JP6105909B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、制振装置に関する。

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。

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）。

特許文献１の制振装置は、図１３に示すように、鉄骨梁８０と鉄骨柱８２を接合する柱梁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。

しかし、特許文献１の制振装置は、鉄骨梁８０と鉄骨柱８２の接合部に跨ってダンパー９２を連結しなければならず、取付け構造が複雑になる。また、ダンパー９２による制振は応答が遅い。

特開２００２−１７３９７７号公報

本発明は、上記事実に鑑み、構造が簡単で応答が速い制振装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る制振装置は、柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、前記梁と接合された柱に伸縮面を重ねて固定され、前記柱の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、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。

請求項１に記載の発明によれば、検出手段により柱の伸縮量が検出され、制御手段により、検出結果に基づいて伸縮手段が伸縮させられる。伸縮手段は、柱梁架構の梁の下フランジの端部に伸縮面を重ねて固定されており、伸縮手段を伸縮させることにより、梁の下フランジが長さ方向に伸縮される。

これにより、梁の振動時に、梁の振動に伴う変形と逆位相の変形を生じさせる力を生じさせる力を加えることができ、梁の振動を抑制することができる。更に、伸縮手段は、下フランジの長さ方向の端部に固定されているため、少しの縮み量、伸び量で大きな力を発揮することができる。
この結果、構造が簡単で応答が速い制振装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、を有し、
前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、前記検出手段は、前記伸縮手段の上方で前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジに伸縮面を重ねて固定され、前記上フランジの伸縮量を検出することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、伸縮手段の上方の上フランジに固定された検出手段により、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の端部の上フランジの伸縮量が検出され、制御手段は伸縮手段を制御して、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の端部の下フランジを長さ方向に伸縮させる。

具体的には、制御手段は、検出手段が上フランジの縮みを検出したとき、伸縮手段が固定された下フランジの端部は伸びていると判断し、伸縮手段を縮ませて下フランジを縮減させる。これに対し、検出手段が上フランジの伸びを検出したとき、制御手段は、下フランジの端部は縮んでいると判断し、伸縮手段を伸ばして下フランジを伸張させる。
この結果、鉄骨大梁又は鉄骨小梁に、振動と逆位相の変形を発生させる力を加えることができ、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の振動を抑制することができる。即ち、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の１つの端部に１つの制御系が形成され、構造が簡単で応答が速い制振装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、を有し、
前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の他方の端部に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、前記検出手段は、前記第１伸縮手段の上方で前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジに伸縮面を重ねて固定され、前記上フランジの伸縮量を検出する第１検出手段と、前記第２伸縮手段の上方で前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジに伸縮面を重ねて固定され、前記上フランジの伸縮量を検出する第２検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１検出手段及び前記第２検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段を伸縮させることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、第１検出手段と第２検出手段により、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部の伸縮量がそれぞれ同時に検出され、制御手段は、第１伸縮手段と第２伸縮手段を制御して、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の端部の下フランジの両端部を、同時に長さ方向に伸縮させる。

具体的には、第１検出手段と第２検出手段がいずれも同じ方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、制御手段は、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部が鉛直振動を受けていると判断し、例えば、伸びが検出された時は、第１伸縮手段と第２伸縮手段にいずれも伸びを生じさせるよう制御して、下フランジを伸張させる。一方、縮みが検出された時は、第１伸縮手段と第２伸縮手段にいずれも縮みを生じさせるよう制御して、下フランジを縮小させる。
これにより、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動を抑制することができる。

これに対し、第１検出手段と第２検出手段が、それぞれ異なる方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、制御手段は、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部が水平振動を受けていると判断し、例えば、伸びが検出された側の端部の第１伸縮手段又は第２伸縮手段を伸びを生じさせるよう制御して、下フランジを伸張させる。一方、縮みが検出された側の端部の第１伸縮手段又は第２伸縮手段には、縮みを生じさせるよう制御して下フランジを縮小させる。
これにより、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の水平振動を抑制することができる。

この結果、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動、及び水平振動を抑制することができる。即ち、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部で１つの制御系が完成され、鉛直振動及び水平振動の判別が可能となり、判別結果に基づいて、第１伸縮手段及び第２伸縮手段を制御して、鉛直振動及び水平振動を効果的に抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、を有し、
前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の他方の端部に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、前記検出手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジの中央部に伸縮面を重ねて固定され、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジの伸縮量を検出し、前記制御手段は、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段を伸縮させることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、検出手段により、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジの中央部の伸縮量が検出され、制御手段により、第１伸縮手段と第２伸縮手段が、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動を打ち消す方向に制御される。

具体的には、例えば、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の中央部の上フランジが、鉛直方向の振動により、伸ばされている場合には、制御手段は、下フランジは縮められていると判断し、第１伸縮手段及び第２伸縮手段を制御して下フランジを伸張させる。一方、上フランジが、鉛直方向の振動により縮められている場合には、制御手段は、下フランジは伸ばされていると判断し、第１伸縮手段及び第２伸縮手段を制御して下フランジを縮小させる。
これにより、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動を抑制することができる。なお、検出手段は、水平振動を検出することはできず、水平振動の抑制はできない。

請求項５に記載の発明は、柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、を有し、
前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部の前記下フランジの下面に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の他方の端部の前記下フランジの上面に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、前記検出手段は、前記第１伸縮手段が設けられた一方の端部の前記下フランジの上面に伸縮面を重ねて固定された第１検出手段と、前記第２伸縮手段が設けられた他方の端部の前記下フランジの下面に伸縮面を重ねて固定された第２検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき前記第２伸縮手段を伸縮させ、前記第２検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき前記第１伸縮手段を伸縮させることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部の下フランジの上面に固定された第１検出手段により、他方の端部の下フランジの上面に固定された第２伸縮手段が伸縮され、他方の端部の下フランジの下面に固定された第２検出手段により、一方の下フランジの下面に固定された第１伸縮手段が伸縮される。

具体的には、制御手段は、第１検出手段と異なる端部に固定された第２伸縮手段を伸縮させ、第２検出手段と異なる端部に固定された第１伸縮手段を伸縮させる。
これにより、制御手段は、第１検出手段と第２検出手段がいずれも同じ方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部が鉛直振動を受けていると判断し、例えば、伸びが検出された時は、第１伸縮手段と第２伸縮手段がいずれも伸びを生じさせるよう制御して、下フランジを伸張させる。一方、縮みが検出された時は、第１伸縮手段と第２伸縮手段がいずれも縮みを生じさせるよう制御して、下フランジを縮小させる。
これにより、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動を抑制することができる。

これに対し、第１伸縮手段と第２伸縮手段が、それぞれ異なる方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、制御手段は、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部が水平振動を受けていると判断し、例えば、伸びが検出された側と反対側の端部の第１伸縮手段又は第２伸縮手段を、縮みを生じさせるよう制御して下フランジを縮小させる。一方、縮みが検出された側の端部の第１伸縮手段又は第２伸縮手段を、伸びを生じさせるよう制御して、下フランジを伸張させる。
これにより、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の水平振動を抑制することができる。

この結果、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動、及び水平振動を抑制することができる。即ち、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部で１つの制御系が完成され、鉛直振動及び水平振動の判別が可能となり、判別結果に基づいて、第１伸縮手段及び第２伸縮手段を制御して、鉛直振動及び水平振動を効果的に抑制することができる。また、検出手段と伸縮手段のいずれも下フランジに固定すれば良いため、施工が容易となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の制振装置において、前記梁は鉄骨大梁であり、前記伸縮手段は前記鉄骨大梁の前記下フランジを伸縮させ、前記検出手段は、前記鉄骨大梁との接合部であり前記柱の表面に伸縮面を重ねて固定され、前記柱の伸縮量を検出することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、柱の表面に固定された検出手段により、鉄骨大梁と接合された柱の表面の伸縮量が検出され、制御手段により、鉄骨大梁の端部に固定された伸縮手段が制御され、鉄骨大梁の端部の下フランジが長さ方向に伸縮される。

具体的には、制御手段は、検出手段が柱の表面の縮みを検出したとき、下フランジが縮んでいると判断し、伸縮手段を伸ばすよう制御して、下フランジを伸張させる。一方、制御手段は、検出手段が柱の表面の伸びを検出したとき、下フランジが伸びていると判断し、伸縮手段を縮ませるよう制御して、下フランジを縮小させる。
この結果、鉄骨大梁の振動を抑制することができる。即ち、１つの接合部に１つの制御系を配置することができ、構造が簡単で応答が速い制振装置を提供することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の制振装置において、前記梁は鉄骨大梁であり、前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁の前記下フランジの一方の端部に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記下フランジの他方の端部に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、前記検出手段は、前記鉄骨大梁の一方の端部と接合された前記柱に伸縮面を重ねて固定された第１検出手段と、前記鉄骨大梁の他方の端部と接合された前記柱に伸縮面を重ねて固定された第２検出手段とを有し、前記制御手段は、前記第１検出手段及び前記第２検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段を伸縮させることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、第１検出手段及び第２検出手段により、鉄骨大梁の両端部に接合された２つの柱の表面の伸縮量が検出され、制御手段により、第１伸縮手段及び第２伸縮手段が制御され、鉄骨大梁の端部の下フランジが長さ方向に伸縮される。

具体的には、制御手段は、第１検出手段と第２検出手段が同じ方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部が鉛直振動を受けていると判断し、第１検出手段と第２検出手段が、異なる方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部が水平振動を受けていると判断する。

即ち、鉛直振動を受けていると判断された場合において、例えば、柱に伸びが検出された時は、第１伸縮手段と第２伸縮手段のいずれも縮みを生じさせるよう制御して、下フランジを縮小させる。一方、柱に縮みが検出された時は、第１伸縮手段と第２伸縮手段のいずれにも伸びを生じさせるよう制御して、下フランジを伸張させる。
これにより、鉄骨大梁の鉛直振動を抑制することができる。

一方、水平振動を受けていると判断された場合には、伸びが検出された側の端部の第１伸縮手段又は第２伸縮手段の伸縮を、伸びを生じさせるよう制御して、下フランジを伸張させる。一方、縮みが検出された側の端部の第１伸縮手段又は第２伸縮手段の伸縮を、縮みを生じさせるよう制御して、下フランジを縮小させる。
これにより、鉄骨大梁の水平振動を抑制することができる。

この結果、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の鉛直振動、及び水平振動を抑制することができる。即ち、鉄骨大梁又は鉄骨小梁の両端部で１つの制御系が完成され、鉛直振動及び水平振動の判別が可能となり、判別結果に基づいて、第１伸縮手段及び第２伸縮手段を制御して、鉛直振動及び水平振動を効果的に抑制することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７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、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、を有し、前記検出手段は、平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され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。

請求項８に記載の発明によれば、同じ構成の膜型圧電素子により、伸縮量を検出する検出手段と、アクチュエータとして機能させる伸縮手段がそれぞれ形成される。
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、外力による鉄骨大梁の変形を検出し、同時に鉄骨大梁の振動を抑制することができる。

本発明は、上記構成としてあるので、構造が簡単で応答が速い制振装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 （Ａ）は本発明の実施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）は膜型圧電素子の分解斜視図である。 （Ａ）と（Ｂ）はいずれも、本発明の実施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。 本発明の第２実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 本発明の第３実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 本発明の第４実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 本発明の第５実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 本発明の第６実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 本発明の第７実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 （Ａ）は、本発明の第７実施形態に係る制振装置の実証実験装置を示すシステム構成図であり、（Ｂ）は、実験建物の梁スパンを比較した表である。 （Ａ）（Ｂ）は、いずれも本発明の第７実施形態に係る制振装置の実証実験結果を示す加速度特性図である。 本発明の第８実施形態に係る制振装置の基本構成を示す柱梁架構側面図である。 従来例の制振装置の基本構成を示す側面図である。

（第１実施形態）
図１の柱梁架構側面図に示すように、第１実施形態に係る制振装置１０は、柱梁架構２０の梁１２の下フランジ１２Ｆ１の長手方向の端部に、伸縮手段であるアクチュエータ１４を取り付けた構成である。アクチュエータ１４は、後述するように平板状に伸縮可能に形成され、伸縮面を下フランジ１２Ｆ１の表面に重ね合わせて固定されている。

アクチュエータ１４の取付け位置は、梁１２の柱１６Ａ側の端部であり、柱１６Ａとの接合部から作業用のスペースを確保する寸法Ｌだけ離した、柱１６Ａ寄りの端部が望ましい。なお、アクチュエータ１４の伸縮面と、下フランジ１２Ｆ１の表面との固定方法としては、例えば接着剤で直接接合する方法や両端部をビス止めする方法等、自ら伸縮しても、外力が加えられて伸縮しても、接合部にズレが生じない方法であればよい。
これにより、アクチュエータ１４を伸縮させることにより、下フランジ１２Ｆ１に伸縮力を加えることができる。

検出手段であるセンサ２２は、梁１２の上フランジ１２Ｆ２の下面であり、アクチュエータ１４が固定された側の端部のアクチュエータ１４の上方に、伸縮面を重ねて固定されている。センサ２２は、後述するように、アクチュエータ１４と基本的に同じ構成であり、センサ２２と上フランジ１２Ｆ２との固定方法は、アクチュエータ１４の固定方法と同じでよい。

これにより、外力を受けて梁１２が伸縮されたとき、センサ２２も伸縮され、センサ２２から、上フランジ１２Ｆ２の伸縮量に伴う起電力が出力される。即ち、上フランジ１２Ｆ２の伸縮に伴い伸縮されるセンサ２２の出力を計測することで、上フランジ１２Ｆ２の伸縮量を検出することができる。

センサ２２の出力は、リード線５８で制御手段であるコントローラ２４に出力され、コントローラ２４は、センサ２２からの出力に基づいて、リード線５９で制御信号を出力してアクチュエータ１４を伸縮させる。
ここに、梁１２は、Ｈ形鋼製の鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、柱１６Ａ、１６ＢもＨ形鋼製とされている。梁１２の上には、コンクリート製の床スラブ１８が形成されている。なお、柱１６Ａ側の柱梁架構２０に制振装置１０を設けた場合について説明したが、柱１６Ｂ側の柱梁架構２１に制振装置１０を設けてもよい。

本構成によれば、上フランジ１２Ｆ２の下面でありアクチュエータ１４の上方に、センサ２２が固定され、センサ２２により、梁１２の伸縮量が検出される。コントローラ２４は、センサ２２の検出結果に基づいて、アクチュエータ１４を伸縮させる。アクチュエータ１４は、柱梁架構２０の梁１２の下フランジ１２Ｆ１の端部に、下フランジ１２Ｆ１の表面と伸縮面を重ね合わせて固定されており、アクチュエータ１４を伸縮させることにより、梁１２の下フランジ１２Ｆ１が長さ方向に伸縮される。

具体的には、コントローラ２４は、センサ２２が上フランジ１２Ｆ２の縮みを検出したときには、柱梁架構２０には、例えば、矢印Ｒ１で示す方向の外力が作用して、アクチュエータ１４が固定された下フランジ１２Ｆ１の端部は、伸びていると判断する。この結果、アクチュエータ１４を、矢印Ｓ１で示す方向へ縮ませて、下フランジ１２Ｆ１の端部を縮減させるよう制御する。
一方、センサ２２が上フランジ１２Ｆ２の伸びを検出したときには、コントローラ２４は、矢印Ｒ２で示す方向の外力が作用して、下フランジ１２Ｆ１の端部は縮んでいると判断する。この結果、アクチュエータ１４を、矢印Ｓ２で示す方向へ伸ばして、下フランジ１２Ｆ１の端部を伸張させるよう制御する。

これにより、梁１２の振動時に、梁１２の振動に伴う変形と逆位相の変形を生じさせる力を、梁１２の下フランジ１２Ｆ１に加えることができ、梁１２の振動を抑制することができる。更に、アクチュエータ１４は、下フランジ１２Ｆ１の長さ方向の端部に固定されているため、少しの縮み量、伸び量で大きな力を発揮することができる。
即ち、制御対象となる梁１２の１つの端部に１つの制御系が形成され、構造が簡単で応答が速い制振装置１０を、低コストで提供することができる。

次に、アクチュエータ１４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１４は、鋼板で形成された基板２８の両側面に膜型圧電素子２６を固着した構成である。膜型圧電素子２６には、リード線１２２を介して電力が供給される。

図２（Ｃ）の斜視図に示すように、膜型圧電素子２６は、繊維状に形成された圧電セラミック１２８を平面状に配置し、圧電セラミック１２８の両側面に電極が印刷されたポリイミドフィルム１２４を配置し、それらをエポキシ樹脂１２６で接合した構成である。

この膜型圧電素子２６は、圧電セラミック１２８の両側面に、リード線１２２を介してコントローラ２４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１２８に生じ、膜型圧電素子２６が矢印Ｐの方向に変形する。

これにより、基板２８の両側面の膜型圧電素子２６に、同時に同じ印加電圧を印加することで、基板２８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２８を梁１２の下フランジ１２Ｆ１に固定することで、印加電圧に応じて梁１２の下フランジ１２Ｆ１を伸縮させるアクチュエータ１４として機能させることができる。また、膜型圧電素子２６は、薄膜状とされており、コンパクトなアクチュエータ１４を提供できる。

更に、膜型圧電素子２６は、圧電セラミック１２８が伸縮されて歪が生じると、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２６は、外力を受けて変形され、基板２８の伸縮量に応じた電圧を出力するため、例えば、基板２８を梁１２の上フランジ１２Ｆ２に固定することで、梁１２の変形による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。

次に、アクチュエータ１４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、縦軸は発生出力（Ｎ）である。
実験に使用したアクチュエータ１４は、厚さ０．４ｍｍの鋼板（基板）の両側面に、膜型圧電素子２６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）に比例した発生出力（Ｎ）が得られていることが分かる。

図３（Ｂ）は、アクチュエータ１４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２６にＡＣ電圧を印加し、基板２８の先端に取り付けた加速度ピックアップ１３０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。

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。
なお、後述する実証実験を行い、アクチュエータ１４に実用上の問題がないことを検証した。

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、梁の上部に設置スペースを必要としない長所も有する。

次に、制振方法について図１を用いて説明する。なお、各ステップの内容は説明済みであり省略する。
先ず、梁１２の伸縮量を検出するステップを実行する。即ち、梁１２の上フランジ１２Ｆ２に取り付けたセンサ２２で、梁１２の振動（歪量）を検出する。ここに、センサ２２は、外力を受けて変形され、伸縮量に応じた電圧をリード線５８でコントローラ２４に出力する。

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２４が、センサ２２から入力された検出結果に基づいて、アクチュエータ１４に制御信号を出力する。このとき、アクチュエータ１４は、梁１２の角部（柱梁架構２０）に接合されており、検出された梁１２の伸縮と逆位相の伸縮を与えるよう、コントローラ２４からアクチュエータ１４に制御信号が出力される。

最後に、梁１２に伸縮力を付与するステップを実行する。即ち、アクチュエータ１４は、基盤（伸縮部）２８を梁１２の下フランジ１２Ｆ１の表面と重ね合わせて固定されており、印加電圧に応じて伸縮する膜型圧電素子２６で、基板２８を伸縮させる。この基板２８の伸縮により、梁１２の下フランジ１２Ｆ１を伸縮させ、梁１２に入力された振動と逆位相の振動を与える。
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１４を用いて、梁１２のアクティブ制振ができる。

（第２実施形態）
図４の柱梁架構側面図に示すように、第２実施形態に係る制振装置３０は、梁１２の両方の端部に、それぞれ第１実施形態で説明した制振装置１０を取り付けた構成である。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図４に示すように、柱１６Ａと梁１２との柱梁架構２０には、第１実施形態で説明した制振装置１０と同じ構成の制振装置１０Ａが取り付けられている。また、柱１６Ｂと梁１２との柱梁架構２１にも、第１実施形態で説明した制振装置１０と同じ構成の制振装置１０Ｂが取り付けられている。制振装置１０Ａと制振装置１０Ｂは、それぞれ独立して制御する構成とされており、構成機器類は添え字Ａ、Ｂで区別しているが、いずれも同じ機器類が使用されている。

この構成とすることにより、第１実施形態で説明したように、制振装置１０Ａは柱梁架構２０において、梁１２の振動をセンサ２２Ａで検出し、リード線５８Ａでコントローラ２４Ａに出力する。コントローラ２４Ａは、アクチュエータ１４Ａを制御して、梁１２の振動に伴う変形と逆位相の変形を生じさせる力をアクチュエータ１４Ａに出力させ、アクチュエータ１４Ａで、梁１２の下フランジ１２Ｆ１に力を加えて、梁１２の振動を抑制する。

また、制振装置１０Ｂは柱梁架構２１において、梁１２の振動をセンサ２２Ｂで検出し、リード線５９Ａでコントローラ２４Ａに出力する。コントローラ２４Ｂは、アクチュエータ１４Ｂを制御して、梁１２の振動に伴う変形と逆位相の変形を生じさせる力をアクチュエータ１４Ｂに出力させ、アクチュエータ１４Ｂで梁１２の下フランジ１２Ｆ１に力を加えて、梁１２の振動を抑制する。

本実施形態によれば、梁１２の両端部の柱梁架構２０、２１を、第１実施形態で説明した方法で、それぞれ独立して制御することができる。この結果、スラブ１８の全体を、より効果的に制御することができる。他の構成は、第１実施形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。

（第３実施形態）
図５の柱梁架構側面図に示すように、第３実施形態に係る制振装置３４は、第２実施形態で説明した制振装置３０における２つのコントローラ２４Ａ、２４Ｂを、１つのコントローラ３６にまとめた点において、第２実施形態と構成が相違する。相違点を中心に説明する。

制振装置３４において、梁１２は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、アクチュエータ１４は、梁１２の一方の端部（柱梁架構２０側）に伸縮面を重ねて固定された第１アクチュエータ１４Ａと、梁１２の他方の端部（柱梁架構２１側）に伸縮面を重ねて固定された第２アクチュエータ１４Ｂとを有している。第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂは、いずれも同じ構成である。

また、センサ２２は、第１アクチュエータ１４Ａの上方で梁１２の上フランジ１２Ｆ２に伸縮面を重ねて固定され、上フランジ１２Ｆ２の伸縮量を検出する第１センサ２２Ａと、第２アクチュエータ１４Ｂの上方で梁１２の上フランジ１２Ｆ２に伸縮面を重ねて固定され、上フランジ１２Ｈ２の伸縮量を検出する第２センサ２２Ｂとを有している。第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂは、いずれも同じ構成である。

また、第１センサ２２Ａ及び第２センサ２２Ｂの検出結果は、リード線５８Ａ、５８Ｂでコントローラ３６に出力され、コントローラ３６は、第１センサ２２Ａ及び第２センサ２２Ｂが検出した、伸び量又は縮み量に基づいて、リード線５８Ａ、５８Ｂで第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂに制御信号を出力して、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂを伸縮させる。

即ち、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂにより、梁１２の両端部の伸縮量がそれぞれ同時に検出され、コントローラ３６は、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂを制御して、梁１２の端部の下フランジ１２Ｆ１の両端部を、同時に長さ方向に伸縮させる。

具体的には、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが、いずれも同じ方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、コントローラ３６は、梁１２の両端部が鉛直振動を受けていると判断する。
例えば、伸びが検出された時は、コントローラ３６は、梁１２の両端部が矢印Ｒ２方向の変形をしていると判断して、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂに、いずれも矢印Ｓ２方向の伸びを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。

一方、縮みが検出された時は、コントローラ３６は、梁１２の両端部が矢印Ｒ１方向の変形をしていると判断して、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂに、いずれも矢印Ｓ１方向の縮みを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。これにより、梁１２の鉛直振動を抑制することができる。

これに対し、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが、それぞれ異なる方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、コントローラ３６は、梁１２の両端部が水平振動を受けていると判断する。
例えば、柱梁架構２０の第１センサ２２Ａで伸びが検出され、柱梁架構２１の第２センサ２２Ｂで縮みが検出された場合には、コントローラ３６は、柱梁架構２０では、矢印Ｒ２方向の変形が生じており、柱梁架構２１では、矢印Ｒ１方向の変形が生じていると判断する。

次に、コントローラ３６は、伸びが検出された柱梁架構２０側の端部にある第１アクチュエータ１４Ａを、伸びを生じさせるよう矢印Ｓ２の方向へ制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。一方、縮みが検出された柱梁架構２１側の端部にある第２アクチュエータ１４Ｂを、縮みを生じさせるよう矢印Ｓ１の方向へ制御して、下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。これにより、梁１２の水平振動を抑制することができる。

この結果、梁１２の鉛直振動、及び梁１２の水平振動を、それぞれ抑制することができる。即ち、梁１２の両端部（柱梁架構２０、２１）が１つの制御系で制御される。即ち、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂの出力から、鉛直振動及び水平振動の判別が可能となり、判別結果に基づいて、コントローラ３６は、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂを、それぞれ独立に制御して、鉛直振動及び水平振動を効果的に抑制する。他の構成は、第２実施形態に係る制振装置３０と同一であり、説明は省略する。

（第４実施形態）
図６の柱梁架構側面図に示すように、第４実施形態に係る制振装置４０は、第１実施形態に係る制振装置１０と、センサ２３の設置場所が異なり、更に、アクチュエータ１４Ｂが追加されている点において相違する。相違点を中心に説明する。

制振装置４０のセンサ２３は、梁１２の中央部の上フランジ１２Ｆ２の下面に取付けられている。また、センサ２３の出力は、リード線５８でコントローラ４２に出力される。
また、柱梁架構２０には第１アクチュエータ１４Ａが固定され、柱梁架構２１には第２アクチュエータ１４Ｂが固定されている。第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂは、それぞれコントローラ４２と、リード線５９Ａ、５９Ｂでつながれている。
これにより、センサ２３で梁１２の上フランジの中央部の伸縮量が検出され、コントローラ４２により、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂが制御され、梁１２の鉛直振動を打ち消すことができる。

具体的には、例えば、センサ２３からの出力により、梁１２の中央部の上フランジ１２Ｆ２が、鉛直方向の振動により伸ばされていると判断される場合には、コントローラ４２は、下フランジ１２Ｆ１が縮められていると判断し、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂを、いずれも矢印Ｓ２の方向へ制御して下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。

一方、センサ２３からの出力により、上フランジ１２Ｆ２が、鉛直方向の振動により縮められていると判断される場合には、コントローラ４２は、下フランジ１２Ｆ１は伸ばされていると判断し、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂを、いずれも矢印Ｓ１の方向へ制御して下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。

これにより、梁１２の鉛直振動を抑制することができる。即ち、本実施形態では、センサ２３の振動検出位置と、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂの振動制御位置では、変位は同位相となる。このため、コントローラ４２は、制御用の逆位相の信号を出力する必要がない。なお、センサ２３は、梁１２の中央部に取付けられているため、水平振動を検出することはできず、水平振動の抑制はできない。
他の構成は、第１実施形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。

（第５実施形態）
図７の柱梁架構の側面図に示すように、第５実施形態に係る制振装置４６は、第１実施形態で説明した制振装置１０と、センサ２２の取り付け位置が相違する。相違点を中心に説明する。

制振装置４６は、柱梁架構２０に設けられて柱梁架構２０を制御する。梁１２は鉄骨大梁であり、アクチュエータ１４は梁１２の下フランジ１２Ｆ１に固定され、センサ２２は、梁１２との接合部であり柱１６Ａの表面１６Ｆに伸縮面を重ねて固定されている。また、センサ２２とコントローラ４８はリード線５８Ａでつながれ、アクチュエータ１４とコントローラ４８はリード線５８Ａでつながれている。

本構成によれば、柱１６Ｆの表面に固定されたセンサ２２により、梁１２と接合された柱１６Ａの表面１６Ｆの伸縮量が検出され、コントローラ４８により、梁１２の端部に固定されたアクチュエータ１４が制御され、梁１２の端部の下フランジ１２Ｆ１が長さ方向に伸縮される。

具体的には、コントローラ４８は、センサ２２が、柱１６の表面１６Ｆの縮みを検出したとき、梁１２には矢印Ｒ１の方向の力が作用し、下フランジ１２Ｆ１が縮んでいると判断し、矢印Ｓ２の方向へアクチュエータ１４を伸ばすように制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。

一方、コントローラ４８は、センサ２２が柱１６の表面１６Ｆの伸びを検出したとき、梁１２には矢印Ｒ２の方向の力が作用し、下フランジ１２Ｆ１が伸びていると判断し、矢印Ｓ１の方向へアクチュエータ１４を縮ませるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。

この結果、梁１２の振動を抑制することができる。即ち、１つの接合部（柱梁架構２０）に１つの制御系（制振装置４６）を配置することで振動が抑制できると共に、構造が簡単で応答が速い制振装置４６を提供することができる。
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。

（第６実施形態）
図８の柱梁架構の側面図に示すように、第６実施形態に係る制振装置５０は、第５実施形態に係る制振装置４６を、梁１２の両端部（柱梁架構２０と柱梁架構２１）に取り付けた構成である。相違点を中心に説明する。

制振装置５０は、柱梁架構２０に設けた制振装置４６Ａと、柱梁架構２１に設けた制振装置４６Ｂとを有している。制振装置４６Ａと制振装置４６Ｂは、いずれも、第５実施形態に係る制振装置４６と同じ構成であり、説明は省略する。

これにより、制振装置４６Ａにおいては、コントローラ４８Ａは、第１センサ２２Ａが検出した柱１６Ａの伸び量又は縮み量に基づいて、第５実施形態と同じ要領で、第１アクチュエータ１４Ａを伸縮させ、下フランジ１２Ｆ１を伸縮させる。
また、制振装置４６Ｂにおいては、コントローラ４８Ｂは、第２センサ２２Ｂが検出した柱１６Ｂの伸び量又は縮み量に基づいて、第５実施形態と同じ要領で、第２アクチュエータ１４Ｂを伸縮させ、下フランジ１２Ｆ１を伸縮させる。

この結果、梁１２の両端部の振動を、それぞれ独立して抑制することができ、広い範囲で床スラブ１８の振動を抑制できる。他の構成は、第５実施形態に係る制振装置１０と同一であり、説明は省略する。

（第７実施形態）
図９の柱梁架構側面図に示すように、第７実施形態に係る制振装置５４は、第３実施形態に係る制振装置３４におけるセンサ２２Ａ、２２Ｂを、それぞれ梁１２の下フランジ１２Ｆ１の両端部に移動させた構成である。相違点を中心に説明する。

制振装置５４において、梁１２は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、第１アクチュエータ１４Ａは、梁１２の一方の端部（柱梁架構２０）の下フランジ１２Ｆ１の下面に、伸縮面を重ねて固定されており、第２アクチュエータ１４Ｂは、梁１２の他方の端部（柱梁架構２１）の下フランジ１２Ｆ１の下面に、伸縮面を重ねて固定されている。

また、第１センサ２２Ａは、第１アクチュエータ１４Ａが設けられた一方の端部（柱梁架構２０）の下フランジの上面に伸縮面を重ねて固定されており、第２センサ２２Ｂは、第２アクチュエータ１４Ｂが設けられた他方の端部（柱梁架構２１）の下フランジの下面に伸縮面を重ねて固定されている。即ち、第１センサ２２Ａと第１アクチュエータ１４Ａ、及び第２センサ２２Ｂと第２アクチュエータ１４Ｂは、下フランジ１２Ｆ１を挟んで上面と下面にそれぞれ固定されている。
また、コントローラ３６は、第１センサ２２Ａが検出した伸び量又は縮み量に基づいて第２アクチュエータ１４Ｂを伸縮させ、第２センサ２２Ｂが検出した伸び量又は縮み量に基づいて、第１アクチュエータ１４Ａを伸縮させる。

即ち、梁１２の一方の端部（柱梁架構２０）の下フランジ１２Ｆ１の上面に固定された第１センサ２２Ａにより、他方の端部（柱梁架構２１）の下フランジ１２Ｆ１の下面に固定された、第２アクチュエータ１４Ｂが伸縮される。また、他方の端部（柱梁架構２１）の下フランジ１２Ｆ１の下面に固定された第２センサ２２Ｂにより、一方の端部（柱梁架構２０）の下フランジ１２Ｆ１の下面に固定された、第１アクチュエータ１４Ａが伸縮される。これにより、振動検出位置と振動制御位置を離すことができ、梁１２の振動検出と梁１２の振動制御の精度を高めることができる。

具体的には、コントローラ５６は、第１センサ２２Ａと異なる端部（柱梁架構２１）に固定された第２アクチュエータ１４Ｂを伸縮させ、第２センサ２２Ｂと異なる端部（柱梁架構２０）に固定された第１アクチュエータ１４Ａを伸縮させる。
これにより、コントローラ３６は、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂがいずれも同じ方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、梁１２の両端部が鉛直振動を受けていると判断する。

例えば、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが、いずれも伸びを検出した時には、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂが、いずれも伸びを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。
一方、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが、いずれも縮みを検出した時には、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂが、いずれも縮みを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。
これにより、梁１２の鉛直振動を抑制することができる。

これに対し、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが、それぞれ異なる方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、コントローラ３６は、梁１２の両端部が水平振動を受けていると判断する。
例えば、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂの出力から、伸びが検出された側と反対側の端部の第１アクチュエータ１４Ａ又は第２アクチュエータ１４Ｂを、縮みを生じさせるよう制御して下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。
一方、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂの出力から、縮みが検出された側の端部の第１アクチュエータ１４Ａ又は第２アクチュエータ１４Ｂを、伸びを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。
これにより、梁１２の水平振動を抑制することができる。

この結果、梁１２の鉛直振動、及び水平振動を抑制することができる。即ち、梁１２の両端部で１つの制御系が完成され、鉛直振動及び水平振動の判別が可能となり、判別結果に基づいて、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂを制御して、鉛直振動及び水平振動を効果的に抑制することができる。また、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂ、及び第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂのいずれも下フランジに固定すればよいため、施工が容易となる。

次に、本実施形態を用いた実証実験について説明する。
図１０（Ａ）は制振装置５４の実証実験装置を示している。実証実験は、現在使用されている建物の一部を用いて行った。柱１４０の間に架けられたＨ形鋼製の大梁１４２と、大梁１４２の間に架けられたＨ形鋼製の小梁１４４で床１５２が支持された構成である。実証実験は、図１０（Ｂ）に示すように、大梁１４２のスパンＳＰ１、ＳＰ２が異なる２つの実験建物Ｈ１、Ｈ２を用いて行った。

図１０（Ａ）は、２階の床を１階から見上げた図であり、小梁１４４の両端部には、センサ１４６Ａ、１４６Ｂ及びアクチュエータ１４８Ａ、１４８Ｂが、それぞれ１個ずつ横に並べて固定されており、小梁１４５の両端部には、センサ１４６Ｃ、１４６Ｃ及びアクチュエータ１４８Ｃ、１４８Ｄが、それぞれ１個ずつ横に並べて固定されている。
また、４箇所のアクチュエータ１４８Ａ、１４８Ｂ、１４８Ｃ、１４８Ｄのほぼ中央部には、床１５２の振動を検出する加速度センサ１５４が取り付けられている。加速度センサ１５４は、床１５２の上面に取り付けられている。

本構成においては、１つのコントローラ１５０で、小梁１４４、１４５をそれぞれ独立して制御している。即ち、センサ１４６Ａで検出された小梁１４４の端部の歪量に基づいて、コントローラ１５０が反対側の端部にあるアクチュエータ１４８Ｂを伸縮させる。また、センサ１４６Ｂで検出された小梁１４４の端部の歪量に基づいて、コントローラ１５０が反対側の端部にあるアクチュエータ１４８Ａを伸縮させる。この結果、アクチュエータ１４８Ａ、１４８Ｂの伸縮により、大梁１４２と接合された状態で、小梁１４４の下フランジを伸縮させ、小梁１４４にセンサ１４６Ａ、１４６Ｂで検出された震動と逆位相の震動を与えることができる。

同様に、センサ１４６Ｃで検出された小梁１４５の端部の歪量に基づいて、コントローラ１５０が反対側の端部にあるアクチュエータ１４８Ｄを伸縮させる。また、センサ１４６Ｃで検出された小梁１４５の端部の歪量に基づいて、コントローラ１５０が反対側の端部にあるアクチュエータ１４８Ｃを伸縮させる。この結果、アクチュエータ１４８Ｃ、１４８Ｄの伸縮により、大梁１４２と接合された状態で、小梁１４５の下フランジを伸縮させ、小梁１４５にセンサ１４６Ｃ、１４６Ｄで検出された震動と逆位相の震動を与えることができる。

先ず、加速度振幅の実証実験結果について説明する。
加速度振幅の実証実験は、実験建物Ｈ１を用い、加速度センサ１５４の近くに加振機１５６を設置し、加振機１５６で、床１５２を加振させた。加振は、振動数が８．５Ｈｚの正弦波とした。実証実験は、制振装置５４を使用していない場合と、制振装置５４を使用した場合について、それぞれ加速度センサ１５４の出力を計測した。

実証実験の結果を図１２（Ａ）に示す。図１２（Ａ）の横軸は時間（ｓ）であり、縦軸は加速度振幅（ｇａｌ）である。細い実線で示す特性が、制振装置５４を使用していない場合の加速度振幅であり、太い実線で示す特性が、制振装置５４を使用した場合の加速度振幅である。
実証実験結果から、制振装置５４を使用していない場合は、加速度振幅の最大値が約±４．０（ｇａｌ）であったものが、制振装置５４を使用することで、加速度振幅の最大値が約±１．０（ｇａｌ）となっている。即ち、加速度振幅の最大値が４分の１程度まで低下しており、大きな加速度振幅の抑制効果が見られた。本実施形態における振動抑制効果が検証されたといえる。

次に、感覚補正加速度の実証実験について説明する。
感覚補正加速度の実証実験は、実験建物Ｈ２を用いて、加速度センサ１５４の近くを被験者に歩行させ、歩行による床１５２の震動を測定した。なお、歩行振動には、多くの周波数成分が含まれているため、加速度計に感覚補正フィルターを取り付け、人間の感覚に反応し易い周波数成分（例えば振動数１３．６Ｈｚ）を抽出した。
実証実験は、上記と同様に、制振装置５４を使用していない場合と、制振装置５４を使用した場合のそれぞれについて行った。

実証実験結果を図１１（Ｂ）に示す。図１２（Ｂ）の横軸は時間（ｓ）であり、縦軸は感覚補正加速度（ｇａｌ）である。細い実線で示す特性が、制振装置５４を使用していない場合の感覚補正加速度であり、太い実線で示す特性が、制振装置５４を使用した場合の感覚補正加速度である。
実証実験結果から、制振装置５４を使用していないときは、感覚補正加速度の最大値が約±４．０（ｇａｌ）であったものが、制振装置５４を使用することで、感覚補正加速度の最大値が約±１．４（ｇａｌ）となっている。即ち、加速度振幅の最大値が３分の１程度まで低下しており、大きな感覚補正加速度の抑制効果が見られた。本実施形態における感覚補正加速度の抑制効果が検証されたといえる。

（第８実施形態）
図１２の柱梁架構の側面図に示すように、第８実施形態に係る制振装置６０は、第６実施形態で説明した制振装置５０とは、コントローラ６２を１つとした点において相違する。相違点を中心に説明する。

制振装置６０において、梁１２は鉄骨大梁であり、梁１２の下フランジ１２Ｆ１の一方の端部（柱梁架構２０）に伸縮面を重ねて固定された第１アクチュエータ１４Ａと、下フランジ１２Ｆ１の他方の端部（柱梁架構２１）に伸縮面を重ねて固定された第２アクチュエータ１４Ｂとを有している。
また、梁１２の一方の端部と接合された柱１６Ａに伸縮面を重ねて固定された第１サンサ２２Ａと、梁１２の他方の端部と接合された柱１６Ｂに伸縮面を重ねて固定された第２センサ２２Ｂとを有している。
コントローラ６２は、第１センサ２２Ａ及び第２センサ２２Ｂが検出した伸び量又は縮み量に基づいて、第１アクチュエータ１４Ａ、及び第２アクチュエータ１４Ｂを伸縮させる。

これにより、第１センサ２２Ａ及び第２センサ２２Ｂにより、梁１２の両端部（柱梁架構２０、２１）に接合された２つの柱１６Ａ、１６Ｂの表面の伸縮量が検出され、コントローラ６２により、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂが制御され、梁１２の両端部の下フランジ１２Ｆ１が長さ方向に伸縮される。

具体的には、コントローラ６２は、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが同じ方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、梁１２の両端部が鉛直振動を受けていると判断する。一方、第１センサ２２Ａと第２センサ２２Ｂが、異なる方向の変形（伸び又は縮み）を検出した場合には、梁１２の両端部が水平振動を受けていると判断する。

即ち、鉛直振動を受けていると判断された場合においては、例えば、柱１６Ａ、１６Ｂに伸びが検出された時は、コントローラ６２は、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂのいずれも縮みを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。
一方、柱１６Ａ、１６Ｂに縮みが検出された時は、コントローラ６２は、第１アクチュエータ１４Ａと第２アクチュエータ１４Ｂのいずれにも伸びを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。
これにより、梁１２の鉛直振動を抑制することができる。

これに対し、水平振動を受けていると判断された場合には、コントローラ６２は、伸びが検出された側の端部の第１アクチュエータ１４Ａ又は第２アクチュエータ１４Ａの伸縮を、伸びを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を伸張させる。
一方、コントローラ６２は、縮みが検出された側の端部の第１アクチュエータ１４Ａ又は第２アクチュエータ１４Ａの伸縮を、縮みを生じさせるよう制御して、下フランジ１２Ｆ１を縮小させる。
これにより、梁１２の水平振動を抑制することができる。

この結果、梁１２の鉛直振動、及び水平振動を抑制することができる。即ち、梁１２の両端部で１つの制御系が完成され、鉛直振動及び水平振動の判別が可能となり、判別結果に基づいて、第１アクチュエータ１４Ａ及び第２アクチュエータ１４Ｂを制御して、鉛直振動及び水平振動を効果的に抑制することができる。
他の構成は、第６実施形態に係る制振装置５０と同一であり説明は省略する。

１０ 制振装置
１２ 梁（大梁、小梁）
１２Ｆ１ 下フランジ
１２Ｆ２ 上フランジ
１４ アクチュエータ（伸縮手段）
１６ 柱
２０ 柱梁架構
２２ センサ（検出手段）
２４ コントローラ（制御手段）
２６ 膜型圧電素子
２７ 伸縮面
２８ 基板

Claims (8)

1. 柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、
   前記梁と接合された柱に伸縮面を重ねて固定され、前記柱の伸縮量を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、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。
2. 柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、
   前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、
   を有し、
   前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、
   前記検出手段は、前記伸縮手段の上方で前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジに伸縮面を重ねて固定され、前記上フランジの伸縮量を検出する制振装置。
3. 柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、
   前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、
   を有し、
   前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、
   前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の他方の端部に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、
   前記検出手段は、前記第１伸縮手段の上方で前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジに伸縮面を重ねて固定され、前記上フランジの伸縮量を検出する第１検出手段と、前記第２伸縮手段の上方で前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジに伸縮面を重ねて固定され、前記上フランジの伸縮量を検出する第２検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第１検出手段及び前記第２検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段を伸縮させる制振装置。
4. 柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、
   前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、
   を有し、
   前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、
   前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の他方の端部に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、
   前記検出手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジの中央部に伸縮面を重ねて固定され、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の上フランジの伸縮量を検出し、
   前記制御手段は、前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段を伸縮させる制振装置。
5. 柱梁架構の梁の下フランジの長手方向の端部に伸縮面を重ねて固定され、前記下フランジを長さ方向に伸縮させる伸縮手段と、
   前記梁に伸縮面を重ねて固定され、前記梁の伸縮量を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記伸縮手段を伸縮させる制御手段と、
   を有し、
   前記梁は鉄骨大梁又は鉄骨小梁であり、
   前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の一方の端部の前記下フランジの下面に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記鉄骨大梁又は鉄骨小梁の他方の端部の前記下フランジの上面に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、
   前記検出手段は、前記第１伸縮手段が設けられた一方の端部の前記下フランジの上面に伸縮面を重ねて固定された第１検出手段と、前記第２伸縮手段が設けられた他方の端部の前記下フランジの下面に伸縮面を重ねて固定された第２検出手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第１検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき前記第２伸縮手段を伸縮させ、前記第２検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき前記第１伸縮手段を伸縮させる制振装置。
6. 前記梁は鉄骨大梁であり、
   前記伸縮手段は前記鉄骨大梁の前記下フランジを伸縮させ、
   前記検出手段は、前記鉄骨大梁との接合部であり前記柱の表面に伸縮面を重ねて固定され、前記柱の伸縮量を検出する請求項１に記載の制振装置。
7. 前記梁は鉄骨大梁であり、
   前記伸縮手段は、前記鉄骨大梁の前記下フランジの一方の端部に伸縮面を重ねて固定された第１伸縮手段と、前記下フランジの他方の端部に伸縮面を重ねて固定された第２伸縮手段とを有し、
   前記検出手段は、前記鉄骨大梁の一方の端部と接合された前記柱に伸縮面を重ねて固定された第１検出手段と、前記鉄骨大梁の他方の端部と接合された前記柱に伸縮面を重ねて固定された第２検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第１検出手段及び前記第２検出手段が検出した伸び量又は縮み量に基づき、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段を伸縮させる請求項１に記載の制振装置。
8. 前記伸縮手段は、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、を有し、
   前記検出手段は、平板状の基板と、前記基板の両側面に固着され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１〜７のいずれか１項に記載の制振装置。