JPH1136658A

JPH1136658A - 構造物の免震装置

Info

Publication number: JPH1136658A
Application number: JP19420297A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Yatsuhashi; 元治八橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】コストが安くかつ耐食性および強度等の特性
が優れていると共に、大量生産にも少量生産にも向く構
造物の免震装置を提供する。【解決手段】免震支持体６は、基礎２に固定して下側
支持板（支持部材に相当）８、該支持板８に対向して建
築物４の土台に固定された上側支持板１０と、上側支持
板１０と下側支持板８との間に配設されると共に基礎２
と建築物４とが水平方向に相対的に変位したときに上側
支持板１０および下側支持板８それぞれに対して接して
転動するボール１２とを有する単球転がり支承によるも
のであり、下側支持板８あるいはボール１２、上側支持
板１０、または、ストッパー部材１３ａ、１３ｃあるい
は固定金具１３ｂは鋳鉄品である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の免震装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物の免震構造においては、構造物を
水平方向に移動自在に支持する免震支持体を基礎と構造
物との間に介在させることにより、地震による構造物の
振動や揺れを軽減している。

【０００３】この免震支持体としては、ボールを使用し
た転がり支承（可動側部材が、小径のスチールボールの
下方に大径のスチールボールが転接したもの（実開昭６
２−２０４０５５号等参照）あるいは上下支持板間に一
つのボールを転接したもの（単球転がり支承））、さら
には、滑り体を使用した滑り支承によるものが知られて
いる。また、免震支持体としては、出願人が特願平８−
１５９７６８で提案した滑り転動支承もある（未公
知）。

【０００４】従来、免震支持体の製作は、鍛鋼品や鋳鋼
品、圧延鋼材等の鋼製品を材料にして、加工、切削後
に、焼入れをして表面仕上げをすることにより、圧縮強
度および硬さ等の仕様を満足させていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のように、免震支持体を製作するのに、鋼製品の材料
に加工、焼入れ、表面仕上げをするのは、加工・処理コ
ストが高くつく問題がある。特に、屋外で使用する免震
装置用部品としては、耐食性が非常に重要であるが、鋼
製品では地肌が露出したままでは満足のいく耐食性を有
するものがないのでメッキ処理や密封処理等が必要にな
り、さらなるコスト上昇の要因となっていた。また、鋼
製品は、圧縮強度が高くないので、ボールや滑り体を支
持する支持板の強度を十分にするため、支持板の厚さが
大きくならざるを得ず、したがって、大型で重量がかさ
むものになり、材料費や加工コストも高くなると共に重
量が重くなることにより運搬や設置コストの上昇も防ぎ
得ないという問題点があった。

【０００６】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、コストが安くかつ耐食性および強度
等の特性が優れていると共に、大量生産にも少量生産に
も向く構造物の免震装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、次の構成を有する。請求項１の発明は、
基礎と構造物との間に介在して該構造物を水平方向に移
動自在に支持しかつ転がり支承、滑り支承あるいは滑り
転動支承する免震支持体を備えた構造物の免震装置であ
って、縦荷重あるいは横荷重の少なくとも一方を支える
強度部材は、鋳鉄を材料として構成されていることを特
徴とする構造物の免震装置である。

【０００８】請求項２の発明は、強度部材は、免震支持
体における基礎および／または構造物に固定されて転が
り体あるいは滑り体がその表面に接する支持部材、また
は、転がり体を保持して滑り転動支承する保持部材であ
ることを特徴とする請求項１に記載の構造物の免震装置
である。請求項３の発明は、強度部材は、免震支持体の
転がり体または滑り体であることを特徴する請求項１ま
たは２に記載の構造物の免震装置である。請求項４の発
明は、強度部材は、免震支持体の転がり体または滑り体
の移動を規制するストッパー部材であることを特徴とす
る請求項１ないし３のうちのいずれか１に記載の構造物
の免震装置である。請求項５の発明は、強度部材は、免
震支持体の構成部材を基礎または構造物に固定する固定
金具であることを特徴とする請求項１ないし４のうちの
いずれか１に記載の構造物の免震装置である。請求項６
の発明は、鋳鉄は、球状黒鉛鋳鉄を材料としてなること
を特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか１に記
載の構造物の免震装置である。

【０００９】発明者は、免震装置において、免震支持体
の支持部材、転がり体および滑り体、または、滑り転動
支承する保持部材、さらには、ストッパー部材、固定金
具などの、縦荷重あるいは横荷重の少なくとも一方を支
える強度部材の圧縮強度および耐食性を向上させるべ
く、材料の面から考察した。鋼製品に比較した場合に鋳
鉄品は鋳型により鋳造でき、大量生産にも少量生産にも
適する。しかも、加工、表面処理があまり必要なく、か
つ、切削、加工が容易なためコストダウンできる。ま
た、鋳鉄は、鋼製品に比較して圧縮強度および耐食性の
いずれの面でも優れている。すなわち、圧縮強度の面で
言えば、表１に示すように、各種の鋳鉄材料は圧縮強さ
が１００〜２００ｋｇ／ｍｍ²前後であるのに対して鋳
鋼は４０〜５０ｋｇ／ｍｍ²であり、ほぼ２〜３．５倍
の圧縮強さがあるといえる。

【００１０】

【表１】

【００１１】特に、球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄とも
いう）の圧縮強さはパーライト型やソルバイト型は１２
０〜１７０ｋｇ／ｍｍ²程度あり、炭素鋼が６０ｋｇ／
ｍｍ²程度の圧縮強さであるのに比較してほぼ２〜３倍
程度の圧縮強さを有している。よって、強度部材が支持
部材（受け皿など）の場合に、支持部材の厚さが薄くて
済み、非常にメリットがある。

【００１２】また、耐食性の面でも鋳鉄は、きわめて優
れている。例えば、図１は米国材料試験協会で行った各
種鉄系材料の大気中での腐食速度の１２年間の実験結果
である。なお、腐食速度はｇ／ｄｍ²／ｙｒで示されて
いるが腐食深さに換算すると１ｇ／ｄｍ²／ｙｒ＝０．
０１４ｍｍ／ｙｒ程度に相当する。

【００１３】図１では腐食速度はいずれの材料でも最初
は大きくしだいに小さくなる傾向にある。特に、球状黒
鉛鋳鉄、可鍛鋳鉄、含Ｃｕ可鍛鋳鉄等の鋳鉄がいずれも
鋼に比較して耐食性がきわめて優れていることが理解さ
れる。このように、鋳鉄が鋼に比べて耐食性が良いのは
腐食生成物中に残る黒鉛と、鋼より含有量の高いケイ素
Ｓｉが酸化物として鉄のけい酸塩を作りこれらが保護作
用を示すものと考えられる。

【００１４】また、鋳鉄は水に対しての耐食性が良く、
例えばフランス国のベルサイユ宮殿では１６６４年に引
かれた水道管が現在でも使用されている。また、海水
（自然海水、人口海水）、蒸留水に空気を導入して３８
０日経過した際の重量減少は、表２に示すように、鋳鉄
（１．５％Ｎｉあるいは非合金球状黒鉛鋳鉄、ネズミ鋳
鉄）がほぼ１５．５ｍｇ／ｃｍ²／ｄａｙであるのに対
して低炭素鋼が２３．５ｍｇ／ｃｍ²／ｄａｙという報
告がある。

【００１５】

【表２】

【００１６】これから鋳鉄の耐食性がきわめて優れてい
ることがわかる。したがって、海水中で鋳鉄特に球状黒
鉛鋳鉄は耐食性に富み海洋利用に広く用いられている。

【００１７】さらに、我が国で生産されている球状黒鉛
鋳鉄のかなりの部分が鋳鉄管として使用されており、そ
の大半が土中に埋設されて上水道および市ガス用に用い
られている。このように、水道管のみならずマンホール
の蓋にも鋳鉄品がメッキ無しで利用されている。この理
由は、上記と同様に鋳鉄とりわけ球状黒鉛鋳鉄の耐食性
の良さを示唆するものと言える。

【００１８】以上のことから、鋳鉄は、大気腐食、水腐
食、土壌中腐食のいずれについても優れていることがわ
かる。したがって、鋳鉄は耐食性が良好なことから、表
面処理なども不要にでき、所期の免震性能が確実に得ら
れる。

【００１９】なお、請求項２〜請求項５のように、強度
部材は、免震支持体の転がり体あるいは滑り体が表面に
接する支持部材、滑り転動支承する保持部材、転がり
体、あるいは滑り体、ストッパー部材自体、または、固
定金具とすることができ、それらの少なくともひとつを
鋳鉄を材料とした鋳鉄品にすれば、強度部材は鋳鉄品と
したものの圧縮強度および耐食性が向上して、結局、免
震支持体および免震装置全体としての圧縮強度および耐
食性が向上する。

【００２０】また、請求項６のように、鋳鉄は球状黒鉛
鋳鉄を材料とすれば、上述のように、鋳鉄のなかでも球
状黒鉛鋳鉄は優れた特性を有しているで、さらに、圧縮
強度および耐食性が良好になる。なお、球状黒鉛鋳鉄と
して、ダクタイル鋳鉄（例えばＪＩＳ：ＦＣＤ５５０
２）を用いることができる。荷重を加えた場合に普通鋳
鉄は片状黒鉛なので亀裂が伝搬し易いが、ダクタイル鋳
鉄は、荷重を加えた場合に黒鉛が球状であるため亀裂が
伝搬しにくく、よって、ダクタイル鋳鉄は普通鋳鉄に比
して強度、伸びが大きい。一方、鋼材の場合、黒鉛が存
在しないので伸びが大きいが、強度の点で劣る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。本発明は、図２〜図４に示す
各実施形態の免震装置に適用して好適なものである。

【００２２】図２に示すように、実施形態１の免震装置
は、基礎２と建築物（構造物の一例）４との間に介在し
て該建築物４を水平方向に移動自在に支持しかつ単球転
がり支承する免震支持体６を備えた免震装置である。免
震支持体６は、基礎２に固定して下側支持板（支持部材
に相当）８、該支持板８に対向して建築物４の土台に固
定された上側支持板１０と、上側支持板１０と下側支持
板８との間に配設されると共に基礎２と建築物４とが水
平方向に相対的に変位したときに上側支持板１０および
下側支持板８それぞれに対して接して転動するボール１
２とを有する単球転がり支承によるものである。

【００２３】そして、下側支持板８は、鋳鉄からなる鋳
鉄品であり、略円盤形状であって、その上面には中心位
置から外側方に行くにしたがって上側支持板１０に近づ
く形状（略すり鉢形状）を呈して、ボール１２を転動さ
せる傾斜面８ａが設けられている。

【００２４】また、必要に応じて上側支持板１０および
ボール１２も鋳鉄品とすることができる。また、下側支
持板８または上側支持板１０は表面処理しない鋳鉄品と
することができる。また、下側支持板８の周囲に免震支
持体６のボール１２の移動を規制するストッパー部材１
３ａを配置し、さらに、ストッパー部材１３ａを含めて
下側支持板８を基礎４に固定金具１３ｂにより固定して
おり、これらも鋳鉄品を採用できる。また、上側支持板
１０にもストッパー部材１３ｃを採用し、これや固定金
具を鋳鉄品とすることもできる。

【００２５】実施形態１の免震装置においては、地震が
起きていない通常の状態において、図２に示す状態にあ
り、この状態から地震が発生すると、基礎２と建築物４
とが水平方向に相対的に変位するため、ボール１２は、
傾斜面８ａ上を転動して加速度を減少させる。傾斜面８
ａの勾配により建築物４の重力による復元力は、傾斜面
８ａの中心に向き摩擦力（減衰力）を受けて、過大変位
を抑制し免震機能を発揮する。そして、免震装置は、強
度部材の各構成に鋳鉄品を採用するため、強度および耐
食性が向上する。

【００２６】次に、実施形態２の免震装置は、図３に示
すように、免震支持体１４が先端円形の棒状の滑り体１
６が建築物４の下面部に固定され、この滑り体１６の接
する円形平板状の支持板（支持部材に相当）１８は下方
に位置する。この支持板１８は、材料が鋳鉄からなるも
ので、その上面には中心位置から外側方に行くにしたが
って建築物４に近づく形状（略すり鉢形状）を呈して、
滑り体１６を摺接させる傾斜面１８ａが設けられてい
る。その他は、滑り体１６やその保持部材を鋳鉄品とす
ることができる。前記免震支持体１４は、地震発生時に
滑り体１６が支持板１８上で移動して加速度を減少さ
せ、滑り摩擦力（減衰力）により過大変位を抑制し免震
機能を発揮する。

【００２７】次に、実施形態３の免震装置は、図４に示
すように、免震支持体２０が、基礎２から建築物４との
間に配設されたボール１２と、ボール１２を滑動状態で
保持する球面状の凹部２２ｂ１を備えて建築物４の底面
４ａに固定された滑り保持部材２２と、基礎２に固定さ
れてボール１２を転動状態で支持する転がり支持部材２
４とから主に構成された滑り転動支承によるものであ
る。

【００２８】前記凹部２２ｂ１は、下方に開放してい
て、その曲率半径は、ボール１２の半径よりもやや大き
く設定されている。前記滑り保持部材２２には凹部２２
ｂ１に収納されたボール１２の下端部外周に接する内鍔
部２２ｂ２が設けられている。

【００２９】そして、転がり支持部材２４は、鋳鉄から
なる鋳鉄品であり、略円盤形状であって、その上面には
中心位置から外側方に行くにしたがって上側支持板１０
に近づく形状（略すり鉢形状）を呈して、ボール１２を
転動させる傾斜面２４ａが設けられている。

【００３０】また、必要に応じて滑り支持部材２２およ
びボール１２も鋳鉄品とすることができる。

【００３１】実施形態１〜３によれば、強度部材である
下側支持板８、支持板１８、転がり支持板２４、滑り保
持部材２２、さらには、ストッパー部材１３ａ、固定金
具１３ｂを鋳鉄品とするので、鋼製品に比較した場合に
鋳鉄は鋳型により鋳造でき、大量生産にも少量生産にも
適する。また、鋳鉄品は錆などの腐食に強いので、前記
のすべての強度部材すなわち下側支持板８、支持板１
８、転がり支持板２４、滑り転動支承の滑り保持部材２
２、さらには、ストッパー部材１３ａ、固定金具１３ｂ
の少なくともいずれか（一部または全部でもよい）を鋳
鉄品としたので、その鋳鉄品の強度部材の表面処理は不
要にできる。したがって、強度部材の加工および表面処
理があまり必要がなくなるのでコストダウンしやすい。
さらに、鋳鉄は、鋼製品に比較して圧縮強度および耐食
性のいずれの面でも優れているので、前記各支持板８、
１８、２４の強度が向上するので、支持板が薄くコスト
が低減する。

【００３２】なお、本発明の実施範囲は前記各実施形態
に限定されず、例えば、小球を介してボールを転動させ
る転がり支承において実施できることは明白である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、鋼
製品に比較した場合に鋳鉄は鋳型により鋳造でき、大量
生産にも少量生産にも適する。しかも、加工、表面処理
があまり必要がないのでコストダウンしやすい。鋳鉄
は、鋼製品に比較して圧縮強度および耐食性のいずれの
面でも優れている。

【００３４】また、免震装置の強度部材である転がり体
あるいは滑り体の支持部材、転がり体あるいは滑り体、
または、滑り転動支承の滑り保持部材、または、ストッ
パー部材あるいは固定金具のうちの少なくともいずれか
を鋳鉄品にするので、免震装置全体でコストダウンし、
圧縮強度、耐食性が向上する。また、鋳鉄をダクタイル
鋳鉄などの球状黒鉛鋳鉄にすれば、圧縮強度、耐食性が
より一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施形態１の説明図である。

【図３】実施形態２の説明図である。

【図４】実施形態３の説明図である。

【符号の説明】

２基礎４建築物（構造物の一例）６免震支持体８下側支持板１２ボール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基礎と構造物との間に介在して該構造物
を水平方向に移動自在に支持しかつ転がり支承、滑り支
承あるいは滑り転動支承する免震支持体を備えた構造物
の免震装置であって、縦荷重あるいは横荷重の少なくとも一方を支える強度部
材は、鋳鉄を材料として構成されていることを特徴とす
る構造物の免震装置。
【請求項２】強度部材は、免震支持体における基礎お
よび／または構造物に固定されて転がり体あるいは滑り
体がその表面に接する支持部材、または、転がり体を保
持して滑り転動支承する保持部材であることを特徴とす
る請求項１に記載の構造物の免震装置。
【請求項３】強度部材は、免震支持体の転がり体また
は滑り体であることを特徴する請求項１または２に記載
の構造物の免震装置。
【請求項４】強度部材は、免震支持体の転がり体また
は滑り体の移動を規制するストッパー部材であることを
特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１に記載
の構造物の免震装置。
【請求項５】強度部材は、免震支持体の構成部材を基
礎または構造物に固定する固定金具であることを特徴と
する請求項１ないし４のうちのいずれか１に記載の構造
物の免震装置。
【請求項６】鋳鉄は、球状黒鉛鋳鉄を材料としてなる
ことを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか１
に記載の構造物の免震装置。