JPH0799057B2 - 磁気浮上式免震装置 - Google Patents
磁気浮上式免震装置Info
- Publication number
- JPH0799057B2 JPH0799057B2 JP63010972A JP1097288A JPH0799057B2 JP H0799057 B2 JPH0799057 B2 JP H0799057B2 JP 63010972 A JP63010972 A JP 63010972A JP 1097288 A JP1097288 A JP 1097288A JP H0799057 B2 JPH0799057 B2 JP H0799057B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seismic isolation
- building
- superconducting coil
- foundation
- isolation device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は磁気浮上式免震装置に関する。
《従来の技術》 近年、地震時における建物の振動の低減による入居者な
らびに収容物の安全向上と、建物の構造材料の減少によ
る建設コストの削減を目的として各種の免震装置が開発
されつつあるが、その代表的なものは第７図に示す如く
建物１とその基礎２との間に積層ゴムからなる免震ユニ
ット３を多数配設したいわゆる積層ゴム方式の免震装置
である。この免震装置はゴムの弾性によって垂直および
水平方向の振動を吸収するようになっている。
らびに収容物の安全向上と、建物の構造材料の減少によ
る建設コストの削減を目的として各種の免震装置が開発
されつつあるが、その代表的なものは第７図に示す如く
建物１とその基礎２との間に積層ゴムからなる免震ユニ
ット３を多数配設したいわゆる積層ゴム方式の免震装置
である。この免震装置はゴムの弾性によって垂直および
水平方向の振動を吸収するようになっている。
《発明が解決しようとする課題》 しかし、積層ゴム方式の免震装置では水平方向の免震作
用が十分でなく、ある程度の横揺れが建物に伝わってし
まう。また積層ゴムは経時劣化するため寿命があり、一
定期間経過すると免震ユニット３を新しいものに交換し
なければならず、その際の工事もかなり大規模なものと
なる。
用が十分でなく、ある程度の横揺れが建物に伝わってし
まう。また積層ゴムは経時劣化するため寿命があり、一
定期間経過すると免震ユニット３を新しいものに交換し
なければならず、その際の工事もかなり大規模なものと
なる。
本発明はこのような問題点を有効に解決すべく創案する
に至ったものであって、その目的は垂直および水平の両
方向で十分な免震作用があり、しかも半永久的な寿命を
有する免震装置を提供することにある。
に至ったものであって、その目的は垂直および水平の両
方向で十分な免震作用があり、しかも半永久的な寿命を
有する免震装置を提供することにある。
《課題を解決するための手段》 上述した問題点を解決するため本発明は、建物とその基
礎とを非結合状態にし、上記建物下部と基礎上部のいず
れか一方に超電導コイルを配設するとともに、他方に上
記超電導コイルと対向するように反磁性体を配設し、短
時間の大電流を上記超電導コイルに供給する電力貯蔵シ
ステムを備え、上記反磁性体は磁場中で完全反磁性とな
るものであり、上記建物は上記超電導コイルに大電流が
供給されない平常時において上記基礎上に支持されてい
ることを特徴とするものである。
礎とを非結合状態にし、上記建物下部と基礎上部のいず
れか一方に超電導コイルを配設するとともに、他方に上
記超電導コイルと対向するように反磁性体を配設し、短
時間の大電流を上記超電導コイルに供給する電力貯蔵シ
ステムを備え、上記反磁性体は磁場中で完全反磁性とな
るものであり、上記建物は上記超電導コイルに大電流が
供給されない平常時において上記基礎上に支持されてい
ることを特徴とするものである。
《作用》 上述の如く構成した免震装置では、建物と基礎とが完全
に離れるので、基礎の垂直および水平方向の振動がほぼ
完全に遮断され建物には振動が伝わらない。
に離れるので、基礎の垂直および水平方向の振動がほぼ
完全に遮断され建物には振動が伝わらない。
《実施例》 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図に示す建物１はその基礎２に対して非結合構造とさ
れ、建物１の最下階の下部と基礎２との間に複数の免震
ユニット４が配設されている。この免震ユニット４は第
２図（ａ）に示す如く建物１の最下階の下部に配設され
た板状の超電導材（例えば超電導セラミック材）からな
る反磁性体５と、基礎２上部に配設された超電導コイル
６とで構成され、反磁性体５と超電導コイル６は上下方
向に互いに対向して配設されている。なお、超電導コイ
ル６のソレノイドコイル6aは基礎２上面に突設された非
磁性材料からなる短柱７に巻装されている。
図に示す建物１はその基礎２に対して非結合構造とさ
れ、建物１の最下階の下部と基礎２との間に複数の免震
ユニット４が配設されている。この免震ユニット４は第
２図（ａ）に示す如く建物１の最下階の下部に配設され
た板状の超電導材（例えば超電導セラミック材）からな
る反磁性体５と、基礎２上部に配設された超電導コイル
６とで構成され、反磁性体５と超電導コイル６は上下方
向に互いに対向して配設されている。なお、超電導コイ
ル６のソレノイドコイル6aは基礎２上面に突設された非
磁性材料からなる短柱７に巻装されている。
このように構成した免震装置では、超電導コイル６に通
電しない状態では建物１が超電導コイル６の短柱７上に
支持され、超電導コイル６に通電するとその磁力線が反
磁性体５の内部に入ろうとするが、その反作用として反
磁性体５の表面の薄い層に電流が流れ、この電流によっ
て上記磁力線を排除する磁場が形成される。従って、反
磁性体５の内部ではマイナス−効果により磁束密度が０
の完全反磁性となり、超電導コイル６と反磁性体５が互
いに反発して第２図に示す如くこれらの間に間隙８が生
じ、建物１が基礎２から浮いた状態となる。従って基礎
２が垂直および水平方向に振動してもこの振動は間隙８
部分で遮断されるので建物の振動がきわめて少ない。
電しない状態では建物１が超電導コイル６の短柱７上に
支持され、超電導コイル６に通電するとその磁力線が反
磁性体５の内部に入ろうとするが、その反作用として反
磁性体５の表面の薄い層に電流が流れ、この電流によっ
て上記磁力線を排除する磁場が形成される。従って、反
磁性体５の内部ではマイナス−効果により磁束密度が０
の完全反磁性となり、超電導コイル６と反磁性体５が互
いに反発して第２図に示す如くこれらの間に間隙８が生
じ、建物１が基礎２から浮いた状態となる。従って基礎
２が垂直および水平方向に振動してもこの振動は間隙８
部分で遮断されるので建物の振動がきわめて少ない。
なお免震ユニット４は第２図（ｂ）に示す如く上下を逆
にして配設しても作用効果はまったく変らない。
にして配設しても作用効果はまったく変らない。
次に第３図〜第６図はそれぞれ本発明の変形実施例を示
したものであって、まず第３図は建物１下部に短柱11を
突設し、この短柱11の下端部に皿状の反磁性体５を配設
し、さらにこの反磁性体５の上方に第２の超電導コイル
12を配設したものである。この免震装置では第２の超電
導コイル12によって反磁性体を下方（重力方向）に反発
付勢することができるので、建物１を磁気浮上させるだ
けでなく、地震時における建物１の上下方向の振動制御
が確実となり、いわゆる共振現象の予防対策として有効
なものとなる。
したものであって、まず第３図は建物１下部に短柱11を
突設し、この短柱11の下端部に皿状の反磁性体５を配設
し、さらにこの反磁性体５の上方に第２の超電導コイル
12を配設したものである。この免震装置では第２の超電
導コイル12によって反磁性体を下方（重力方向）に反発
付勢することができるので、建物１を磁気浮上させるだ
けでなく、地震時における建物１の上下方向の振動制御
が確実となり、いわゆる共振現象の予防対策として有効
なものとなる。
次に第４図は第２図（ａ）に示す免震装置を基本とし、
基礎２に立設したブラケット13と建物１とをダンパ14お
よび抵抗部材15によって水平方向に連結したものであ
る。このようにダンパ14および抵抗部材15を配設するこ
とにより、建物１の水平方向の振動を効果的に減衰させ
ることが可能となる。
基礎２に立設したブラケット13と建物１とをダンパ14お
よび抵抗部材15によって水平方向に連結したものであ
る。このようにダンパ14および抵抗部材15を配設するこ
とにより、建物１の水平方向の振動を効果的に減衰させ
ることが可能となる。
次に第５図は建物１側の短柱11下端に比較的大きな円盤
状の反磁性体５を配設し、この反磁性体５の縁に第３の
超電導コイル16のＶ字状コア17を挿入したものである。
これにより短柱７の揺動、すなわち建物１の揺動傾斜を
規制することが可能となる。
状の反磁性体５を配設し、この反磁性体５の縁に第３の
超電導コイル16のＶ字状コア17を挿入したものである。
これにより短柱７の揺動、すなわち建物１の揺動傾斜を
規制することが可能となる。
次に第６図は超電導コイル６への通電を地震センサ18に
より自動的に行なうようにしたものであり、これによれ
ば常時は超電導コイル６に通電せずに第６図（ａ）に示
す如く建物１を支持ブロック19で支持しておき、地震時
のみ超電導コイル６に通電して第６図（ｂ）に示す如く
建物１を支持ブロック19から浮かせるので、電力コスト
がきわめてわずかとなる。
より自動的に行なうようにしたものであり、これによれ
ば常時は超電導コイル６に通電せずに第６図（ａ）に示
す如く建物１を支持ブロック19で支持しておき、地震時
のみ超電導コイル６に通電して第６図（ｂ）に示す如く
建物１を支持ブロック19から浮かせるので、電力コスト
がきわめてわずかとなる。
以上、本発明の実施例につき説明したが、本発明は上記
実施例に限定されることなく種々の変形が可能であっ
て、例えば短柱７は必ずしも外観上柱状である必要はな
く、梁、地中梁およびマットベース等に埋設された形で
もよい。この場合、床構造および短柱が共にコンクリー
トであれば、免震ユニット４はコンクリート中にソレノ
イドコイル6aを埋設したものになる。ただし、超電導コ
イルが室温もしくはこれに近い臨界温度を有する超電導
物質である必要があり、冷却を要する場合には、短柱が
外観上あらわれる構造にした方がよい。
実施例に限定されることなく種々の変形が可能であっ
て、例えば短柱７は必ずしも外観上柱状である必要はな
く、梁、地中梁およびマットベース等に埋設された形で
もよい。この場合、床構造および短柱が共にコンクリー
トであれば、免震ユニット４はコンクリート中にソレノ
イドコイル6aを埋設したものになる。ただし、超電導コ
イルが室温もしくはこれに近い臨界温度を有する超電導
物質である必要があり、冷却を要する場合には、短柱が
外観上あらわれる構造にした方がよい。
なお、短柱７の材料に要求される物性は、構造力学的強
度と非磁性である。この両者の要求を満たすものとして
はコンクリートが考えられるが、磁性材料である鉄筋で
補強することができない。そこで、鉄筋に代え、ステン
レス鋼棒または炭素繊維、アラミド繊維等の高強度非磁
性繊維を用いる。高強度非磁性繊維はコンクリート混練
時に混入させてもよい。
度と非磁性である。この両者の要求を満たすものとして
はコンクリートが考えられるが、磁性材料である鉄筋で
補強することができない。そこで、鉄筋に代え、ステン
レス鋼棒または炭素繊維、アラミド繊維等の高強度非磁
性繊維を用いる。高強度非磁性繊維はコンクリート混練
時に混入させてもよい。
また、ステンレス鋼板を永久型枠として無筋コンクリー
トにしても差支えない。
トにしても差支えない。
好ましくは、コンクリートを用いず、ステンレス鋼塊と
する。すると、短柱断面を小さくすることができ、その
結果超電導コイルの直径が小さくなって、有利である。
する。すると、短柱断面を小さくすることができ、その
結果超電導コイルの直径が小さくなって、有利である。
つぎに、本発明の実施にあたっての定量的な解析を試み
ることにする。
ることにする。
５段建で縦横２スパン程度の鉄筋コンクリートの建物の
自重は約3,000tであるからこれを10本の短柱７で支える
とすれば、１本の短柱７にかかる重量は300tとなり、短
柱７の断面積が１m2とすれば、300t/m2となる。
自重は約3,000tであるからこれを10本の短柱７で支える
とすれば、１本の短柱７にかかる重量は300tとなり、短
柱７の断面積が１m2とすれば、300t/m2となる。
磁気がもれない範囲での磁気反発力は、 B2/2μ0［N/m2］ ここにB ;磁束密度［Ｔ（テスラ）］ μ0；真空の透磁率［４π×107（H/m）］ この反発力で短柱を浮かせるには すなわち、Ｂ＞2.7［Ｔ］ ソレノイドコイル6aにおける磁束方向中心の磁束密度
（B0）は、 B0＝μ0IN ここにI;電流 N;単位長さ（ｍ）あたりの巻数 B0は、短柱７の長さを1mとすれば、短柱の端部での磁束
密度Ｂに対し、B0≒1.5×Ｂの関係を有するから B0＞4.0［Ｔ］ となる。そこでＩ＝30［KA］とすると、 Ｎ＝100［巻/m］ 程度となり十分実現可能である。
（B0）は、 B0＝μ0IN ここにI;電流 N;単位長さ（ｍ）あたりの巻数 B0は、短柱７の長さを1mとすれば、短柱の端部での磁束
密度Ｂに対し、B0≒1.5×Ｂの関係を有するから B0＞4.0［Ｔ］ となる。そこでＩ＝30［KA］とすると、 Ｎ＝100［巻/m］ 程度となり十分実現可能である。
このように本発明装置では大量の電力を要するので、建
物の地下にトロイダル型超電導コイルを用いた電力貯蔵
システムを設けて永久電流をため込み、地震時に使用す
ることが好ましい。
物の地下にトロイダル型超電導コイルを用いた電力貯蔵
システムを設けて永久電流をため込み、地震時に使用す
ることが好ましい。
《発明の効果》 本発明は上述の如く、建物を磁気反発力によって基礎か
ら浮上させるようにしているので、基礎の垂直方向の振
動は勿論のこと、水平方向の振動もほとんど建物には伝
わらず、また反磁性体と超電導コイルによる免震ユニッ
トを使用しているのでその寿命が半永久的であり、免震
コストの低減を図ることができる。
ら浮上させるようにしているので、基礎の垂直方向の振
動は勿論のこと、水平方向の振動もほとんど建物には伝
わらず、また反磁性体と超電導コイルによる免震ユニッ
トを使用しているのでその寿命が半永久的であり、免震
コストの低減を図ることができる。
第１図〜第６図は本発明の実施例を示したものであっ
て、第１図は免震構造を採用した建物の概略側面図、第
２図（ａ），（ｂ）は免震ユニットの側面図、第３図〜
第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ免震ユニットの変形例
の側面図である。また第７図は従来の積層ゴム方式の免
震構造を採用した建物の概略側面図である。 １……建物、２……基礎 ４……免震ユニット、５……反磁性体 ６……超電導コイル
て、第１図は免震構造を採用した建物の概略側面図、第
２図（ａ），（ｂ）は免震ユニットの側面図、第３図〜
第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ免震ユニットの変形例
の側面図である。また第７図は従来の積層ゴム方式の免
震構造を採用した建物の概略側面図である。 １……建物、２……基礎 ４……免震ユニット、５……反磁性体 ６……超電導コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大熊 勝寿 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 竹内 淳 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内
Claims (2)
- 【請求項１】建物とその基礎とを非結合状態にし、上記
建物下部と基礎上部のいずれか一方に超電導コイルを配
設するとともに、他方に上記超電導コイルと対向するよ
うに反磁性体を配設し、短時間の大電流を上記超電導コ
イルに供給する電力貯蔵システムを備え、上記反磁性体
は磁場中で完全反磁性となるものであり、上記建物は上
記超電導コイルに大電流が供給されない平常時において
上記基礎上に支持されていることを特徴とする磁気浮上
式免震装置。 - 【請求項２】上記超電導コイルを地震時にのみ通電する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の磁気浮上式
免震装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010972A JPH0799057B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 磁気浮上式免震装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010972A JPH0799057B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 磁気浮上式免震装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187239A JPH01187239A (ja) | 1989-07-26 |
| JPH0799057B2 true JPH0799057B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=11765073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63010972A Expired - Lifetime JPH0799057B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 磁気浮上式免震装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799057B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5968324A (en) * | 1995-12-05 | 1999-10-19 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for depositing antireflective coating |
| US6127262A (en) | 1996-06-28 | 2000-10-03 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for depositing an etch stop layer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111941A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-28 | Ohbayashi Corp | 磁気浮上式免震装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63010972A patent/JPH0799057B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111941A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-28 | Ohbayashi Corp | 磁気浮上式免震装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01187239A (ja) | 1989-07-26 |
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