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公開番号2025147046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2025130418,2022094076
出願日2025-08-05,2022-06-10
発明の名称半潜水浮体式基礎
出願人大成建設株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類F03D 13/25 20160101AFI20250926BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】軽量化を可能とし、かつ、比較的簡易に構築することが可能な半潜水浮体式基礎を提案する。
【解決手段】風車11の支柱12を支持するセンターカラム3と、センターカラム3を中心に間隔をあけて配設された3本のサイドカラム4,4,4と、センターカラム3とサイドカラム4とを接続するビーム5とを備える風力発電施設の半潜水浮体式基礎2である。センターカラム3は、鋼製のスラブ31と、スラブ31から立設された円筒状の本体部32とを備えている。スラブ31は、底面に設けられたスラブ用底鋼板33と、上面に設けられたスラブ用上鋼板34とを備えている。本体部32は、プレストレスコンクリート製であり、かつ、スラブ用上鋼板34を貫通しており、本体部32の下端がスラブ用底鋼板33に当接している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
風車の支柱を支持するセンターカラムと、
前記センターカラムを中心に間隔をあけて配設された複数のサイドカラムと、
前記センターカラムと前記サイドカラムとを接続するビームと、を備える風力発電施設の半潜水浮体式基礎であって、
前記センターカラムは、鋼製のスラブと、前記スラブに立設された円筒状の本体部と、を備えており、
前記スラブは、底面に設けられたスラブ用底鋼板と、上面に設けられたスラブ用上鋼板と、を備えており、
前記本体部は、プレストレスコンクリート製であり、かつ、前記スラブ用上鋼板を貫通しており、前記本体部の下端が前記スラブ用底鋼板に当接していることを特徴とする、半潜水浮体式基礎。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
前記本体部と前記スラブ用底鋼板との角部および前記本体部と前記スラブ用上鋼板との角部にそれぞれ鋼板からなる骨部材が立設されていて、
前記本体部の周壁には、前記周壁を挟んで対向する前記骨部材同士を繋ぐ鋼製のつなぎ材が配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の半潜水浮体式基礎。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水上風力発電施設の半潜水浮体式基礎に関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスの排出量削減を目的として、再生可能エネルギーの需要が高まっている。再生可能エネルギーには、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、地熱発電、バイオマス等がある。風力発電施設は、風車による騒音や振動が生活環境に影響を及ぼす場合があり、居住空間等への影響を十分に考慮する必要があることから、居住区域から離れた山間部などに設置されることが多い。しかしながら、大型の風車を設置する用地を山間部に確保することは難しく、また、風力発電施設までの交通路の確保や、送電線等の設置等も困難であった。そのため、風力発電施設を海上（水上）に設置することが検討されている。
水上に構造物を構築する場合において、基礎構造として浮体構造物を採用する場合がある。浮体基礎構造としては、セミサブマージブル型、スパー型、バージ型、ＴＬＰ型等がある。このうち、セミサブマージブル型基礎（半潜水浮体式基礎）は、センターカラムと、センターカラムの周囲に間隔をあけて配設された複数本のサイドカラムと、センターカラムとサイドカラムとを連結するビームとを備えてなり、波や風に対して優れた安定性能を有していることから、比較的実績が多い。
半潜水浮体式基礎は、鋼製部材を主体に構成されることが多い。一方、半潜水浮体式基礎をコンクリートにより構築すれば、コストダウンを図ることができる。例えば、特許文献１には、主な構造要素をコンクリート製とした半潜水浮体式基礎が開示されている。
水上風力発電施設の施工コストを削減することを目的として、半潜水浮体式基礎を浮かせた状態で岸壁に係留して、風車を岸壁上のクレーンにより設置する場合がある。この場合、吃水を岸壁の水深よりも小さくする必要がある。また、半潜水浮体式基礎は、バラストを配置することで、波や風による動揺を効果的に制限できるような吃水に調整する。
コンクリートは、鋼材に比べて自重が大きいため、半潜水浮体式基礎の主な構造要素をコンクリート製にすると、浮力を与える部位を大きくする必要があり、その結果、コンクリート数量が増えてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１５－５１３０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、軽量化を可能とし、かつ、比較的簡易に構築することが可能な半潜水浮体式基礎を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための本発明は、風車の支柱を支持するセンターカラムと、前記センターカラムを中心に間隔をあけて配設された複数のサイドカラムと、前記センターカラムと前記サイドカラムとを接続するビームとを備える風力発電施設用の半潜水浮体式基礎である。前記センターカラムは、鋼製のスラブと、前記スラブに立設された円筒状の本体部とを備えている。前記スラブは、底面に設けられたスラブ用底鋼板と、上面に設けられたスラブ用上鋼板とを備えている。前記本体部は、プレストレスコンクリート製であり、かつ、前記スラブ用上鋼板を貫通しており、前記本体部の下端が前記スラブ用底鋼板に当接している。なお、前記本体部と前記スラブ用底鋼板との角部および前記本体部と前記スラブ用上鋼板との角部にそれぞれ鋼板からなる骨部材が立設されていて、前記本体部の周壁には、前記周壁を挟んで対向する前記骨部材同士を繋ぐ鋼製のつなぎ材が配設されているのが望ましい。
かかる半潜水浮体式基礎によれば、センターカラムの少なくとも一部を鋼製にすることで、全てをコンクリート製にする場合比べて軽量化が可能になるとともに、コンクリート数量の低減も可能となる。また、センターカラムの本体部がコンクリート製であっても、本体部と底鋼板および上鋼板との連続化（一体化）が図られるため、終局限界状態や疲労限界状態において所要の強度が得られる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半潜水浮体式基礎によれば、比較的簡易に構築することができ、ひいては、工期短縮化および費用の低減化を図ることができる。また、軽量化により必要最小限の大きさで所望の浮力を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態に係る洋上風力発電施設を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係る半潜水浮体式基礎を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ断面図である。
センターカラムの一部を示す図であって、（ａ）は本体部とスラブ用底鋼板との接合構造を示す断面図、（ｂ）は本体部とスラブ用底鋼板との接合構造を示す縦断図、（ｃ）は本体部とスラブ用上鋼板との接合構造を示す縦断図である。
複合プレキャストセグメントを示す図であって、（ａ）は縦断図、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ断面図である。
半潜水浮体式基礎の構築方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態では、洋上風力発電施設（水上施設）１の基礎構造（半潜水浮体式基礎２）について説明する。図１は、洋上風力発電施設１の斜視図である。図１に示すように、洋上風力発電施設１は、風車１１と、風車１１を支持する支柱１２とを有していて、半潜水浮体式基礎２を介して水面よりも高い位置に設けられている。風車１１は、支柱１２の上端部に回転可能に設けられている。支柱１２は、半潜水浮体式基礎２上に立設されている。
半潜水浮体式基礎２は、風車１１の支柱１２を支持するセンターカラム３と、センターカラム３を中心に間隔をあけて配設された３本のサイドカラム４，４，４と、センターカラム３とサイドカラム４とを接続するビーム５，５，５とを備えている。
【０００９】
図２に半潜水浮体式基礎２を示す。センターカラム３は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、スラブ３１と、スラブ３１に立設された円筒状の本体部３２とを備えている。
スラブ３１は、鋼板を組み合わせることにより形成されており、底面に設けられたスラブ用底鋼板３３と、上面に設けられたスラブ用上鋼板３４とを備えている。スラブ３１は、本体部３２の外形よりも十分に大きな外形を有している。また、スラブ３１は、ビーム５に向けて突出したビーム接合部３５を有している。ビーム接合部３５は、ビーム５と同等の外形（本実施形態では角筒状）を呈した鋼材により構成されている。
図２（ｂ）に示すように、本体部３２は、スラブ用上鋼板３４の中央部を貫通しており、本体部３２の下端は、スラブ用底鋼板３３に当接している。図３に本体部３２の一部を示す。本体部３２は、プレストレスコンクリート製であり、図３（ａ）に示すように、厚さ方向中央部にＰＣ鋼材（カラム用緊張材３２１）が設けられている。カラム用緊張材３２１は、本体部３２の上下方向に配置されている。
図３（ｂ）に示すように、本体部３２とスラブ用底鋼板３３との角部には、鋼板からなる骨部材３６が立設されている。また、図３（ｃ）に示すように、本体部３２とスラブ用上鋼板３４との角部にも鋼板からなる骨部材３６が立設されている。骨部材３６は、図３（ａ）に示すように、本体部３２の周方向に間隔をあけて複数設けられている。本体部３２の外面および内面には、骨部材３６の位置に対応して、鋼製の筒体３７が周設されている。骨部材３６は、筒体３７に固定（溶接）されている。
図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、本体部３２の周壁には、鋼製の鉛直つなぎ材３８が配設されている。図３（ｂ）に示すように、スラブ用底鋼板３３の上側に配置された鉛直つなぎ材３８は、本体部３２とスラブ用底鋼板３３との角部に配置されており、周壁を挟んで対向する骨部材３６同士を繋いでいる。図３（ｃ）に示すように、スラブ用上鋼板３４の下側に配置された鉛直つなぎ材３８は、本体部３２とスラブ用上鋼板３４との角部に配置されており、周壁を挟んで対向する骨部材３６同士を繋いでいる。鉛直つなぎ材３８の両端は、骨部材３６の位置に対応して、筒体３７に固定（溶接）されている。また、図３（ｂ）に示すように、スラブ用底鋼板３３の上に設けられた骨部材３６同士を繋ぐ鉛直つなぎ材３８の下端には、水平つなぎ材３９が固定されている。
【００１０】
サイドカラム４は、図２（ａ）に示すように、センターカラム３の周囲に３本配設されている。隣り合うサイドカラム４同士の間隔は同一である。サイドカラム４は、ビーム５を介してセンターカラム３に連結されている。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、サイドカラム４は、円柱状を呈している。サイドカラム４は、コンクリート製で、サイドカラム４の上端は、天板４１により遮蔽されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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