制振装置、制振方法及び制振構造の施工方法
【課題】コンパクトで、アクティブ制振が可能な制振装置を提供する。
【解決手段】制振装置１０は、端部が他の構造部材１４に回転可能に接合された（ピン接合された）一の構造部材１２に設けられた第１取付部１３と、他の構造部材１４に設けられた第２取付部１８との間に設けられ、一方の端部が第１取付部１３に接合され、他方の端部が第２取付部１８に接合され、伸縮して、一の構造部材１２に他の構造部材１４との接合部を中心とした回転力を付与する伸縮手段２４と、一の構造部材１２の伸縮量を検出する検出手段２５と、検出手段２５で検出された伸縮量に基づいて伸縮手段２４を伸縮させる制御手段２８と、を有している。
【解決手段】制振装置１０は、端部が他の構造部材１４に回転可能に接合された（ピン接合された）一の構造部材１２に設けられた第１取付部１３と、他の構造部材１４に設けられた第２取付部１８との間に設けられ、一方の端部が第１取付部１３に接合され、他方の端部が第２取付部１８に接合され、伸縮して、一の構造部材１２に他の構造部材１４との接合部を中心とした回転力を付与する伸縮手段２４と、一の構造部材１２の伸縮量を検出する検出手段２５と、検出手段２５で検出された伸縮量に基づいて伸縮手段２４を伸縮させる制御手段２８と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振装置、制振方法及び制振構造の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造物を制振するために、大きな質量（可動マス）を備えた制振装置が用いられている。この可動マスを構造物自身の振動特性に同調させる、或いは可動マスを強制的に振動させることにより生じる反力を用いて、構造物の振動を抑制している。
【０００３】
これらの方法は、大きな制御力が得られる反面、大きく、かつ大重量である可動マスを必要とする短所を持つ。即ち、可動マスが大型、大重量であることから、設置スペースの確保や、設置時の搬入方法等に制約が生じる。
そこで、ダンパーを使用したコンパクトで経済性の高い制振装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の制振装置は、図１４に示すように、鉄骨梁８０と鉄骨柱８２を接合する接合部に設けられている。
即ち、鉄骨梁８０の上フランジ８４と鉄骨柱８２のフランジ８６が、接合金物８８を用いてそれぞれ高力ボルト９０で締結されている。
また、鉄骨梁８０のウェブは、接合金物８９で鉄骨柱８２のフランジ８６と接合されている。このとき、接合金物８９には、ウェブが鉄骨柱８２のフランジ８６から離間する方向の挙動を拘束しない程度のルーズ孔が設けられており、鉄骨梁８０のウェブが鉄骨梁８０の材軸方向に滑れるように高力ボルト９０で締結されている。接合金物８９と鉄骨柱８２のフランジ８６の接合は、高力ボルト９０で締結されている。
更に、鉄骨梁８０の下フランジ８５と鉄骨柱８２のフランジ８６は、地震エネルギを吸収するダンパー９２を介して繋がれている。
【０００５】
しかし、特許文献１の制振装置は、鉄骨梁８０と鉄骨柱８２の接合部にダンパー９２を用いる構成のため、コンパクト化の余地がある。また、パッシブな制振であり、アクティブ制振ができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実に鑑み、コンパクトで、アクティブ制振が可能な制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明に係る制振装置は、他の構造部材に回転可能に接合された（ピン接合された）一の構造部材に設けられた第１取付部と、前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に設けられ、一方の端部が前記第１取付部に接合され、他方の端部が前記第２取付部に接合され、伸縮して、前記一の構造部材に前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与する伸縮手段と、前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された伸縮量に基づいて前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、一の構造部材に設けられた第１取付部に一方の端部が接合され、他の構造部材に設けられた第２取付部に他方の端部が接合された伸縮手段を伸縮させることにより、一の構造部材に、他の構造部材と回転可能に接合された接合部を中心とした回転力を付与することができる。
また、検出手段により、一の構造部材の伸縮量が検出され、制御手段により、検出手段で検出された伸縮量に基づいて伸縮手段の伸縮が制御される。
【００１０】
この結果、制御手段で伸縮手段を伸縮させ、一の構造部材に接合部を中心とした回転力を加えて変形させ、一の構造部材の振動を抑制することが可能となる。即ち、一の構造部材をアクティブに変形させ、振動を制振する制振装置を提供することができる。
ここに、ピン接合とは、いわゆる「設計上のピン接合」を意味し、厳密には、接合部位に付与した回転力の一部はピン接合部において吸収される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振装置において、前記伸縮手段及び前記検出手段は、前記第１取付部と前記第２取付部に端部がそれぞれ接合された平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され、印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる又は前記基板の伸縮量に応じた電圧を出力する膜型圧電素子と、を有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、伸縮手段は、基板の両側面に固着された膜型圧電素子に電圧を印加することより基板を伸縮させることができる。また、検出手段は、基板の伸縮量に応じた電圧を膜型圧電素子から出力させることができる。
【００１３】
これにより、第１取付部と第２取付部の間に設けられた基板を伸縮させることにより、一の構造部材の変形を抑制することができる。また、基板の伸縮により、第１取付部と第２取付部の間の伸縮を検出することができ、膜型圧電素子を検出手段として利用することができる。更に、圧電素子は膜型とされており、コンパクトな伸縮手段を提供することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置において、前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺を切り欠いた角部であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材であることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の構成とすることにより、一の構造部材の下辺の角部と他の構造部材の突出し部材との間で伸縮手段が伸縮される。この結果、一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
この結果、一の構造部材をアクティブに制振することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置において、前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺から前記一の構造部材と直交する方向へ突出された腕部材であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材、又は前記他の構造部材の端部であることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の構成とすることにより、一の構造部材の腕部材と他の構造部材の突出部材との間、又は一の構造部材の腕部材と他の構造部材の端部との間で伸縮手段が伸縮される。この結果、一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
この結果、一の構造部材をアクティブに制振することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置において、前記一の構造部材は小梁であり、前記他の構造部材は、前記小梁の両端部の上辺が回転可能に接合された大梁であることを特徴としている。
【００１９】
これにより、大梁と小梁の接合部において、伸縮手段を伸縮させることができる。この結果、小梁に接合部を中心とした回転力を付与し、小梁の変形を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置において、前記一の構造部材は大梁であり、前記他の構造部材は、前記大梁の両端部の上辺が回転可能に接合された柱であることを特徴としている。
【００２１】
これにより、柱と大梁の接合部において、伸縮手段を伸縮させることができる。この結果、接合部を中心とした回転力を大梁に付与し、大梁の変形を抑制することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置において、前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に設けられ、一方の前記伸縮手段は前記検出手段として機能し、他方の前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能することを特徴としている。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、一方の端部に設けられた伸縮手段を検出手段として機能させることにより、一の構造部材の軸線方向の伸縮量を検出することができる。
また、他方の端部に設けられた伸縮手段をアクチュエータとして機能させることにより、一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
これにより、伸縮量を検出する専用の検出手段を別途設けなくても、同じ構成の伸縮手段だけで、外力による一の構造部材の変形を検出し、同時に一の構造部材の振動を抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置において、前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に複数個の前記伸縮手段がそれぞれ並列に設けられ、複数個の前記伸縮手段の少なくとも１個は前記検出手段として機能し、残りの前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能することを特徴としている。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、一の構造部材の両端部に並列に設けられた複数個の伸縮手段うち、少なくとも１個の伸縮手段は、検出手段として機能し、残りの伸縮手段はアクチュエータとして機能する。
この結果、検出手段により、外力を受けて伸縮する一の構造部材の軸線方向の伸縮量が検出される。同時に、アクチュエータにより、検出結果に基づいて一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
即ち、同じ構成の検出手段とアクチュエータを同じ場所に配置することで、一の構造部材の正確な伸縮量の把握と、一の構造部材の迅速な伸縮制御ができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置において、前記一の構造部材は点支持されたピン柱であり、前記他の構造部材は前記ピン柱を支持する基礎部であり、前記第１取付部は、前記ピン柱の周面に設けられた接合部であり、前記第２取付部は、前記基礎部に設けられた接合部であることを特徴としている。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、一の構造部材は基礎部に点支持されたピン柱であり、伸縮手段がピン柱の周面と他の構造部材である基礎部を連結している。
これにより、伸縮手段を伸縮させることにより、ピン柱に点支持部を中心とした回転力を付与することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明に係る構造物の制振方法は、外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧を出力する検出手段により、端部が他の構造部材に回転可能に接合された一の構造部材の伸縮量を検出するステップと、制御手段により、前記検出手段からの検出結果に基づいて、前記一の構造部材に設けられた第１取付部と前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に接合された伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させるステップと、前記第１取付部と前記第２取付部に、平板状の基板の両端部をそれぞれ接合させた前記伸縮手段により、前記検出手段からの出力に応じて、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子を伸縮させ、前記一の構造部材に、前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与するステップと、を有することを特徴としている。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、構造物の制振方法は、伸縮量を検出するステップにより、外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧を出力する検出手段により、一の構造部材の伸縮量が検出される。
次の信号を出力するステップにより、制御手段により、検出手段からの検出結果に基づいて、端部が他の構造部材に回転可能に接合された一の構造部材に設けられた第１取付部と他の構造部材に設けられた第２取付部との間に接合された伸縮手段に、一の構造部材を伸縮させる信号が出力される。
【００３０】
最後の回転力を付与するステップにより、第１取付部と第２取付部に、平板状の基板の両端部をそれぞれ接合させた伸縮手段により、基板の両側面に固着され印加電圧に応じて基板を伸縮させる膜型圧電素子を出力に応じて伸縮させ、一の構造部材に、他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与する。
以上の構造物の制振方法を実行することにより、コンパクトな制振装置を用いて、一の構造部材をアクティブに制振できる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明に係る制振構造の施工方法は、一の構造部材の端部に伸縮手段の一方の端部を接合する第１取付部を設け、他の構造部材に前記伸縮手段の他方の端部を接合する第２取付部を設ける工程と、前記一の構造部材の端部を、他の構造部材へ回転可能に接合する工程と、平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子とを備えた伸縮手段の端部を、前記第１取付部と前記第２取付部にそれぞれ接合する工程と、外力を受けて変形する、前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段を、前記第１取付部と前記第２取付部の間に設置する工程と、前記伸縮量に基づいて、前記伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させる制御手段を設置する工程と、を有することを特徴としている。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、制振構造の施工方法は、最初の工程により、一の構造部材の端部に伸縮手段の一方の端部を接合する第１取付部を設け、他の構造部材に前記伸縮手段の他方の端部を接合する第２取付部が設けられる。
次の工程により、一の構造部材の端部が他の構造部材へ回転可能に接合される。
次の工程により、平板状の基板と、基板の両側面に固着され印加電圧に応じて基板を伸縮させる膜型圧電素子とを備えた伸縮手段の端部が、第１取付部と第２取付部にそれぞれ接合される。
【００３３】
次の工程により、外力を受けて変形する一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段が、第１取付部と第２取付部の間に設置される。
最後の工程により、伸縮量に基づいて、伸縮手段に、一の構造部材を伸縮させる信号を出力させる制御手段が設置される。
以上の制振構造の施工方法を実行することにより、コンパクトで、一の構造部材のアクティブ制振が可能な制振装置を提供できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、上記構成としてあるので、コンパクトで、アクティブ制振が可能な制振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）は接合部の拡大図である。
【図２】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置で使用されるアクチュエータの基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）はその平面図であり、（Ｃ）は膜型圧電素子の斜視図である。
【図３】（Ａ）と（Ｂ）はいずれも本発明の第１の実施の形態に係る制振装置で使用されるアクチュエータの電気特性を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置における梁の制振原理を示す側面図であり、（Ｂ）は試算結果を示す特性図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る制振装置の適用例を示す側面図であり、（Ｂ）は接合部の基本構成を示す側面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第４の実施の形態に係る制振装置の実証実験装置を示す側面図であり、（Ｂ）は接合部の拡大図であり、（Ｃ）は伸縮手段の部分拡大図である。
【図８】（Ａ）と（Ｂ）はいずれも本発明の第４の実施の形態に係る制振装置の実証実験結果を示す特性図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の解析モデルを示す側面図であり、（Ｂ）は解析結果を示す図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はいずれも本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の解析結果を示す側面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図である。
【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す断面図である。
【図１４】従来例の制振装置の基本構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）の側面図、図１（Ｂ）の接合部の拡大図に示すように、第１の実施の形態に係る制振装置１０は、大梁１４と小梁１２の接合部に、アクチュエータ２４を取り付けた構成である。
大梁１４と小梁１２はいずれもＨ形鋼で形成され、面一とされた上フランジの上にはコンクリート製のスラブ３４が設けられている。
【００３７】
大梁１４と小梁１２の接合部は、ガセットプレート５２で回転可能に接合（ピン接合）されている。大梁１４のウェブには、大梁１４のフランジの幅で、小梁１２が接合される部位に鋼材製のガセットプレート５２が溶接接合されている。ここに、ピン接合とは、いわゆる「設計上のピン接合」を意味し、厳密には、ガセットプレート５２により、曲げモーメントＭ１の一部は吸収される。
【００３８】
小梁１２の両端部は下辺側（下フランジ１２Ｆ側）が斜めにカットされ、ウェブ１２Ｗの下部及び下フランジ１２Ｆの端部が三角状に切り欠かれている。下フランジ１２Ｆの切り欠かれた角部１３は、後述するアクチュエータ２４の取付部とされ、角部１３にはアクチュエータ２４を取り付けるための貫通孔が設けられている。
小梁１２の上部は切り残され、ガセットプレート５２の端面と隙間ｄを開けて突き合わされている。ガセットプレート５２と切り残されたウェブ１２Ｗは、接合プレート１６で接合されている。
【００３９】
ガセットプレート５２の端面と小梁１２の切り欠かれた端面の間には、隙間部２２が形成され、隙間部２２には、切欠き端部１３に向けて取付金具１８がせり出している。
取付け金具１８の下部にはフランジ１８Ｆが設けられ、フランジ１８Ｆには、アクチュエータ２４を取り付けるための貫通孔が開口されている。取付け金具１８は、連結金物２０でガセットプレート５２に取り付けられ、取付け金具１８のフランジ１８Ｆは、小梁１２の下フランジ１２Ｆの延長線上に設けられている。
【００４０】
小梁１２の下フランジと取付け金具１８のフランジの間には、伸縮機能を有するアクチュエータ２４が配置されている。アクチュエータ２４の一方の端部は、小梁１２の下フランジ１２Ｆに貫通孔を用いてボルト３４で接合され、アクチュエータ２４の他方の端部は、取付け金具１８のフランジ１８Ｆに貫通孔を用いてボルト３５で接合されている。
【００４１】
小梁１２の下フランジ１２Ｆには、歪センサ２５が設けられている。歪センサ２５は、小梁１２の下フランジの上面に固定され、小梁１２の振動時に発生する伸縮量（歪量）を検出する。検出された伸縮量はリード線３９でコントローラ２８に送信される。
また、アクチュエータ２４もリード線３９でコントローラ２８に接続されおり、コントローラ２８は、歪センサ２５で検出された伸縮量に基づいてアクチュエータ２４を伸縮させる。
【００４２】
この構成とすることにより、歪センサ２５で検出された小梁１２の下フランジ１２Ｆの歪量に基づいて、コントローラ２８がアクチュエータ２４を矢印Ｈの方向に伸縮させる。アクチュエータ２４は、小梁１２の下フランジ１２Ｆの角部１３と、取付金具１８の間に取り付けられており、アクチュエータ２４の伸縮により、接合プレート１６を中心とした回転力Ｍ１が発生し、小梁１２を変形させる。
【００４３】
この結果、例えば、地震時に発生した小梁１２の振動を検出し、小梁１２に逆位相の振動を発生させるよう、アクチュエータ２４を伸縮させることで、小梁１２の振動を抑制することができる。
これにより、コントローラ２８でアクチュエータ２４を伸縮させ、小梁１２に接合プレート１６を中心とした回転力を加えて変形させ、振動を抑制することが可能となる。即ち、小梁１２をアクティブに変形させ、小梁１２の振動を制振する制振装置を提供することができる。
【００４４】
次に、アクチュエータ２４について説明する。
図２（Ａ）の側面図、（Ｂ）の平面図に示すように、アクチュエータ２４は、鋼板で形成された基板３０の両側面に膜型圧電素子３２を固着した構成である。膜型圧電素子３２には、リード線３９を介して電力が供給される。
【００４５】
図２（Ｃ）の斜視図に示すように、膜型圧電素子３２は、繊維状に形成された圧電セラミック３７を平面状に配置し、圧電セラミック３７の両側面に電極が印刷されたポリイミドフィルム３８を配置し、それらをエポキシ樹脂３６で接合した構成である。
【００４６】
この膜型圧電素子３２は、圧電セラミック３７の両側面に、リード線３９を介してコントローラ２８から電圧を印加すれば、印加された電圧値に従った歪が圧電セラミック３７に生じ、膜型圧電素子３２が矢印Ｐの方向に変形する。
【００４７】
これにより、基板３０の両側面の膜型圧電素子３２に、同時に同じ印加電圧を印加することで、基板３０を両側面から矢印Ｐの方向に伸縮させることができる。即ち、基板３０の一端を小梁１２切欠かれた角部１３に、他端を大梁１４の取付金具１８に固定することで、印加電圧に応じて小梁１２を伸縮させるアクチュエータ２４として機能させることができる。また、膜型圧電素子３２は、薄膜状とされており、コンパクトなアクチュエータ２４を提供できる。
【００４８】
更に、膜型圧電素子３２は、圧電セラミック３７が伸縮され歪が生じると、歪量に比例した電圧を発生させる特性を有している。即ち、膜型圧電素子３２は、外力を受けて変形され、基板３０の伸縮量に応じた電圧を出力するため、例えば、基板３０の一端を小梁１２に、他端を大梁１４に固定することで、小梁の軸線方向の歪量を検出する歪センサとして機能させることができる。
【００４９】
次に、アクチュエータ２４の電気特性について説明する。
図３（Ａ）は、印加電圧と発生出力の関係を示す特性図である。横軸は印加電圧（Ｖ）であり、縦軸は発生力（Ｎ）である。
実験に使用したアクチュエータ２４は、厚さ０・４ｍｍの鋼板（基板）の両側面に、膜型圧電素子３２を固着させた構成である。
実験結果は、特性ＰＶで示すように、印加電圧（Ｖ）が正（特に鋼板の引張側）の範囲では、特性ＰＶはほぼ直線となっており、印加電圧（Ｖ）に比例した発生力（Ｎ）が得られていることが分かる。
【００５０】
図３（Ｂ）は、アクチュエータ２４の加速度信号と、印加電圧との位相差との関係を示している。横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は位相差（度）である。
実験は、図２に示す膜型圧電素子３２にＡＣ電圧を印加し、鋼板３０の先端に取り付けた加速度ピックアップ５８から検出される加速度信号と、印加電圧との位相差との関係を測定した。
【００５１】
実験結果は、特性Ｑに示すように、周波数（Ｈｚ）が高くなるにつれて位相差がほぼ直線状に大きくなり、１００Ｈｚで約３０度の遅れ位相となっている。実際に発生する梁の振動は１０〜２０Ｈｚ程度であることが既に把握されており、位相遅れは５度から１５度程度となり、実用上問題とはならないことが確認された。
【００５２】
次に、梁の制振原理について説明する
原理モデルを図４（Ａ）の側面図に示す。梁６０をＨ形鋼とし、長さをＬ（ｍｍ）、高さ（上フランジ部６２と下フランジ部６４の鉛直距離）をｈ（ｍｍ）とする。梁６０の両端部の上フランジ位置６２（上部支持部）をピン接合とし、下フランジ位置（下部支持部６４）に、水平方向に引張力Ｆ（Ｎ）を加える。
このとき、梁６０の中央部の静的変位量δ１（ｍｍ）は、下式で求められる。
δ１＝（２ＭＬ２）／（１６ＥＩ）
ここに、
Ｅ：梁の材料のヤング係数（Ｐａ）
Ｉ：梁の断面２次モーメント（ｍｍ４）
Ｍ：回転モーメント（Ｎ・ｍｍ）
Ｌ：梁の長さ（ｍｍ）
【００５３】
一方、梁６０の中央部に、鉛直方向の力Ｆ（Ｎ）を加えた時の変位量δ２（ｍｍ）は、下式で求められる。
δ２＝（２ＦＬ３）／（４８ＥＩ）
よって、静的変位量δ１と変位量δ２の比は下式となる。
δ１／δ２＝６ｈ／Ｌ
【００５４】
通常の建築物では、ｈ＝Ｌ／２０ｍｍ程度の梁を用いることから、梁６０の下端部に引張力Ｆ（Ｎ）を加えた場合は、梁６０の中央に力Ｆ（Ｎ）を加えた場合と比較して、δ１／δ２＝６／２０程度の変形を生じさせることができる。
【００５５】
次に、シミュレーション結果について説明する。
図４（Ｂ）の模式図に示すように、アクチュエータ２４に求められる引張力Ｆ（Ｎ）の大きさを把握するため、梁１２の両端部の上部支持部６２をピン支持とし、下部支持部６４に引張力Ｆ＝１０００Ｎで、水平方向に引っ張った場合についてシミュレーションを行った。梁６０はＨ形鋼（Ｈ４００−２００−８−１３）であり、梁６０の長さＬ＝８０００ｍｍとした。
【００５６】
結果は、梁６０の中央部で最大の変化を生じ、鉛直方向の伸縮量δ１-＝１０μｍ程度であった。この梁６０を共振周波数で加振したとき、中央部変位は最大１０倍程度となることが想定される。共振周波数を１０Ｈｚとすると、このときの振動加速度は約４０ｇａｌ（ｃｍ／ｓ２）となる。膜型圧電素子３２の特性から、膜型圧電素子３２を２枚使用すれば、梁６０の制振に必要な力Ｆ＝１０００Ｎを確保することができる。
以上、説明したように、本実施の形態によれば、小梁１２のアクティブ制振が可能な、コンパクトな制振装置１０を提供することができる。
【００５７】
即ち、従来のＡＭＤ（Active Mass Damper）やＴＭＤ（Tuned Mass Damper）方法に比べ、大きな質量やバネ等を用いる必要がなくなり、これらの搬入や設置のためのコストを軽減できる。また、従来のＡＭＤやＴＭＤが梁上部の中央部に設置されるのに対して、本実施の形態では、梁端部の下フランジ部分に設置する構成である。このため、梁６０の上部に設置スペースを必要としない長所も有する。
【００５８】
次に、構造物を制振する制振方法について、図１を用いて説明する。なお、各ステップの詳細は説明済みであり省略する。
先ず、伸縮量を検出するステップを実行する。即ち、小梁１２の下フランジ１２Ｆに取り付けた歪センサ２５で、小梁１２の振動（歪量）を検出する。ここに、歪センサ２５は、外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧をコントローラ２８に出力する。
【００５９】
次に、制御信号を出力するステップを実行する。即ち、コントローラ２８が、歪センサ２５から入力された検出結果に基づいて、アクチュエータ２４に制御信号を出力する。このとき、アクチュエータ２４は、一方の端部が大梁１４に回転可能に接合された小梁１２の角部１３に接合され、他端が大梁１４に取り付けられた取付金具１８に接合されており、検出された小梁１２の伸縮と逆位相の伸縮を与えるよう、コントローラ２８からアクチュエータ２４に制御信号を出力する。
【００６０】
最後に、接合部に回転力を付与するステップを実行する。即ち、アクチュエータ２４は、平板状の基板３０の端部を、小梁１２と大梁１４にそれぞれ固定されており、基板３０の両側面に固着され印加電圧に応じて伸縮する膜型圧電素子３２で、基板３０を伸縮させる。この基板３０の伸縮により、小梁１２を伸縮させ、小梁１２に大梁１４との接合部を中心とした回転力を付与する。
以上のステップを実行することにより、コンパクトなアクチュエータ２４を用いて、小梁１２のアクティブ制振ができる。
【００６１】
次に、制振構造の施工方法について、図１を用いて説明する。各工程の詳細は説明済みであり省略する。
先ず、伸縮手段を取り付ける工程を実行する。即ち、小梁１２の端部を切り欠いてアクチュエータ２４の一方の端部を接合する角部１３を形成する。また、大梁１４のガセットプレート５２に取付金具１８を接合する。
次に構造部材を接合する工程を実行する。即ち、小梁１２の端部を、大梁１４へ回転可能に接合プレート１６で接合する。
【００６２】
次に、アクチュエータを接合する工程を実行する。即ち、アクチュエータ２４の一方の端部を、小梁１２の角部１３に接合する。また、アクチュエータ２４の他方の端部を、大梁１４の取付金具１８に接合する。ここに、アクチュエータ２４は、平板状の基板３０の両側面に、印加電圧に応じて基板３０を伸縮させる膜型圧電素子３２が固着された構成とされている。アクチュエータ２４は、印加電圧に対応して伸縮され、小梁１２に、大梁１４との接合部を中心とした回転力を付与する。
【００６３】
次に、歪センサを設置する工程を実行する。即ち、歪センサ２５を、小梁１２の下フランジの上面に設置する。ここに、歪センサ２５は、外力を受けて変形され小梁１２の伸縮量をコントローラ２８に出力する。
【００６４】
最後に、コントローラを取付ける工程を実行する。即ち、コントローラ２８を設置し、コントローラ２８と歪センサ２５、及びコントローラ２８とアクチュエータ２４を、リード線３９で連結する。これにより、小梁１２の伸縮量に基づいて、コントローラ２８からアクチュエータ２４に、小梁１２を伸縮させる信号を出力させることができる。
以上の工程により、コンパクトなアクチュエータ２４を用いた、小梁１２のアクティブ制振が可能な、制振構造が提供できる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図５に示すように、第２の実施の形態に係る制振装置６０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と歪センサ２６の構成が相違する。相違点を中心に説明する。
制振装置６０は、小梁１２の両端部のアクチュエータ２４の設置位置に、アクチュエータ２４と並行に歪センサ２６を配置した構成である。ここに、歪センサ２５は歪センサ２６に置換した構成であり、第１の実施の形態で説明した歪センサ２５は不要となる。
【００６６】
歪センサ２６は、アクチュエータ２４と同じ構成であり、上述したように、平板状の鋼製の基板３０の両側面に、基板３０の伸縮量に応じた電圧を出力する膜型圧電素子３２を固着した構成とされている。
これにより、アクチュエータ２４の位置で小梁１２の伸縮量を検出することができる。また、専用の歪センサ２５を必要とせず、アクチュエータ２４と歪センサ２６の部品の共用が図れる。
【００６７】
なお、図示は省略するが、アクチュエータ２４と並行に、他のアクチュエータ２４を更に追加して設けても良い。これにより、アクチュエータ２４の伸縮力を、アクチュエータ２４が１個の場合より強くすることができる。
他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図６（Ａ）に示すように、第３の実施の形態に係る制振装置６２は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と制振装置の設置場所が相違する。相違点を中心に説明する。
第３の実施の形態は、図６（Ｂ）の柱梁接合部の拡大図に示すように、柱梁架構７０の柱梁接合部６４へ、制振装置６２を展開した構成である。
【００６９】
即ち、柱６６と大梁６８の上部との接合部を、接合プレート６９で接合している。大梁６８の両端部は下辺が切り欠かれ、切り欠かれた角部４７には、アクチュエータ２４の一方の端部がボルト３４で取り付けられている。また、柱６６の側壁（フランジ６６Ｆの表面）には、取付金具６７が設けられ、アクチュエータ２４の他方の端部がボルト３５で取り付けられている。
【００７０】
これにより、図示しない歪センサの検出出力に基づいて、アクチュエータ２４により、大梁６８に接合プレート６９回りの回転モーメントＭ２を出力させ、大梁６８の振動を抑制することができる。
この結果、例えば、図６（Ａ）に示すように、従来は、鉛直な柱６６と水平な大梁６８で構成された実線で示す柱梁架構７０が、地震時には、１点鎖線で示す柱梁架構７２のごとく変形していた。
【００７１】
しかし、地震時の大梁６８の伸縮量を歪センサで検出し、大梁６８の変形を抑制する方向に、それぞれの柱梁接合部６４で回転モーメントＭ２を発生させることで、大梁６８の変形を抑制することができる。この結果、１点鎖線で示す柱梁架構７２の変形は抑制され、実線で示す柱梁架構７０の形状が維持される。
なお、歪センサは、第１の実施の形態で説明した歪センサ２５でも、第２の実施の形態で説明した歪センサ２６でもよい。
他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００７２】
（第４の実施の形態）
図７（Ａ）に示すように、第４の実施の形態に係る制振装置４０は、第１の実施の形態で説明した制振装置１０と歪センサの構成が相違する。相違点を中心に説明する。
なお、図７（Ａ）は、後述する制振特性の実証実験用の実験装置を示しており、大梁の構造や梁に荷重を載せた点が第１の実施の形態と相違している。
【００７３】
図７（Ａ）に示すように、制振装置４０は、梁４２の一方の端部に歪センサ２６が取り付けられ、梁４２の他方の端部にアクチュエータ２４が取り付けられた構成である。ここに、歪センサ２６の外観は、アクチュエータ２４と同じである。なお、第１の実施の形態で説明した専用の歪センサ２５は不要となる。
【００７４】
歪センサ２６の取り付けは、図７（Ｂ）に示すアクチュエータ２４の取り付けと同じである。即ち、歪センサ２６の一方の端部は、梁４２の下フランジ１２Ｆの切り欠かれた角部９４に取り付けられ、歪センサ２６の他方の端部は、取付金具９６に取り付けられている。
【００７５】
本構成とすることにより、歪センサ２６で検出された梁４２の端部の歪量に基づいて、図示しないコントローラがアクチュエータ２４を伸縮させる。また、アクチュエータ２４の伸縮により、接合部９８を中心とした回転力が発生され、梁４２を変形させる。
【００７６】
この結果、例えば、地震時に発生した梁４２の振動を検出し、梁４２に逆位相の振動を発生させるようアクチュエータを伸縮させることで、梁４２の振動を抑制することができる。
即ち、専用の歪センサを使用しなくても、梁の軸線方向の歪量を検出することができる。他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００７７】
次に、制振装置４０の実証実験について説明する。
図７（Ａ）は実験装置４１の側面図であり、図７（Ｂ）は接合部であるＥ部の拡大図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）のアクチュエータ２４の取り付け部を矢印Ｘの方向から見た平面図である。
【００７８】
実験装置４１における梁４２は、Ｈ形鋼（Ｈ−１００×５０×５×７）であり、長さは３０００ｍｍとした。梁４２の両端部は、上フランジとウェブにおいて、鉄骨の支柱５４の側壁に隅肉溶接で接合されている。両端部の下フランジとウェブは斜めに切り欠かれ、下フランジの位置において、長さが約２００ｍｍに渡り隙間部７３が形成されている。
【００７９】
一方の隙間部７３にはアクチュエータ２４が固定され、他方の隙間部７３には歪センサ２６が固定されている。なお、アクチュエータ２４と歪センサ２６の基板３０は、厚さ１ｍｍの鋼板とした。また、基板３０の下フランジへの取り付けは、伸張させた状態で固定した。
【００８０】
梁４２には、スラブの重量（２０００Ｎ／ｍ）に相当する錘７５を上フランジの上に載置した。梁４２の中央部には、外乱振動を発生させるための起振機７４が設置されている。また、起振機７４の直下には、起振機７４の振動を計測する振動計７６が設置されている。
ここに、実験装置４１の固有振動数は、起振機７４を振動させて計測した結果、１２．５Ｈｚであり、減衰特性は２．０％であった。
【００８１】
また、実験装置４１の伝達関数は、アクチュエータ２４側の膜型圧電素子３２に入力した電圧信号から、歪センサ２６側の膜型圧電素子３２で得られた電圧信号までの実測結果から、１２．５Ｈｚ、２７．５Ｈｚにピークが生じていることが確認された。このため、図示しないノッチフィルターを用いて、２７．５Ｈｚの２次固有振動数のピークを下げ、ローパスフルターを用いて、他の振動数に対してもコントローラのゲインを下げた。
【００８２】
実験結果を図８に示す。図８（Ａ）は、正弦波加振時における、制御前後の梁試験体中央部の鉛直加速度波形を示している。横軸が時間（秒）で、縦軸が加速度（ｇａｌ）である。図８（Ａ）において、１点鎖線で示す特性Ｐ１が、制御前の特性であり、実線で示す特性Ｐ２が、制御後の特性である。
図８（Ａ）の実験結果から、制振制御を行うことにより、最大加速度振幅が約１５ｇａｌから約５ｇａｌに低減（約１／３に低減）されているのが分かる。本実証実験により、本実施の形態における震動抑制効果が検証されたといえる。
【００８３】
図８（Ｂ）は、Ｓｗｅｅｐ加振によって確認された梁４２の共振曲線を示す。横軸は周波数（Ｈｚ）で、縦軸は振幅（ｇａｌ）である。１点鎖線で示す特性Ｑ１が、制御前の特性であり、実線で示す特性Ｑ２が、制御後の特性である。
結果から、制振制御を行うことにより、他の周波数における振幅を大きく増幅させることなく、１２．５Ｈｚにおける加速度振幅のピークが、約０．７ｇａｌから約０．２５ｇａｌに低減（約１／３に低減）されており、本実証実験により、本実施の形態における震動抑制効果が検証されたといえる。
【００８４】
（第５の実施の形態）
図９の側面図に示すように、第５の実施の形態に係る制振装置１００は、第１の実施の形態で説明した制振装置１０と小梁１０２の両端部に切欠きを設けない点で相違する。相違点を中心に説明する。なお、図９ではスラブの記載は省略した。
【００８５】
小梁１０２は、大梁１４と接合プレート１０４で連結されている。大梁１４の上フランジの上面と、小梁１０２の上フランジの上面は面一とされ、ガセットプレート５２の端面と小梁１０２の端面は所定の隙間ｄを開けて取り付けられている。
接合プレート１０４の一方の端部は、大梁１４に設けられたガセットプレート５２に取り付けられ、接合プレート１０４の他方の端部は、小梁１２のウェブ１０２Ｗに取り付けられている。小梁１０２の両端部には、下辺の切欠きは設けられていない。
【００８６】
小梁１０２の下フランジ１０２Ｆには、ブラケット１０６が固定されている。ブラケット１０６は、側面視が略直角三角形に形成され、小梁１０２の下フランジ１０２Ｆの下面に下方へ向けて突出されている。ブラケット１０６の直角を挟む一辺は下フランジ１０２Ｆの下面に溶接接合され、ブラケット１０６の直角を挟む他辺は下フランジ１０２Ｆの下面と直交する方向に突出されている。ブラケット１０６の先端部（下端部）１０６Ｅは、大梁１４の下フランジ１４Ｆとほぼ同一高さとされている。
【００８７】
ブラケット１０６の先端部１０６Ｅには、アクチュエータ２４の一方の端部がボルト３４で固定され、大梁１４の下フランジ１４Ｆには、アクチュエータ２４の他方の端部がボルト３５で固定されている。
【００８８】
上述したブラケット１０６を用いることで、大梁１４と小梁１０２の接合部である接合プレート１０４とブラケット１０６の先端部１０６Ｅの距離Ｌを大きくすることができる。この結果、小梁１０２に作用させることができる曲げモーメントを大きくでき、より大きな振動に対する制御が可能となる。
更に、ある大きさの振動に対してアクチュエータ２４の制御出力を小さく押さえることができるため、アクチュエータ２４の寿命を長くすることができる。
【００８９】
上述した構成とすることにより、アクチュエータ２４を伸縮させることにより、ブラケット１０６の先端部１０６Ｅと大梁１４の下フランジ１４Ｆとの間を伸縮させることができる。この結果、小梁１０２に、小梁１０２と大梁１４の間の接合プレート１０４を中心とした回転力を付与することができる。
この結果、小梁１０２をアクチュエータ２４でアクティブに制振することができる。
【００９０】
次に、本実施の形態における小梁１０２のシミュレーション結果について説明する。
図１０（Ａ）の解析モデル１２０に示すように、解析は両端の変位を固定した小梁１２２の上に暑さ１５０ｍｍのスラブ１２４を形成し、小梁１２２の下部に先端部１２６Ｅまでの高さが２００ｍｍのブラケット１２６を設けた。ブラケット１２６の先端部１２６Ｅに荷重Ｐを作用させ、小梁１２２の変位量を計算した。
【００９１】
小梁１２２は、長さ６ｍのＨ形鋼（Ｈ−３００×２００×８×１２）とし、小梁１２２の軸方向周りの回転を拘束した状態で、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに作用させた。変位量の計算は、汎用の有限要素解析ソフトを用い、荷重Ｐを５つの異なる方向に作用させた場合について、それぞれ計算を行なった。
【００９２】
図１０（Ｂ）に小梁１０２の変位量の解析結果のまとめ表を示す。
図１０（Ｂ）は、アクチュエータ２４の配置角度を変化させた場合における、アクチュエータ２４の配置角度と梁１０２の中央での最大変位量（ｍｍ）との関係を示している。結果から、アクチュエータ２４の配置角度が水平の場合に梁中央での変位量が最も大きくなり、このときの変位量は５．３４８×１０-３ｍｍであった。
【００９３】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、小梁１０２の変形状態を、計算に使用したメッシュごとに例示している。ここに、図１１（Ａ）は、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに水平方向に作用させた場合の結果であり、図１１（Ｂ）は、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに水平方向に対して４５度で作用させた場合の結果であり、図１１（Ａ）は、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに鉛直方向に作用させた場合の結果である。
【００９４】
上述したように、荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに水平方向に作用させた場合に、梁１２２の中央での変位量が最も大きくなる（δＡ＞δＢ＞δＣ）ことが確認できた（具体的な変位量は図１０（Ｂ）参照）。本解析結果に基づいて、アクチュエータ２４の配置角度を図９の方向に決定した。
他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００９５】
（第６の実施の形態）
図１２の側面図に示すように、第６の実施の形態に係る制振装置１１０は、第５の実施の形態で説明した制振装置１００とは、大梁１４を柱６６に変更し、小梁１０２を大梁１３０に変更した点において相違する。相違点を中心に説明する。
【００９６】
柱１２８と大梁１３０はいずれもＨ形鋼で形成され、柱１２８のフランジ１２８Ｆの表面と大梁１３０の両端部は、接合プレート１１２で連結されている。接合プレート１１２の一方の端部は、柱１２８に取り付けられ、接合プレート１１２の他方の端部は、大梁１３０のウェブ１３０Ｗに取り付けられている。
柱１２８の端面と大梁１３０の端面は所定の隙間ｄを開けて取り付けられている。
【００９７】
大梁１３０の下フランジ１３０Ｆには、ブラケット１０６が固定されている。ブラケット１０６は、側面視が略直角三角形に形成され、大梁１３０の下フランジ１３０Ｆの下面に下方へ向けて突出されている。ブラケット１０６の直角を挟む一辺は下フランジ１３０Ｆの下面に溶接接合され、ブラケット１３０の直角を挟む他辺は下フランジ１３０Ｆの下面と直交する方向に突出されている。ブラケット１０６の先端部（下端部）１３０Ｅは、柱１２８の側壁に固定された取付金具１１４とほぼ同一高さとされている。
【００９８】
ブラケット１０６の先端部１０６Ｅには、アクチュエータ２４の一方の端部がボルト３４で固定され、柱１２８の側壁の取付金具１１４には、アクチュエータ２４の他方の端部がボルト３５で固定されている。これにより、アクチュエータ２４を伸縮させることにより、大梁１３０に、大梁１３０と柱２８の間の連結金物１１２を中心とした回転力を付与することができる。この結果、大梁１３０をアクティブに制振することができる。
【００９９】
上述した構成とすることにより、柱梁接合部においても、第５の実施の形態で説明した効果を得ることができる。
他の構成は、第５の実施の形態に係る制振装置１００と同一であり説明は省略する。
【０１００】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態に係る制振装置４４は、図１２に示すように、コンクリート製の基礎部４８の上に建てられたピン柱４６を有している。ピン柱４６の振動抑制の基本的な考え方は第１の実施の形態と同じであり、相違点を中心に説明する。
【０１０１】
ピン柱４６は、例えば鉛直に建てられた木製の柱であり、軸線Ｎ上の底面には、ピン柱４６を支点で支持する凸部５０が設けられている。凸部５０は、横方向の移動は禁止された状態で、軸線Ｎ回りの回転が自在とされ、基礎部４８で支持されている。ピン柱４６の底面と基礎部４８の上面は、隙間部７８が設けられ、ピン柱４６が凸部５０を中心に傾斜しても、ピン柱４６の底面と基礎部４８の上面が当接しない構成とされている。
【０１０２】
ピン柱４６の下端部は外周面が斜めにカットされ、カット部には、凸部５０を囲んで、アクチュエータ２４が複数設けられている。アクチュエータ２４の下端部は基礎部４８に固定され、上端部はピン柱４６の外周面に固定されている。また、アクチュエータ２４と並列に、アクチュエータ２４と同じ構成の歪センサ２６が複数個取り付けられている。
【０１０３】
また、歪センサ２６からの出力に基づいて、アクチュエータ２４に制御信号を出力するコントローラ２８が設けられ、歪センサ２６とアクチュエータ２４が、リード線３９でそれぞれコントローラ２８に接続されている。
【０１０４】
本構成とすることにより、歪センサ２６から出力された、ピン柱４６の傾斜情報出力に基づいて、コントローラ２８によりアクチュエータ２４を伸縮させることができる。アクチュエータ２４により、ピン柱４６の周面に凸部５０回りのモーメントを発生させることで、ピン柱４６の外力による傾斜を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 制振装置
１２ 小梁（一の構造部材）
１３ 切欠き端部（第１取付部）
１４ 大梁（他の構造部材）
１８ 取付金具（突出部材、第２取付部）
２４ アクチュエータ（伸縮手段）
２５ 歪センサ（検出手段）
２６ 歪センサ（検出手段）
２８ コントローラ（制御手段）
３０ 基板
３２ 膜型圧電素子
４６ ピン柱（一の構造部材）
４８ コンクリート基礎部（他の構造部材）
１０６ ブラケット（腕部材）
１２８ 柱（他の構造部材）
１３０ 大梁（一の構造部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振装置、制振方法及び制振構造の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造物を制振するために、大きな質量（可動マス）を備えた制振装置が用いられている。この可動マスを構造物自身の振動特性に同調させる、或いは可動マスを強制的に振動させることにより生じる反力を用いて、構造物の振動を抑制している。
【０００３】
これらの方法は、大きな制御力が得られる反面、大きく、かつ大重量である可動マスを必要とする短所を持つ。即ち、可動マスが大型、大重量であることから、設置スペースの確保や、設置時の搬入方法等に制約が生じる。
そこで、ダンパーを使用したコンパクトで経済性の高い制振装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の制振装置は、図１４に示すように、鉄骨梁８０と鉄骨柱８２を接合する接合部に設けられている。
即ち、鉄骨梁８０の上フランジ８４と鉄骨柱８２のフランジ８６が、接合金物８８を用いてそれぞれ高力ボルト９０で締結されている。
また、鉄骨梁８０のウェブは、接合金物８９で鉄骨柱８２のフランジ８６と接合されている。このとき、接合金物８９には、ウェブが鉄骨柱８２のフランジ８６から離間する方向の挙動を拘束しない程度のルーズ孔が設けられており、鉄骨梁８０のウェブが鉄骨梁８０の材軸方向に滑れるように高力ボルト９０で締結されている。接合金物８９と鉄骨柱８２のフランジ８６の接合は、高力ボルト９０で締結されている。
更に、鉄骨梁８０の下フランジ８５と鉄骨柱８２のフランジ８６は、地震エネルギを吸収するダンパー９２を介して繋がれている。
【０００５】
しかし、特許文献１の制振装置は、鉄骨梁８０と鉄骨柱８２の接合部にダンパー９２を用いる構成のため、コンパクト化の余地がある。また、パッシブな制振であり、アクティブ制振ができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実に鑑み、コンパクトで、アクティブ制振が可能な制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明に係る制振装置は、他の構造部材に回転可能に接合された（ピン接合された）一の構造部材に設けられた第１取付部と、前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に設けられ、一方の端部が前記第１取付部に接合され、他方の端部が前記第２取付部に接合され、伸縮して、前記一の構造部材に前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与する伸縮手段と、前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された伸縮量に基づいて前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、一の構造部材に設けられた第１取付部に一方の端部が接合され、他の構造部材に設けられた第２取付部に他方の端部が接合された伸縮手段を伸縮させることにより、一の構造部材に、他の構造部材と回転可能に接合された接合部を中心とした回転力を付与することができる。
また、検出手段により、一の構造部材の伸縮量が検出され、制御手段により、検出手段で検出された伸縮量に基づいて伸縮手段の伸縮が制御される。
【００１０】
この結果、制御手段で伸縮手段を伸縮させ、一の構造部材に接合部を中心とした回転力を加えて変形させ、一の構造部材の振動を抑制することが可能となる。即ち、一の構造部材をアクティブに変形させ、振動を制振する制振装置を提供することができる。
ここに、ピン接合とは、いわゆる「設計上のピン接合」を意味し、厳密には、接合部位に付与した回転力の一部はピン接合部において吸収される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振装置において、前記伸縮手段及び前記検出手段は、前記第１取付部と前記第２取付部に端部がそれぞれ接合された平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され、印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる又は前記基板の伸縮量に応じた電圧を出力する膜型圧電素子と、を有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、伸縮手段は、基板の両側面に固着された膜型圧電素子に電圧を印加することより基板を伸縮させることができる。また、検出手段は、基板の伸縮量に応じた電圧を膜型圧電素子から出力させることができる。
【００１３】
これにより、第１取付部と第２取付部の間に設けられた基板を伸縮させることにより、一の構造部材の変形を抑制することができる。また、基板の伸縮により、第１取付部と第２取付部の間の伸縮を検出することができ、膜型圧電素子を検出手段として利用することができる。更に、圧電素子は膜型とされており、コンパクトな伸縮手段を提供することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置において、前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺を切り欠いた角部であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材であることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の構成とすることにより、一の構造部材の下辺の角部と他の構造部材の突出し部材との間で伸縮手段が伸縮される。この結果、一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
この結果、一の構造部材をアクティブに制振することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置において、前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺から前記一の構造部材と直交する方向へ突出された腕部材であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材、又は前記他の構造部材の端部であることを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の構成とすることにより、一の構造部材の腕部材と他の構造部材の突出部材との間、又は一の構造部材の腕部材と他の構造部材の端部との間で伸縮手段が伸縮される。この結果、一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
この結果、一の構造部材をアクティブに制振することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置において、前記一の構造部材は小梁であり、前記他の構造部材は、前記小梁の両端部の上辺が回転可能に接合された大梁であることを特徴としている。
【００１９】
これにより、大梁と小梁の接合部において、伸縮手段を伸縮させることができる。この結果、小梁に接合部を中心とした回転力を付与し、小梁の変形を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置において、前記一の構造部材は大梁であり、前記他の構造部材は、前記大梁の両端部の上辺が回転可能に接合された柱であることを特徴としている。
【００２１】
これにより、柱と大梁の接合部において、伸縮手段を伸縮させることができる。この結果、接合部を中心とした回転力を大梁に付与し、大梁の変形を抑制することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置において、前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に設けられ、一方の前記伸縮手段は前記検出手段として機能し、他方の前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能することを特徴としている。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、一方の端部に設けられた伸縮手段を検出手段として機能させることにより、一の構造部材の軸線方向の伸縮量を検出することができる。
また、他方の端部に設けられた伸縮手段をアクチュエータとして機能させることにより、一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
これにより、伸縮量を検出する専用の検出手段を別途設けなくても、同じ構成の伸縮手段だけで、外力による一の構造部材の変形を検出し、同時に一の構造部材の振動を抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置において、前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に複数個の前記伸縮手段がそれぞれ並列に設けられ、複数個の前記伸縮手段の少なくとも１個は前記検出手段として機能し、残りの前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能することを特徴としている。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、一の構造部材の両端部に並列に設けられた複数個の伸縮手段うち、少なくとも１個の伸縮手段は、検出手段として機能し、残りの伸縮手段はアクチュエータとして機能する。
この結果、検出手段により、外力を受けて伸縮する一の構造部材の軸線方向の伸縮量が検出される。同時に、アクチュエータにより、検出結果に基づいて一の構造部材に、一の構造部材と他の構造部材の間の接合部を中心とした回転力を付与することができる。
即ち、同じ構成の検出手段とアクチュエータを同じ場所に配置することで、一の構造部材の正確な伸縮量の把握と、一の構造部材の迅速な伸縮制御ができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置において、前記一の構造部材は点支持されたピン柱であり、前記他の構造部材は前記ピン柱を支持する基礎部であり、前記第１取付部は、前記ピン柱の周面に設けられた接合部であり、前記第２取付部は、前記基礎部に設けられた接合部であることを特徴としている。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、一の構造部材は基礎部に点支持されたピン柱であり、伸縮手段がピン柱の周面と他の構造部材である基礎部を連結している。
これにより、伸縮手段を伸縮させることにより、ピン柱に点支持部を中心とした回転力を付与することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明に係る構造物の制振方法は、外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧を出力する検出手段により、端部が他の構造部材に回転可能に接合された一の構造部材の伸縮量を検出するステップと、制御手段により、前記検出手段からの検出結果に基づいて、前記一の構造部材に設けられた第１取付部と前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に接合された伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させるステップと、前記第１取付部と前記第２取付部に、平板状の基板の両端部をそれぞれ接合させた前記伸縮手段により、前記検出手段からの出力に応じて、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子を伸縮させ、前記一の構造部材に、前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与するステップと、を有することを特徴としている。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、構造物の制振方法は、伸縮量を検出するステップにより、外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧を出力する検出手段により、一の構造部材の伸縮量が検出される。
次の信号を出力するステップにより、制御手段により、検出手段からの検出結果に基づいて、端部が他の構造部材に回転可能に接合された一の構造部材に設けられた第１取付部と他の構造部材に設けられた第２取付部との間に接合された伸縮手段に、一の構造部材を伸縮させる信号が出力される。
【００３０】
最後の回転力を付与するステップにより、第１取付部と第２取付部に、平板状の基板の両端部をそれぞれ接合させた伸縮手段により、基板の両側面に固着され印加電圧に応じて基板を伸縮させる膜型圧電素子を出力に応じて伸縮させ、一の構造部材に、他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与する。
以上の構造物の制振方法を実行することにより、コンパクトな制振装置を用いて、一の構造部材をアクティブに制振できる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明に係る制振構造の施工方法は、一の構造部材の端部に伸縮手段の一方の端部を接合する第１取付部を設け、他の構造部材に前記伸縮手段の他方の端部を接合する第２取付部を設ける工程と、前記一の構造部材の端部を、他の構造部材へ回転可能に接合する工程と、平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子とを備えた伸縮手段の端部を、前記第１取付部と前記第２取付部にそれぞれ接合する工程と、外力を受けて変形する、前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段を、前記第１取付部と前記第２取付部の間に設置する工程と、前記伸縮量に基づいて、前記伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させる制御手段を設置する工程と、を有することを特徴としている。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、制振構造の施工方法は、最初の工程により、一の構造部材の端部に伸縮手段の一方の端部を接合する第１取付部を設け、他の構造部材に前記伸縮手段の他方の端部を接合する第２取付部が設けられる。
次の工程により、一の構造部材の端部が他の構造部材へ回転可能に接合される。
次の工程により、平板状の基板と、基板の両側面に固着され印加電圧に応じて基板を伸縮させる膜型圧電素子とを備えた伸縮手段の端部が、第１取付部と第２取付部にそれぞれ接合される。
【００３３】
次の工程により、外力を受けて変形する一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段が、第１取付部と第２取付部の間に設置される。
最後の工程により、伸縮量に基づいて、伸縮手段に、一の構造部材を伸縮させる信号を出力させる制御手段が設置される。
以上の制振構造の施工方法を実行することにより、コンパクトで、一の構造部材のアクティブ制振が可能な制振装置を提供できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、上記構成としてあるので、コンパクトで、アクティブ制振が可能な制振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）は接合部の拡大図である。
【図２】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置で使用されるアクチュエータの基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）はその平面図であり、（Ｃ）は膜型圧電素子の斜視図である。
【図３】（Ａ）と（Ｂ）はいずれも本発明の第１の実施の形態に係る制振装置で使用されるアクチュエータの電気特性を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置における梁の制振原理を示す側面図であり、（Ｂ）は試算結果を示す特性図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る制振装置の適用例を示す側面図であり、（Ｂ）は接合部の基本構成を示す側面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第４の実施の形態に係る制振装置の実証実験装置を示す側面図であり、（Ｂ）は接合部の拡大図であり、（Ｃ）は伸縮手段の部分拡大図である。
【図８】（Ａ）と（Ｂ）はいずれも本発明の第４の実施の形態に係る制振装置の実証実験結果を示す特性図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の解析モデルを示す側面図であり、（Ｂ）は解析結果を示す図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はいずれも本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の解析結果を示す側面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す側面図である。
【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る制振装置の基本構成を示す断面図である。
【図１４】従来例の制振装置の基本構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）の側面図、図１（Ｂ）の接合部の拡大図に示すように、第１の実施の形態に係る制振装置１０は、大梁１４と小梁１２の接合部に、アクチュエータ２４を取り付けた構成である。
大梁１４と小梁１２はいずれもＨ形鋼で形成され、面一とされた上フランジの上にはコンクリート製のスラブ３４が設けられている。
【００３７】
大梁１４と小梁１２の接合部は、ガセットプレート５２で回転可能に接合（ピン接合）されている。大梁１４のウェブには、大梁１４のフランジの幅で、小梁１２が接合される部位に鋼材製のガセットプレート５２が溶接接合されている。ここに、ピン接合とは、いわゆる「設計上のピン接合」を意味し、厳密には、ガセットプレート５２により、曲げモーメントＭ１の一部は吸収される。
【００３８】
小梁１２の両端部は下辺側（下フランジ１２Ｆ側）が斜めにカットされ、ウェブ１２Ｗの下部及び下フランジ１２Ｆの端部が三角状に切り欠かれている。下フランジ１２Ｆの切り欠かれた角部１３は、後述するアクチュエータ２４の取付部とされ、角部１３にはアクチュエータ２４を取り付けるための貫通孔が設けられている。
小梁１２の上部は切り残され、ガセットプレート５２の端面と隙間ｄを開けて突き合わされている。ガセットプレート５２と切り残されたウェブ１２Ｗは、接合プレート１６で接合されている。
【００３９】
ガセットプレート５２の端面と小梁１２の切り欠かれた端面の間には、隙間部２２が形成され、隙間部２２には、切欠き端部１３に向けて取付金具１８がせり出している。
取付け金具１８の下部にはフランジ１８Ｆが設けられ、フランジ１８Ｆには、アクチュエータ２４を取り付けるための貫通孔が開口されている。取付け金具１８は、連結金物２０でガセットプレート５２に取り付けられ、取付け金具１８のフランジ１８Ｆは、小梁１２の下フランジ１２Ｆの延長線上に設けられている。
【００４０】
小梁１２の下フランジと取付け金具１８のフランジの間には、伸縮機能を有するアクチュエータ２４が配置されている。アクチュエータ２４の一方の端部は、小梁１２の下フランジ１２Ｆに貫通孔を用いてボルト３４で接合され、アクチュエータ２４の他方の端部は、取付け金具１８のフランジ１８Ｆに貫通孔を用いてボルト３５で接合されている。
【００４１】
小梁１２の下フランジ１２Ｆには、歪センサ２５が設けられている。歪センサ２５は、小梁１２の下フランジの上面に固定され、小梁１２の振動時に発生する伸縮量（歪量）を検出する。検出された伸縮量はリード線３９でコントローラ２８に送信される。
また、アクチュエータ２４もリード線３９でコントローラ２８に接続されおり、コントローラ２８は、歪センサ２５で検出された伸縮量に基づいてアクチュエータ２４を伸縮させる。
【００４２】
この構成とすることにより、歪センサ２５で検出された小梁１２の下フランジ１２Ｆの歪量に基づいて、コントローラ２８がアクチュエータ２４を矢印Ｈの方向に伸縮させる。アクチュエータ２４は、小梁１２の下フランジ１２Ｆの角部１３と、取付金具１８の間に取り付けられており、アクチュエータ２４の伸縮により、接合プレート１６を中心とした回転力Ｍ１が発生し、小梁１２を変形させる。
【００４３】
この結果、例えば、地震時に発生した小梁１２の振動を検出し、小梁１２に逆位相の振動を発生させるよう、アクチュエータ２４を伸縮させることで、小梁１２の振動を抑制することができる。
これにより、コントローラ２８でアクチュエータ２４を伸縮させ、小梁１２に接合プレート１６を中心とした回転力を加えて変形させ、振動を抑制することが可能となる。即ち、小梁１２をアクティブに変形させ、小梁１２の振動を制振する制振装置を提供することができる。
【００４４】
次に、アクチュエータ２４について説明する。
図２（Ａ）の側面図、（Ｂ）の平面図に示すように、アクチュエータ２４は、鋼板で形成された基板３０の両側面に膜型圧電素子３２を固着した構成である。膜型圧電素子３２には、リード線３９を介して電力が供給される。
【００４５】
図２（Ｃ）の斜視図に示すように、膜型圧電素子３２は、繊維状に形成された圧電セラミック３７を平面状に配置し、圧電セラミック３７の両側面に電極が印刷されたポリイミドフィルム３８を配置し、それらをエポキシ樹脂３６で接合した構成である。
【００４６】
この膜型圧電素子３２は、圧電セラミック３７の両側面に、リード線３９を介してコントローラ２８から電圧を印加すれば、印加された電圧値に従った歪が圧電セラミック３７に生じ、膜型圧電素子３２が矢印Ｐの方向に変形する。
【００４７】
これにより、基板３０の両側面の膜型圧電素子３２に、同時に同じ印加電圧を印加することで、基板３０を両側面から矢印Ｐの方向に伸縮させることができる。即ち、基板３０の一端を小梁１２切欠かれた角部１３に、他端を大梁１４の取付金具１８に固定することで、印加電圧に応じて小梁１２を伸縮させるアクチュエータ２４として機能させることができる。また、膜型圧電素子３２は、薄膜状とされており、コンパクトなアクチュエータ２４を提供できる。
【００４８】
更に、膜型圧電素子３２は、圧電セラミック３７が伸縮され歪が生じると、歪量に比例した電圧を発生させる特性を有している。即ち、膜型圧電素子３２は、外力を受けて変形され、基板３０の伸縮量に応じた電圧を出力するため、例えば、基板３０の一端を小梁１２に、他端を大梁１４に固定することで、小梁の軸線方向の歪量を検出する歪センサとして機能させることができる。
【００４９】
次に、アクチュエータ２４の電気特性について説明する。
図３（Ａ）は、印加電圧と発生出力の関係を示す特性図である。横軸は印加電圧（Ｖ）であり、縦軸は発生力（Ｎ）である。
実験に使用したアクチュエータ２４は、厚さ０・４ｍｍの鋼板（基板）の両側面に、膜型圧電素子３２を固着させた構成である。
実験結果は、特性ＰＶで示すように、印加電圧（Ｖ）が正（特に鋼板の引張側）の範囲では、特性ＰＶはほぼ直線となっており、印加電圧（Ｖ）に比例した発生力（Ｎ）が得られていることが分かる。
【００５０】
図３（Ｂ）は、アクチュエータ２４の加速度信号と、印加電圧との位相差との関係を示している。横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は位相差（度）である。
実験は、図２に示す膜型圧電素子３２にＡＣ電圧を印加し、鋼板３０の先端に取り付けた加速度ピックアップ５８から検出される加速度信号と、印加電圧との位相差との関係を測定した。
【００５１】
実験結果は、特性Ｑに示すように、周波数（Ｈｚ）が高くなるにつれて位相差がほぼ直線状に大きくなり、１００Ｈｚで約３０度の遅れ位相となっている。実際に発生する梁の振動は１０〜２０Ｈｚ程度であることが既に把握されており、位相遅れは５度から１５度程度となり、実用上問題とはならないことが確認された。
【００５２】
次に、梁の制振原理について説明する
原理モデルを図４（Ａ）の側面図に示す。梁６０をＨ形鋼とし、長さをＬ（ｍｍ）、高さ（上フランジ部６２と下フランジ部６４の鉛直距離）をｈ（ｍｍ）とする。梁６０の両端部の上フランジ位置６２（上部支持部）をピン接合とし、下フランジ位置（下部支持部６４）に、水平方向に引張力Ｆ（Ｎ）を加える。
このとき、梁６０の中央部の静的変位量δ１（ｍｍ）は、下式で求められる。
δ１＝（２ＭＬ２）／（１６ＥＩ）
ここに、
Ｅ：梁の材料のヤング係数（Ｐａ）
Ｉ：梁の断面２次モーメント（ｍｍ４）
Ｍ：回転モーメント（Ｎ・ｍｍ）
Ｌ：梁の長さ（ｍｍ）
【００５３】
一方、梁６０の中央部に、鉛直方向の力Ｆ（Ｎ）を加えた時の変位量δ２（ｍｍ）は、下式で求められる。
δ２＝（２ＦＬ３）／（４８ＥＩ）
よって、静的変位量δ１と変位量δ２の比は下式となる。
δ１／δ２＝６ｈ／Ｌ
【００５４】
通常の建築物では、ｈ＝Ｌ／２０ｍｍ程度の梁を用いることから、梁６０の下端部に引張力Ｆ（Ｎ）を加えた場合は、梁６０の中央に力Ｆ（Ｎ）を加えた場合と比較して、δ１／δ２＝６／２０程度の変形を生じさせることができる。
【００５５】
次に、シミュレーション結果について説明する。
図４（Ｂ）の模式図に示すように、アクチュエータ２４に求められる引張力Ｆ（Ｎ）の大きさを把握するため、梁１２の両端部の上部支持部６２をピン支持とし、下部支持部６４に引張力Ｆ＝１０００Ｎで、水平方向に引っ張った場合についてシミュレーションを行った。梁６０はＨ形鋼（Ｈ４００−２００−８−１３）であり、梁６０の長さＬ＝８０００ｍｍとした。
【００５６】
結果は、梁６０の中央部で最大の変化を生じ、鉛直方向の伸縮量δ１-＝１０μｍ程度であった。この梁６０を共振周波数で加振したとき、中央部変位は最大１０倍程度となることが想定される。共振周波数を１０Ｈｚとすると、このときの振動加速度は約４０ｇａｌ（ｃｍ／ｓ２）となる。膜型圧電素子３２の特性から、膜型圧電素子３２を２枚使用すれば、梁６０の制振に必要な力Ｆ＝１０００Ｎを確保することができる。
以上、説明したように、本実施の形態によれば、小梁１２のアクティブ制振が可能な、コンパクトな制振装置１０を提供することができる。
【００５７】
即ち、従来のＡＭＤ（Active Mass Damper）やＴＭＤ（Tuned Mass Damper）方法に比べ、大きな質量やバネ等を用いる必要がなくなり、これらの搬入や設置のためのコストを軽減できる。また、従来のＡＭＤやＴＭＤが梁上部の中央部に設置されるのに対して、本実施の形態では、梁端部の下フランジ部分に設置する構成である。このため、梁６０の上部に設置スペースを必要としない長所も有する。
【００５８】
次に、構造物を制振する制振方法について、図１を用いて説明する。なお、各ステップの詳細は説明済みであり省略する。
先ず、伸縮量を検出するステップを実行する。即ち、小梁１２の下フランジ１２Ｆに取り付けた歪センサ２５で、小梁１２の振動（歪量）を検出する。ここに、歪センサ２５は、外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧をコントローラ２８に出力する。
【００５９】
次に、制御信号を出力するステップを実行する。即ち、コントローラ２８が、歪センサ２５から入力された検出結果に基づいて、アクチュエータ２４に制御信号を出力する。このとき、アクチュエータ２４は、一方の端部が大梁１４に回転可能に接合された小梁１２の角部１３に接合され、他端が大梁１４に取り付けられた取付金具１８に接合されており、検出された小梁１２の伸縮と逆位相の伸縮を与えるよう、コントローラ２８からアクチュエータ２４に制御信号を出力する。
【００６０】
最後に、接合部に回転力を付与するステップを実行する。即ち、アクチュエータ２４は、平板状の基板３０の端部を、小梁１２と大梁１４にそれぞれ固定されており、基板３０の両側面に固着され印加電圧に応じて伸縮する膜型圧電素子３２で、基板３０を伸縮させる。この基板３０の伸縮により、小梁１２を伸縮させ、小梁１２に大梁１４との接合部を中心とした回転力を付与する。
以上のステップを実行することにより、コンパクトなアクチュエータ２４を用いて、小梁１２のアクティブ制振ができる。
【００６１】
次に、制振構造の施工方法について、図１を用いて説明する。各工程の詳細は説明済みであり省略する。
先ず、伸縮手段を取り付ける工程を実行する。即ち、小梁１２の端部を切り欠いてアクチュエータ２４の一方の端部を接合する角部１３を形成する。また、大梁１４のガセットプレート５２に取付金具１８を接合する。
次に構造部材を接合する工程を実行する。即ち、小梁１２の端部を、大梁１４へ回転可能に接合プレート１６で接合する。
【００６２】
次に、アクチュエータを接合する工程を実行する。即ち、アクチュエータ２４の一方の端部を、小梁１２の角部１３に接合する。また、アクチュエータ２４の他方の端部を、大梁１４の取付金具１８に接合する。ここに、アクチュエータ２４は、平板状の基板３０の両側面に、印加電圧に応じて基板３０を伸縮させる膜型圧電素子３２が固着された構成とされている。アクチュエータ２４は、印加電圧に対応して伸縮され、小梁１２に、大梁１４との接合部を中心とした回転力を付与する。
【００６３】
次に、歪センサを設置する工程を実行する。即ち、歪センサ２５を、小梁１２の下フランジの上面に設置する。ここに、歪センサ２５は、外力を受けて変形され小梁１２の伸縮量をコントローラ２８に出力する。
【００６４】
最後に、コントローラを取付ける工程を実行する。即ち、コントローラ２８を設置し、コントローラ２８と歪センサ２５、及びコントローラ２８とアクチュエータ２４を、リード線３９で連結する。これにより、小梁１２の伸縮量に基づいて、コントローラ２８からアクチュエータ２４に、小梁１２を伸縮させる信号を出力させることができる。
以上の工程により、コンパクトなアクチュエータ２４を用いた、小梁１２のアクティブ制振が可能な、制振構造が提供できる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図５に示すように、第２の実施の形態に係る制振装置６０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と歪センサ２６の構成が相違する。相違点を中心に説明する。
制振装置６０は、小梁１２の両端部のアクチュエータ２４の設置位置に、アクチュエータ２４と並行に歪センサ２６を配置した構成である。ここに、歪センサ２５は歪センサ２６に置換した構成であり、第１の実施の形態で説明した歪センサ２５は不要となる。
【００６６】
歪センサ２６は、アクチュエータ２４と同じ構成であり、上述したように、平板状の鋼製の基板３０の両側面に、基板３０の伸縮量に応じた電圧を出力する膜型圧電素子３２を固着した構成とされている。
これにより、アクチュエータ２４の位置で小梁１２の伸縮量を検出することができる。また、専用の歪センサ２５を必要とせず、アクチュエータ２４と歪センサ２６の部品の共用が図れる。
【００６７】
なお、図示は省略するが、アクチュエータ２４と並行に、他のアクチュエータ２４を更に追加して設けても良い。これにより、アクチュエータ２４の伸縮力を、アクチュエータ２４が１個の場合より強くすることができる。
他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図６（Ａ）に示すように、第３の実施の形態に係る制振装置６２は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と制振装置の設置場所が相違する。相違点を中心に説明する。
第３の実施の形態は、図６（Ｂ）の柱梁接合部の拡大図に示すように、柱梁架構７０の柱梁接合部６４へ、制振装置６２を展開した構成である。
【００６９】
即ち、柱６６と大梁６８の上部との接合部を、接合プレート６９で接合している。大梁６８の両端部は下辺が切り欠かれ、切り欠かれた角部４７には、アクチュエータ２４の一方の端部がボルト３４で取り付けられている。また、柱６６の側壁（フランジ６６Ｆの表面）には、取付金具６７が設けられ、アクチュエータ２４の他方の端部がボルト３５で取り付けられている。
【００７０】
これにより、図示しない歪センサの検出出力に基づいて、アクチュエータ２４により、大梁６８に接合プレート６９回りの回転モーメントＭ２を出力させ、大梁６８の振動を抑制することができる。
この結果、例えば、図６（Ａ）に示すように、従来は、鉛直な柱６６と水平な大梁６８で構成された実線で示す柱梁架構７０が、地震時には、１点鎖線で示す柱梁架構７２のごとく変形していた。
【００７１】
しかし、地震時の大梁６８の伸縮量を歪センサで検出し、大梁６８の変形を抑制する方向に、それぞれの柱梁接合部６４で回転モーメントＭ２を発生させることで、大梁６８の変形を抑制することができる。この結果、１点鎖線で示す柱梁架構７２の変形は抑制され、実線で示す柱梁架構７０の形状が維持される。
なお、歪センサは、第１の実施の形態で説明した歪センサ２５でも、第２の実施の形態で説明した歪センサ２６でもよい。
他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００７２】
（第４の実施の形態）
図７（Ａ）に示すように、第４の実施の形態に係る制振装置４０は、第１の実施の形態で説明した制振装置１０と歪センサの構成が相違する。相違点を中心に説明する。
なお、図７（Ａ）は、後述する制振特性の実証実験用の実験装置を示しており、大梁の構造や梁に荷重を載せた点が第１の実施の形態と相違している。
【００７３】
図７（Ａ）に示すように、制振装置４０は、梁４２の一方の端部に歪センサ２６が取り付けられ、梁４２の他方の端部にアクチュエータ２４が取り付けられた構成である。ここに、歪センサ２６の外観は、アクチュエータ２４と同じである。なお、第１の実施の形態で説明した専用の歪センサ２５は不要となる。
【００７４】
歪センサ２６の取り付けは、図７（Ｂ）に示すアクチュエータ２４の取り付けと同じである。即ち、歪センサ２６の一方の端部は、梁４２の下フランジ１２Ｆの切り欠かれた角部９４に取り付けられ、歪センサ２６の他方の端部は、取付金具９６に取り付けられている。
【００７５】
本構成とすることにより、歪センサ２６で検出された梁４２の端部の歪量に基づいて、図示しないコントローラがアクチュエータ２４を伸縮させる。また、アクチュエータ２４の伸縮により、接合部９８を中心とした回転力が発生され、梁４２を変形させる。
【００７６】
この結果、例えば、地震時に発生した梁４２の振動を検出し、梁４２に逆位相の振動を発生させるようアクチュエータを伸縮させることで、梁４２の振動を抑制することができる。
即ち、専用の歪センサを使用しなくても、梁の軸線方向の歪量を検出することができる。他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００７７】
次に、制振装置４０の実証実験について説明する。
図７（Ａ）は実験装置４１の側面図であり、図７（Ｂ）は接合部であるＥ部の拡大図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）のアクチュエータ２４の取り付け部を矢印Ｘの方向から見た平面図である。
【００７８】
実験装置４１における梁４２は、Ｈ形鋼（Ｈ−１００×５０×５×７）であり、長さは３０００ｍｍとした。梁４２の両端部は、上フランジとウェブにおいて、鉄骨の支柱５４の側壁に隅肉溶接で接合されている。両端部の下フランジとウェブは斜めに切り欠かれ、下フランジの位置において、長さが約２００ｍｍに渡り隙間部７３が形成されている。
【００７９】
一方の隙間部７３にはアクチュエータ２４が固定され、他方の隙間部７３には歪センサ２６が固定されている。なお、アクチュエータ２４と歪センサ２６の基板３０は、厚さ１ｍｍの鋼板とした。また、基板３０の下フランジへの取り付けは、伸張させた状態で固定した。
【００８０】
梁４２には、スラブの重量（２０００Ｎ／ｍ）に相当する錘７５を上フランジの上に載置した。梁４２の中央部には、外乱振動を発生させるための起振機７４が設置されている。また、起振機７４の直下には、起振機７４の振動を計測する振動計７６が設置されている。
ここに、実験装置４１の固有振動数は、起振機７４を振動させて計測した結果、１２．５Ｈｚであり、減衰特性は２．０％であった。
【００８１】
また、実験装置４１の伝達関数は、アクチュエータ２４側の膜型圧電素子３２に入力した電圧信号から、歪センサ２６側の膜型圧電素子３２で得られた電圧信号までの実測結果から、１２．５Ｈｚ、２７．５Ｈｚにピークが生じていることが確認された。このため、図示しないノッチフィルターを用いて、２７．５Ｈｚの２次固有振動数のピークを下げ、ローパスフルターを用いて、他の振動数に対してもコントローラのゲインを下げた。
【００８２】
実験結果を図８に示す。図８（Ａ）は、正弦波加振時における、制御前後の梁試験体中央部の鉛直加速度波形を示している。横軸が時間（秒）で、縦軸が加速度（ｇａｌ）である。図８（Ａ）において、１点鎖線で示す特性Ｐ１が、制御前の特性であり、実線で示す特性Ｐ２が、制御後の特性である。
図８（Ａ）の実験結果から、制振制御を行うことにより、最大加速度振幅が約１５ｇａｌから約５ｇａｌに低減（約１／３に低減）されているのが分かる。本実証実験により、本実施の形態における震動抑制効果が検証されたといえる。
【００８３】
図８（Ｂ）は、Ｓｗｅｅｐ加振によって確認された梁４２の共振曲線を示す。横軸は周波数（Ｈｚ）で、縦軸は振幅（ｇａｌ）である。１点鎖線で示す特性Ｑ１が、制御前の特性であり、実線で示す特性Ｑ２が、制御後の特性である。
結果から、制振制御を行うことにより、他の周波数における振幅を大きく増幅させることなく、１２．５Ｈｚにおける加速度振幅のピークが、約０．７ｇａｌから約０．２５ｇａｌに低減（約１／３に低減）されており、本実証実験により、本実施の形態における震動抑制効果が検証されたといえる。
【００８４】
（第５の実施の形態）
図９の側面図に示すように、第５の実施の形態に係る制振装置１００は、第１の実施の形態で説明した制振装置１０と小梁１０２の両端部に切欠きを設けない点で相違する。相違点を中心に説明する。なお、図９ではスラブの記載は省略した。
【００８５】
小梁１０２は、大梁１４と接合プレート１０４で連結されている。大梁１４の上フランジの上面と、小梁１０２の上フランジの上面は面一とされ、ガセットプレート５２の端面と小梁１０２の端面は所定の隙間ｄを開けて取り付けられている。
接合プレート１０４の一方の端部は、大梁１４に設けられたガセットプレート５２に取り付けられ、接合プレート１０４の他方の端部は、小梁１２のウェブ１０２Ｗに取り付けられている。小梁１０２の両端部には、下辺の切欠きは設けられていない。
【００８６】
小梁１０２の下フランジ１０２Ｆには、ブラケット１０６が固定されている。ブラケット１０６は、側面視が略直角三角形に形成され、小梁１０２の下フランジ１０２Ｆの下面に下方へ向けて突出されている。ブラケット１０６の直角を挟む一辺は下フランジ１０２Ｆの下面に溶接接合され、ブラケット１０６の直角を挟む他辺は下フランジ１０２Ｆの下面と直交する方向に突出されている。ブラケット１０６の先端部（下端部）１０６Ｅは、大梁１４の下フランジ１４Ｆとほぼ同一高さとされている。
【００８７】
ブラケット１０６の先端部１０６Ｅには、アクチュエータ２４の一方の端部がボルト３４で固定され、大梁１４の下フランジ１４Ｆには、アクチュエータ２４の他方の端部がボルト３５で固定されている。
【００８８】
上述したブラケット１０６を用いることで、大梁１４と小梁１０２の接合部である接合プレート１０４とブラケット１０６の先端部１０６Ｅの距離Ｌを大きくすることができる。この結果、小梁１０２に作用させることができる曲げモーメントを大きくでき、より大きな振動に対する制御が可能となる。
更に、ある大きさの振動に対してアクチュエータ２４の制御出力を小さく押さえることができるため、アクチュエータ２４の寿命を長くすることができる。
【００８９】
上述した構成とすることにより、アクチュエータ２４を伸縮させることにより、ブラケット１０６の先端部１０６Ｅと大梁１４の下フランジ１４Ｆとの間を伸縮させることができる。この結果、小梁１０２に、小梁１０２と大梁１４の間の接合プレート１０４を中心とした回転力を付与することができる。
この結果、小梁１０２をアクチュエータ２４でアクティブに制振することができる。
【００９０】
次に、本実施の形態における小梁１０２のシミュレーション結果について説明する。
図１０（Ａ）の解析モデル１２０に示すように、解析は両端の変位を固定した小梁１２２の上に暑さ１５０ｍｍのスラブ１２４を形成し、小梁１２２の下部に先端部１２６Ｅまでの高さが２００ｍｍのブラケット１２６を設けた。ブラケット１２６の先端部１２６Ｅに荷重Ｐを作用させ、小梁１２２の変位量を計算した。
【００９１】
小梁１２２は、長さ６ｍのＨ形鋼（Ｈ−３００×２００×８×１２）とし、小梁１２２の軸方向周りの回転を拘束した状態で、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに作用させた。変位量の計算は、汎用の有限要素解析ソフトを用い、荷重Ｐを５つの異なる方向に作用させた場合について、それぞれ計算を行なった。
【００９２】
図１０（Ｂ）に小梁１０２の変位量の解析結果のまとめ表を示す。
図１０（Ｂ）は、アクチュエータ２４の配置角度を変化させた場合における、アクチュエータ２４の配置角度と梁１０２の中央での最大変位量（ｍｍ）との関係を示している。結果から、アクチュエータ２４の配置角度が水平の場合に梁中央での変位量が最も大きくなり、このときの変位量は５．３４８×１０-３ｍｍであった。
【００９３】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、小梁１０２の変形状態を、計算に使用したメッシュごとに例示している。ここに、図１１（Ａ）は、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに水平方向に作用させた場合の結果であり、図１１（Ｂ）は、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに水平方向に対して４５度で作用させた場合の結果であり、図１１（Ａ）は、１０００Ｎの荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに鉛直方向に作用させた場合の結果である。
【００９４】
上述したように、荷重Ｐをブラケット１２６の先端部１２６Ｅに水平方向に作用させた場合に、梁１２２の中央での変位量が最も大きくなる（δＡ＞δＢ＞δＣ）ことが確認できた（具体的な変位量は図１０（Ｂ）参照）。本解析結果に基づいて、アクチュエータ２４の配置角度を図９の方向に決定した。
他の構成は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。
【００９５】
（第６の実施の形態）
図１２の側面図に示すように、第６の実施の形態に係る制振装置１１０は、第５の実施の形態で説明した制振装置１００とは、大梁１４を柱６６に変更し、小梁１０２を大梁１３０に変更した点において相違する。相違点を中心に説明する。
【００９６】
柱１２８と大梁１３０はいずれもＨ形鋼で形成され、柱１２８のフランジ１２８Ｆの表面と大梁１３０の両端部は、接合プレート１１２で連結されている。接合プレート１１２の一方の端部は、柱１２８に取り付けられ、接合プレート１１２の他方の端部は、大梁１３０のウェブ１３０Ｗに取り付けられている。
柱１２８の端面と大梁１３０の端面は所定の隙間ｄを開けて取り付けられている。
【００９７】
大梁１３０の下フランジ１３０Ｆには、ブラケット１０６が固定されている。ブラケット１０６は、側面視が略直角三角形に形成され、大梁１３０の下フランジ１３０Ｆの下面に下方へ向けて突出されている。ブラケット１０６の直角を挟む一辺は下フランジ１３０Ｆの下面に溶接接合され、ブラケット１３０の直角を挟む他辺は下フランジ１３０Ｆの下面と直交する方向に突出されている。ブラケット１０６の先端部（下端部）１３０Ｅは、柱１２８の側壁に固定された取付金具１１４とほぼ同一高さとされている。
【００９８】
ブラケット１０６の先端部１０６Ｅには、アクチュエータ２４の一方の端部がボルト３４で固定され、柱１２８の側壁の取付金具１１４には、アクチュエータ２４の他方の端部がボルト３５で固定されている。これにより、アクチュエータ２４を伸縮させることにより、大梁１３０に、大梁１３０と柱２８の間の連結金物１１２を中心とした回転力を付与することができる。この結果、大梁１３０をアクティブに制振することができる。
【００９９】
上述した構成とすることにより、柱梁接合部においても、第５の実施の形態で説明した効果を得ることができる。
他の構成は、第５の実施の形態に係る制振装置１００と同一であり説明は省略する。
【０１００】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態に係る制振装置４４は、図１２に示すように、コンクリート製の基礎部４８の上に建てられたピン柱４６を有している。ピン柱４６の振動抑制の基本的な考え方は第１の実施の形態と同じであり、相違点を中心に説明する。
【０１０１】
ピン柱４６は、例えば鉛直に建てられた木製の柱であり、軸線Ｎ上の底面には、ピン柱４６を支点で支持する凸部５０が設けられている。凸部５０は、横方向の移動は禁止された状態で、軸線Ｎ回りの回転が自在とされ、基礎部４８で支持されている。ピン柱４６の底面と基礎部４８の上面は、隙間部７８が設けられ、ピン柱４６が凸部５０を中心に傾斜しても、ピン柱４６の底面と基礎部４８の上面が当接しない構成とされている。
【０１０２】
ピン柱４６の下端部は外周面が斜めにカットされ、カット部には、凸部５０を囲んで、アクチュエータ２４が複数設けられている。アクチュエータ２４の下端部は基礎部４８に固定され、上端部はピン柱４６の外周面に固定されている。また、アクチュエータ２４と並列に、アクチュエータ２４と同じ構成の歪センサ２６が複数個取り付けられている。
【０１０３】
また、歪センサ２６からの出力に基づいて、アクチュエータ２４に制御信号を出力するコントローラ２８が設けられ、歪センサ２６とアクチュエータ２４が、リード線３９でそれぞれコントローラ２８に接続されている。
【０１０４】
本構成とすることにより、歪センサ２６から出力された、ピン柱４６の傾斜情報出力に基づいて、コントローラ２８によりアクチュエータ２４を伸縮させることができる。アクチュエータ２４により、ピン柱４６の周面に凸部５０回りのモーメントを発生させることで、ピン柱４６の外力による傾斜を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 制振装置
１２ 小梁（一の構造部材）
１３ 切欠き端部（第１取付部）
１４ 大梁（他の構造部材）
１８ 取付金具（突出部材、第２取付部）
２４ アクチュエータ（伸縮手段）
２５ 歪センサ（検出手段）
２６ 歪センサ（検出手段）
２８ コントローラ（制御手段）
３０ 基板
３２ 膜型圧電素子
４６ ピン柱（一の構造部材）
４８ コンクリート基礎部（他の構造部材）
１０６ ブラケット（腕部材）
１２８ 柱（他の構造部材）
１３０ 大梁（一の構造部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の構造部材に回転可能に接合された（ピン接合された）一の構造部材に設けられた第１取付部と、前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に設けられ、一方の端部が前記第１取付部に接合され、他方の端部が前記第２取付部に接合され、伸縮して、前記一の構造部材に前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与する伸縮手段と、
前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された伸縮量に基づいて前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、
を有する制振装置。
【請求項２】
前記伸縮手段及び前記検出手段は、前記第１取付部と前記第２取付部に端部がそれぞれ接合された平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され、印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる又は前記基板の伸縮量に応じた電圧を出力する膜型圧電素子と、を有している請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺を切り欠いた角部であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材である請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項４】
前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺から前記一の構造部材と直交する方向へ突出された腕部材であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材、又は前記他の構造部材の端部である請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項５】
前記一の構造部材は小梁であり、
前記他の構造部材は、前記小梁の両端部の上辺が回転可能に接合された大梁である請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項６】
前記一の構造部材は大梁であり、
前記他の構造部材は、前記大梁の両端部の上辺が回転可能に接合された柱である請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項７】
前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に設けられ、一方の前記伸縮手段は前記検出手段として機能し、他方の前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能する請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項８】
前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に複数個の前記伸縮手段がそれぞれ並列に設けられ、複数個の前記伸縮手段の少なくとも１個は前記検出手段として機能し、残りの前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能する請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項９】
前記一の構造部材は点支持されたピン柱であり、
前記他の構造部材は前記ピン柱を支持する基礎部であり、
前記第１取付部は、前記ピン柱の周面に設けられた接合部であり、
前記第２取付部は、前記基礎部に設けられた接合部である請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項１０】
外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧を出力する検出手段により、端部が他の構造部材に回転可能に接合された一の構造部材の伸縮量を検出するステップと、
制御手段により、前記検出手段からの検出結果に基づいて、前記一の構造部材に設けられた第１取付部と前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に接合された伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させるステップと、
前記第１取付部と前記第２取付部に、平板状の基板の両端部をそれぞれ接合させた前記伸縮手段により、前記検出手段からの出力に応じて、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子を伸縮させ、前記一の構造部材に、前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与するステップと、
を有する構造物の制振方法。
【請求項１１】
一の構造部材の端部に伸縮手段の一方の端部を接合する第１取付部を設け、他の構造部材に前記伸縮手段の他方の端部を接合する第２取付部を設ける工程と、
前記一の構造部材の端部を、前記他の構造部材へ回転可能に接合する工程と、
平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子とを備えた伸縮手段の端部を、前記第１取付部と前記第２取付部にそれぞれ接合する工程と、
外力を受けて変形する、前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段を、前記一の構造部材又は前記第１取付部と前記第２取付部との間に設置する工程と、
前記検出手段により検出された前記伸縮量に基づいて、前記伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させる制御手段を設置する工程と、
を有する制振構造の施工方法。
【請求項１】
他の構造部材に回転可能に接合された（ピン接合された）一の構造部材に設けられた第１取付部と、前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に設けられ、一方の端部が前記第１取付部に接合され、他方の端部が前記第２取付部に接合され、伸縮して、前記一の構造部材に前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与する伸縮手段と、
前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された伸縮量に基づいて前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、
を有する制振装置。
【請求項２】
前記伸縮手段及び前記検出手段は、前記第１取付部と前記第２取付部に端部がそれぞれ接合された平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され、印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる又は前記基板の伸縮量に応じた電圧を出力する膜型圧電素子と、を有している請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺を切り欠いた角部であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材である請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項４】
前記第１取付部は、前記一の構造部材の端部の下辺から前記一の構造部材と直交する方向へ突出された腕部材であり、前記第２取付部は、前記他の構造部材から突出された突出部材、又は前記他の構造部材の端部である請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項５】
前記一の構造部材は小梁であり、
前記他の構造部材は、前記小梁の両端部の上辺が回転可能に接合された大梁である請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項６】
前記一の構造部材は大梁であり、
前記他の構造部材は、前記大梁の両端部の上辺が回転可能に接合された柱である請求項１〜４のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項７】
前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に設けられ、一方の前記伸縮手段は前記検出手段として機能し、他方の前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能する請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項８】
前記伸縮手段は、前記一の構造部材の両端部に複数個の前記伸縮手段がそれぞれ並列に設けられ、複数個の前記伸縮手段の少なくとも１個は前記検出手段として機能し、残りの前記伸縮手段は、前記一の構造部材を軸線方向に伸縮させるアクチュエータとして機能する請求項１〜６のいずれか１項に記載の制振装置。
【請求項９】
前記一の構造部材は点支持されたピン柱であり、
前記他の構造部材は前記ピン柱を支持する基礎部であり、
前記第１取付部は、前記ピン柱の周面に設けられた接合部であり、
前記第２取付部は、前記基礎部に設けられた接合部である請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項１０】
外力を受けて変形され伸縮量に応じた電圧を出力する検出手段により、端部が他の構造部材に回転可能に接合された一の構造部材の伸縮量を検出するステップと、
制御手段により、前記検出手段からの検出結果に基づいて、前記一の構造部材に設けられた第１取付部と前記他の構造部材に設けられた第２取付部との間に接合された伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させるステップと、
前記第１取付部と前記第２取付部に、平板状の基板の両端部をそれぞれ接合させた前記伸縮手段により、前記検出手段からの出力に応じて、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子を伸縮させ、前記一の構造部材に、前記他の構造部材との接合部を中心とした回転力を付与するステップと、
を有する構造物の制振方法。
【請求項１１】
一の構造部材の端部に伸縮手段の一方の端部を接合する第１取付部を設け、他の構造部材に前記伸縮手段の他方の端部を接合する第２取付部を設ける工程と、
前記一の構造部材の端部を、前記他の構造部材へ回転可能に接合する工程と、
平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され印加電圧に応じて前記基板を伸縮させる膜型圧電素子とを備えた伸縮手段の端部を、前記第１取付部と前記第２取付部にそれぞれ接合する工程と、
外力を受けて変形する、前記一の構造部材の伸縮量を検出する検出手段を、前記一の構造部材又は前記第１取付部と前記第２取付部との間に設置する工程と、
前記検出手段により検出された前記伸縮量に基づいて、前記伸縮手段に、前記一の構造部材を伸縮させる信号を出力させる制御手段を設置する工程と、
を有する制振構造の施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１１２２３７（Ｐ２０１２−１１２２３７Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８２５９（Ｐ２０１１−２２８２５９）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]