、コンクリートブロック20における挿通孔26に予め挿入されたPC鋼材32とを合わせ込み、さらにカップラー43を介して互いに鉛直方向に接続するとともに、このカップラー43を介してプレストレスを導入するようにしてもよい。なお、このPC鋼材32の代替として、鉄筋を利用するようにしてもよい。
【0029】
頂部に至るまでタワー構築用ブロック2の立設を終了した場合には、例えば風力発電システムにおけるプロペラ等を設置する。
【0030】
このようにして製作される本発明を適用したタワー状構造物1は、鉛直方向に隣接するコンクリートパネル間を、鉄筋又はPC鋼材で接続し、水平方向に隣接するコンクリートパネル間は、タワー内側から鋼製部材で接続する。このため、鉛直方向に負荷される圧縮力には、コンクリートが抵抗し、引張力に対しては、鉄筋又はPC鋼材が抵抗することになる。
【0031】
また、このタワー構築用ブロック2は、パネル(プレキャスト)構造とすることにより、省力化及び工期の短縮を図ることが可能となる。
【0032】
また、このタワー構築用ブロック2を建設現場で製作することもでき、かかる場合には大規模な搬入路の設備が不要となり、工期をより短縮させることも可能となる。また、このタワー構築用ブロック2は、トラック等の運搬車に載せることができることから、予め工場等で大量に製作し、これを建設現場に運搬することも可能となる。
【0033】
さらに、このタワー状構造物1は、必要に応じて、鉛直方向にPC鋼材を配設してプレストレスを導入することにより、その耐震性、耐風性をより強固にすることも可能となる。
【0034】
また、本発明を適用したタワー状構造物1では、地震や強風等に基づいて水平方向から加わる力の伝達性能を向上させるべく、鋼製部材22を配設する。これにより、水平方向の耐震性等をより強固にすることも可能となる。
【0035】
さらに、タワー構築用ブロック2におけるコンクリートパネル20は、円周方向より鉛直方向を長く構成することにより、横目地を少なくすることが可能となる。このとき、円周方向は、運搬可能な長さとするために、2m程度で構成してもよく、また、鉛直方向は、吊上げクレーンの能力により可能な長さ(10〜20m程度)で構成してもよい。これにより、100m程度の大型の主塔を構築する場合に、コンクリートパネルの円周方向の長さを10m程度で構成してある場合には、タワー構築用ブロック2を10段積み上げることで完成させることができ、横目地を少なくさせつつ、工期を短縮でき、労力やコストを低減させることも可能となる。
【0036】
特に、本発明を適用したタワー状構造物1は、風力発電用のタワーとして適用する場合において、タワー構築用ブロック2を、円周方向に複数個に分割した形状で構成することができる。これにより、タワー構築用ブロック2の製作を工場のみならず建上げ現地において実行することができ、風力発電用のタワーを構築するためのコストを大幅に低減させることが可能となる。また、このタワー状構造物1を構成するタワー構築用ブロック2につき、交換を埋め込む、いわゆるハイブリッドタイプで構成することができるため、容易に組立てが可能となり、ひいてはタワー状構造物1そのものを容易に建上げることが可能となる。
【0037】
さらに、本発明を適用したタワー状構造物1を風力発電用のタワーとして適用する場合において、例えば鋼製部材22に作業者用の足場等を取り付けるようにしてもよい。これにより、これにより、作業者用の足場を一から組み直す労力、コストを削減することも可能となる。
【0038】
また、本発明では、例えば図9に示すように、水平方向に隣接するコンクリートパネル20間を互いに離間させて構成するようにしてもよい。図9(a)では、互いに水平方向に離間させてコンクリートパネル20を積み上げていく例を示している。鋼製部材22は、図9(b)に示すように互いに離間したコンクリートパネル20間に架設されることになる。このような構成においても、上述した効果を得ることができることは勿論である。特に、この図9に示す構成においては、壁面に隙間を空ける構成としているため、風通しをよくすることが可能となり、大きな風圧を直接受けることもなくなる点において有用である。
【0039】
また本発明は、例えば図10に示すように、コンクリートパネル20の設置角度を鋼製部材22の長手方向に対して角度を持たせるようにしてもよい。図10の例においては、コンクリートパネル20の配設角度を鋼製部材22の長手方向に対して略垂直とした例を示している。構成部材22は、図10(b)に示すように、コンクリートパネル20の内周側に沿って配設されることになる。この図10の構成においても壁面に隙間を空ける構成としているため、風通しをよくすることが可能となり、大きな風圧を直接受けることもなくなる点において有用である。
【0040】
なお、上述した例においては、コンクリートパネル20を鉛直方向に連結する場合を例にとり説明をしたが、かかる構成を省略したものであってもよい。即ち、コンクリートパネル20を鉛直方向に連結する代わりに、周方向より鉛直方向がより長く構成されたコンクリートパネル20を1段に亘って配設するようにしてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明を適用したタワー状構造物の全体構造を示す図である。
【図2】タワー状構造物の断面形状を示す図である。
【図3】タワー構築用ブロックの斜視図である。
【図4】コンクリートパネルを実際にタワー構築用ブロックとして構成し、これをタワー状構造物の周壁に適用する例を示す図である。
【図5】リップ付溝形鋼のウェブ部分をコンクリートパネルの内壁に固定する例を示す図である。
【図6】タワー構築用ブロックを立設させるための主塔基礎の斜視図である。
【図7】本発明を適用したタワー状構造物の構築方法について説明するための図である。
【図8】主塔基礎における上面に開削された挿通孔にPC鋼材を埋め込み、さらにコンクリートパネルを立設していく例を示す図である。
【図9】本発明を適用したタワー状構造物の他の例を示す図である。
【図10】本発明を適用したタワー状構造物の更なる他の例を示す図である。
【図11】従来例につき説明するための図である。
【図12】他の従来例につき説明するための図である。
【符号の説明】
【0042】
1 タワー状構造物
2 タワー構築用ブロック
5 周壁
11 主塔基礎
12 基礎地盤
20 コンクリートパネル
22 鋼製部材
31 挿通孔
42 PC鋼材
43 カップラー
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タワー状構造物の周壁を周方向並びに鉛直方向に分割した形状で構成されるコンクリートパネルを備え、
上記コンクリートパネルは、周方向より鉛直方向が長く構成され、
周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなること
を特徴とするタワー構築用ブロック。
【請求項2】
上記周方向に隣接するコンクリートパネル間は、互いに離間されていること
を特徴とする請求項1記載のタワー構築用ブロック。
【請求項3】
周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成し、
周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなること
を特徴とするタワー状構造物。
【請求項4】
周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成することによりタワー状構造物を構築するタワー状構造物の構築方法において、
周方向に隣接するコンクリートパネル間を接続部材で接続すること
を特徴とするタワー状構造物の構築方法。
【請求項1】
タワー状構造物の周壁を周方向並びに鉛直方向に分割した形状で構成されるコンクリートパネルを備え、
上記コンクリートパネルは、周方向より鉛直方向が長く構成され、
周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなること
を特徴とするタワー構築用ブロック。
【請求項2】
上記周方向に隣接するコンクリートパネル間は、互いに離間されていること
を特徴とする請求項1記載のタワー構築用ブロック。
【請求項3】
周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成し、
周方向に隣接するコンクリートパネル間は、接続部材で接続されてなること
を特徴とするタワー状構造物。
【請求項4】
周方向より鉛直方向が長く構成されているコンクリートパネルを、周方向並びに鉛直方向に組み合わせて周壁を構成することによりタワー状構造物を構築するタワー状構造物の構築方法において、
周方向に隣接するコンクリートパネル間を接続部材で接続すること
を特徴とするタワー状構造物の構築方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2007−321710(P2007−321710A)
【公開日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−155299(P2006−155299)
【出願日】平成18年6月2日(2006.6.2)
【出願人】(000103769)オリエンタル建設株式会社 (136)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年6月2日(2006.6.2)
【出願人】(000103769)オリエンタル建設株式会社 (136)
【Fターム(参考)】
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