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高温超電導バルク体を用いた免震装置に関する研究

高温超导块体隔震装置研究

基本信息

批准号：
11J00986
负责人：
佐々木修平
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

東北地方太平洋沖地震をはじめ,日本は地震によって大規模な人的被害および経済的被害がもたらされ,復旧にも莫大な時間と費用が必要となる。本研究では,地震被害を抑制するために,超電導バルク体を用いた磁気浮上型の免震装置の開発を図っており,当該年度において免震対象物を浮上支承させるための効率の良い浮上力確保や水平および鉛直振動に対する振動伝達率の抑制(免震効果の向上)を検討した。効率よく浮上力を得るために,超電導バルク体と永久磁石の配置や大きさについて検討し,超電導バルク体の単位面積当たり2000kgf以上(半導体製造装置レベル)の浮上力が得られることを見出した。実際に得られた浮上力特性から大型モデル装置を製作し,地震波を印加させ,振動伝達特性を測定した。初期微動となる小振幅高周波振動(振幅10mm未満,周波数1Hz以上)に対しては,加速度を20分の1に低減することができ,主要動となる大振幅低周波振動(振幅10mm以上,周波数1Hz未満)に対しては,等速直線運動を示すことを明らかにした。つまり,地震波周波数領域(10Hz以下)において固有周波数が存在せず,既存の免震装置では不可能であった共振現象に伴う振動増幅を抑制する(振動伝達率が1以下になる)ことに成功した。鉛直振動伝達特性では,共振時における振動伝達率を抑制するために,超電導バルク体数を変化させて剛性を高める方法や渦電流ダンパーによって減衰力を高める方法を考案した。これらは,鉛直方向のみに振動伝達を抑制する力が発生するため,水平振動伝達には寄与しない利点がある。これらにより,地震動の周波数領域から共振点を移行させるとともに,共振時における振動伝達率を3分の1程度抑制することに成功した。超電導免震装置の早期実用化によって,地震被害を大幅に低減し,業務継続や機能維持が確保されるとともに,物的被害のみならず,精神的なストレス抑制にもつながることになる。

The Tohoku earthquake struck the Pacific Ocean and Japan. The earthquake killed a large number of people and cost a lot of time to recover. In this study, the development of magnetic floating type seismic isolation devices for the purpose of earthquake damage suppression is discussed. The effectiveness of magnetic floating type seismic isolation devices for the purpose of earthquake damage suppression is discussed. The floating force of the superconducting body and permanent magnet can be obtained when the unit area of the superconducting body is more than 2000kgf (semiconductor manufacturing apparatus). In fact, the floating force characteristics of seismic waves are obtained, and the vibration characteristics of seismic waves are measured. In the initial stage, small amplitude high frequency vibration (amplitude 10mm or more, cycle number 1 Hz or more) is accompanied by acceleration of 20 minutes or less, and in the main stage, large amplitude low frequency vibration (amplitude 10mm or more, cycle number 1 Hz or more) is accompanied by constant linear motion. The frequency range of seismic wave (10Hz or less) is such that the inherent frequency is not present, and it is impossible to suppress the resonance phenomenon with the existing seismic isolation device (vibration arrival rate is 1 or less). Vertical vibration characteristics, resonance time, vibration rate, suppression, conductivity, body number, rigidity, eddy current, attenuation, etc. The vertical vibration is suppressed by force, and the horizontal vibration is suppressed by force. The frequency domain of the earth vibration is shifted to the resonance point, and the resonance time is suppressed to the extent of 3 minutes. The early application of superconducting seismic isolation devices has greatly reduced earthquake damage, and the maintenance of business functions has ensured that the damage of objects and spirits is suppressed.