JP7393123B2 - 免震建物 - Google Patents

Description

本発明は、地震による建物及び基礎の振動を低減するために、磁気を利用した免震建物に関するものである。

従来、地震による建物の振動を低減する免震建物として、積層ゴムやボールの転がりを利用した装置を建物と基礎の間に複数設置するというものが用いられている。しかし、このようなものは、常に建物全体の荷重を受けているため、経時劣化やそれに伴う免震能力の低下という問題があった。

そのため、地震を検知した際に、磁力により基礎から建物を浮き上がらせることにより、建物の振動を低減するというものが提案されている（特許文献１）。
しかしながら、例えば、直下型地震のように地震を検知してから主要動までの時間が短い場合、浮上が間に合わず、建物が損傷するおそれがあった。また、このような磁気により建物を浮上させる装置は、建物と基礎の間に配置していたため、地震による振動により基礎が損傷し、建物が浮上できなくなるおそれがあった。

特開２００６－２９１５１２号公報

このような状況に鑑みて、本発明は、初期微動の長い地震のみならず、直下型地震のように地震を検知してから主要動までの時間が短い地震に対しても建物の振動を低減することができるように、常時、磁力により浮き上がらせることができ、更に、建物の基礎ごと浮き上がらせることにより、基礎の損傷により、建物が浮上できなくなるという事態を回避することができる免震建物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の免震建物は、
（１）建物を載置した基礎部と基礎部の底面で連結し、前記基礎部から下方に延伸する柱状の凸型免震部材と凸型免震部材を収納する凹型免震部材とを備える免震建物であって、
凸型免震部材には、外側の底面に磁石を設置し、更に、外側の側面に複数の磁石を設置し、凹型免震部材の底面には、凸型免震部材の底面に設置した磁石と対向する位置に反発する磁石を設置し、凹型免震部材の側面には、凸型免震部材の側面に設置した磁石と対向する位置にそれぞれ反発する磁石を設置し、凹型免震部材は、地下に設置している。
（２）凹型免震部材の底面に設置した磁石の周囲に、凸型免震部材の底面に設置した磁石と吸引力を有する複数の磁石を設置した免震建物としてもよい。
（３）凸型免震部材の外側の側面の磁石と、これに対向する位置に設置した凹型免震部材の側面に設置した磁石に吸引力を有するものを加えた（１）又は（２）に記載した免震建物とすることもできる。
（４）凸型免震部材の内部が中空である（１）～（３）のいずれかに記載の免震建物としてもよい。
（５）基礎部の外周にエアバックを設置した（１）～（４）のいずれかに記載の免震建物であってもよい。

本発明に係る免震建物によれば、初期微動の長い地震のみならず、直下型地震のように地震を検知してから主要動までの時間が短い地震に対しても建物の振動を低減することができ、更に、建物の基礎の損傷により、建物が浮上できなくなるという事態を回避できるという特有の効果を奏する。

本発明の実施形態に係る免震建物の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る凸型免震部材と凹型免震部材の一例を示す概略図である。 （A）は本発明の実施形態に係る凹型免震部材に設置した磁石の一例を示す図であり、（B）は別の一例を示すものである。 本発明の実施形態に係る基礎部の斜視図である。 本発明の実施形態に係る免震建物の一例を示す平面図である。

次に、添付図面を参照して本発明に係る免震建物の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る免震建物の概略断面図である。本発明に係る免震建物１は、図１に示すように、基礎部８と、基礎部８に載置した建物本体９と、基礎部８の底面で連結し、下方に延伸する凸型免震部材３と、凸型免震部材３を収納する凹型免震部材２とを備える。

凸型免震部材３は、図２に示すように、略円柱形状であり、凸部底面３２に凸部底面磁石３３を設置している。凸部底面磁石３３は、凸部底面３２をほぼ覆う大きさであり、略円盤形状である。また、凸部側面３１には、複数の凸部側面磁石３４を設置している。凸部側面磁石３４は、凸部側面３１の外周上を一定間隔ごとに並べて設置している。

また、凸部側面磁石３４は、凸型免震部材３の中央部の外周上に一定間隔で設置するほか、図２に示すように、上方部、中央部、下方部の３段で外周上に一定間隔で設置してもよい。なお、凸部側面磁石３４の配置は、上記のものに限られるものではなく、例えば、外周上に間隔を開けずに連続して配置して、環状としてもよいし、上述のように３段に限られず、これ以上の段数であっても問題ない。

凹型免震部材２は、図２に示すように、上方が開口し、底を有する略円筒形状であり、凹部底面２２に凹部底面メイン磁石２３を設置している。また、凹部側面２１の内側には、複数の凹部側面磁石２５を設置している。凹部側面磁石２５は、凹部側面２１の内周上を一定間隔ごとに並べて設置している。なお、凹型免震部材２は、図１に示すように、地面Ｇを掘削して埋めることが好ましい。

また、凹部底面メイン磁石２３は、凸部底面磁石３３と対向する位置に設置し、磁極を凸部底面磁石３３と反発力を有するものとし、大きさも凸部底面磁石３３と同程度で円盤状が好ましい。凸部底面磁石３３と凹部底面メイン磁石２３が反発力を有することにより、建物本体９を浮上させることができる。

更に、図３（A）に示すように、凹部底面２２には、凹部底面メイン磁石２３の外側に、凹部底面メイン磁石２３よりも小型の複数の凹部底面サブ磁石２４を設置している。凹部底面サブ磁石２４は、凸部底面磁石３３と吸引力を有する磁極とすることが好ましい。凸部底面磁石３３と吸引力を有する凹部底面サブ磁石２４を設置することにより、地震の振動が建物９に伝達することを低減することができるからである。また、図３（B）に示すように、凹部底面サブ磁石２４は、凹部底面メイン磁石２３の外側に環状に設置してもよい。なお、凸型免震部材３及び凹型免震部材２を地下に配置しているのは、地下は地震に強く（影響を受けにくい）、損傷を受けにくいからである。

また、凹部側面磁石２５は、凸型免震部材３を凹型免震部材２に収納した際に、凸部側面磁石３４と対向する位置に設置し、磁極を凸部側面磁石３４と反発力を有するものとし、大きさも凸部側面磁石３４と同程度であることが好ましい。このような構成とすることにより、凹型免震部材２の中央部にとどまらせることができる。
更に、凹部側面磁石２５は、上述のように、凸部側面磁石３４と反発力を有するものの他に、一部の凸部側面磁石３４が吸引力を有するものとしてもよい。このように、一部が吸引力を有するものとすることにより、地震の振動が建物９に伝達することを緩和することができるからである。つまり、地震により凹型免震部材２が振動することになるが、全て反発力を有する磁石とすると、上述したように凹型免震部材２の中央部へ凸型免震部材３を動かす方向へ力が働くので、振動が伝わり易くなるからである。凹部側面磁石２５と凸部側面磁石３４が吸引力を有するものと反発力を有するものとの割合（吸引力／反発力）は、１／８～１／３程度が好ましい。なお、磁石の大きさや磁石の種類を種々使用することにより、凸部側面磁石３４が吸引力を有するものと反発力を有するものの数は、半分ずつとすることもできる。

なお、凹部側面磁石２５や凸部側面磁石３４を電磁石としている場合には、通常は、全て反発力を有するものとしておいて、地震を検知したときに、一部を吸引力を有するように変化させてもよい。

上記の各磁石（凸部底面磁石３３、凸部側面磁石３４、凹部底面メイン磁石２３、凹部底面サブ磁石２４、凹部側面磁石２５）は、ネオジム磁石、アルニコ磁石、コバルト磁石などの永久磁石、環状のコイルを巻いた電磁石、超電導コイルを用いた超電導電磁石など任意の組合せの磁石を用いることができる。なお、凸部底面磁石３３、凹部底面メイン磁石２３に永久磁石を使用するときは、重量物を浮上させる必要があることから、非常に強い磁力を有するネオジム磁石を使用することが好ましい。

凸型免震部材３は、図１に示すように、軽量化を図るため、内部を中空部３５としてもよい。また、中空部３５の内部に建物の重心がずれた場合に、バランスをとるおもりを配置してもよい。

凹型免震部材２は、凹部底面２２や凹部側面２１の材質として、金属、プラスチック、木材など様々な材質を用いることができる。また、地面Ｇを円筒状に掘削して凹部底面２２や凹部側面２１として利用することもできる。地面Ｇを掘削する場合には、凹部底面２２には液状化防止のため、杭打ちをしておくことが好ましい。

凸部側面３１と凹部側面２１との水平方向の距離Ｗは、免震建物１の設置地域において想定される地震の横揺れ最大変位以上の距離とすることが好ましい。阪神淡路大震災の横揺れ最大変位は１８ｃｍ程度であるので、少なくとも程度の距離は確保しておいた方がよい。これ以上の横揺れが来た場合であっても、凸部側面磁石３４と凹部側面磁石２５が揺れを相殺するため、凸型免震部材３と凹型免震部材２が衝突を防ぐことができる。なお、基礎部８の底面と凹型免震部材２の上端部にはすき間が生じるが、ゴムなどでシールしておくことが好ましい。水などが流れ込むのを防ぐためである。

基礎部８は、図１及び図４に示すように、基礎部８の下面から複数のアンカー８１を吊り下げてもよい。建物９の安定感が増し、地震の際にも地震の振幅を緩和することができる。なお、洪水などの際にも免震建物１が流されにくくなる。図１及び図２に示すように、基礎部８には、連結バー８２１を介してエアバック８１を設置してもよい。免震建物１の姿勢の安定に寄与し、洪水や津波などの際にも流木などから保護することができる。なお、エアバック８１は常時膨らませておいてもよいが、洪水などを察知したときに膨らませるようにしてもよい。

建物本体９は、複数のコンテナ形式の容器（例えば、直方体の容器など）に部屋、トイレなどを各々収容し、各コンテナ形式の容器の組合せ自在とすることができるようにしてもよい。一般的に、建物本体９は一度建ててしまうと、部屋の配置の変更などは簡単ではない。しかし、本発明のように磁気浮上式の建物本体９は、重心がどの位置になるかが重要であり、このように自由な組み合わせや設置位置の変更ができることにより、望ましい重心位置とすることができる。なお、図５は、コンテナ形式の建物９の一例を示したものであり、寝室９１、キッチン９２、トイレ９３、リビング９４、廊下９５から構成したものである。

ここまで、本発明の好ましい実施例について述べてきたが、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲およびその要旨を逸脱することなく、様々な変更や置換が可能であり、あるいは上述の実施例と同等に構成され得ることは当業者にとって明らかである。

１ 免震建物
２ 凹型免震部材
２１ 凹部側面
２２ 凹部底面
２３ 凹部底面メイン磁石
２４ 凹部底面サブ磁石
２５ 凹部側面磁石
３ 凸型免震部材
３１ 凸部側面
３２ 凸部底面
３３ 凸部底面磁石
３４ 凸部側面磁石
３５ 中空部
８ 基礎部
８１ アンカー
８２ エアーバック
８２１ 連結バー
９ 建物本体
９１ 寝室
９２ キッチン
９３ トイレ
９４ リビング
９５ 廊下
Ｇ 地面
Ｗ 水平距離

Claims (5)

1. 建物を載置した基礎部と、
   前記基礎部の底面で連結し、前記基礎部から下方に延伸する柱状の凸型免震部材と、
   前記凸型免震部材を収納する凹型免震部材と、
   を備える免震建物であって、
   前記凸型免震部材には、外側の底面に磁石を設置し、更に、外側の側面に複数の磁石を設置し、
   前記凹型免震部材の底面には、前記凸型免震部材の底面に設置した磁石と対向する位置に反発する磁石を設置し、
   前記凹型免震部材の側面には、前記凸型免震部材の側面に設置した磁石と対向する位置にそれぞれ反発する磁石を設置し、
   前記凹型免震部材は、地下に設置していることを特徴とする免震建物。
2. 前記凹型免震部材の底面に設置した磁石の周囲に、前記凸型免震部材の底面に設置した磁石と吸引力を有する複数の磁石を設置したことを特徴とする請求項１に記載の免震建物。
3. 前記凸型免震部材の外側の側面の磁石と、これに対向する位置に設置した前記凹型免震部材の側面に設置した磁石に吸引力を有するものを加えたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震建物。
4. 前記凸型免震部材の内部が中空であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の免震建物。
5. 前記基礎部の外周にエアバックを設置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の免震建物。